3.2. Динаміка плавання.

У воді тіло людини знаходиться під дією декількох сил, які забезпечують його плавучість у нерухомому стані і просування вперед при плаванні. Розглянемо їх докладніше.

1. Вертикально-спрямовані сили:

Сила тяжіння G = mg, де m – маса тіла, кг; g – прискорення вільного падаючого тіла, м·с².

Сила, яка виштовхує (архімедова).

Ця сила прикладена до центра обсягу тіла плавця. Центр обсягу, як правило, не збігається з центром мас. Тому виникає обертаючий момент і ноги людини, яка нерухомо лежить у воді, опускаються.

Підйомна сила з'являється при обтіканні тіла потоком води. Вона пропорційна площі горизонтального перетину тіла і швидкості потоку, що набігає, і залежить від кута атаки.

2. Горизонтально-спрямовані сили:

Сила, що просуває (або сила тяги). Вона виникає в результаті дій руками і ногами, про техніку яких навіть серед фахівців із плавання немає єдиної думки. Наприклад, лише малокваліфіковані плавці-кролісти виконують гребок прямою рукою. Значно більший ефект дає гребок по зиґзаґоподібній траєкторії, вид якої залежить від особливостей статури і рухових якостей.

Сила лобового опору – залежить від площі поперечного перетину тіла в площині, перпендикулярної до напрямку руху.

Сила опору вихроутворення, що залежить від форми і характеру поверхні тіла. У тих місцях, де струмені води відриваються від поверхні тіла, утворюються завихрення і за законом Бернуллі тиск знижується. Через різницю тисків виникає сила, що ніби тягне тіло назад. Вона і називається силою опору вихроутворення. Незначні зміни положення тіла, що не збільшують або майже не збільшують мідель тіла, можуть погіршити його обтічність. Під час ковзання опускання голови плавця вниз збільшує опір на 8-12%, а відхилення її від оптимального положення доверху – на 10-20%.

Сила тертя води: устя пор і складки шкіри, волоски на шкірі, пухкий або ворсистий матеріал костюма плавця посилюють опір.

Сила опору хвилеутворення: плавець, що знаходиться на межі водного і повітряного середовища, піднімає частки води вище рівня водної поверхні. Вони вже не утримуються тиском середовища і плавцю доводиться переборювати ще і силу ваги зміщених часток води.

Сили інерції ланок або всього тіла не належать до горизонтальних або вертикальних сил, оскільки сила інерції спрямована протилежно прискоренню і дорівнює добуткові маси (m) на прискорення (α)

3.3. Топографія працюючих м'язів.

Ефективне використання гребків руками і ногами можливо в тому випадку, якщо тулуб плавця являє собою досить тверду конструкцію, що знаходиться в обтічному й урівноваженому положенні. Забезпечується це за рахунок напруги м'язів живота і спини. Інші м'язи тулуба повинні бути розслаблені.

При плаванні кролем найбільш активні м'язи, що здійснюють згинання кисті. У брасі висока активність м'язів ніг. Але значне навантаження приходиться і на руки (особливо в спортивному плаванні), що виконують близькі до кругових гребкові дії, які нагадують рухи руками, по лікоть опущеними в два глечики з вузькими горлечками.

3.4. Енергетика плавання.

Сили, від яких залежить опір води, є основними з тих, які доводиться переборювати плавцю. Оскільки щільність води у 800 разів більше щільності повітря, плавання вимагає великих витрат енергії і є найменш економічним видом локомоцій людини. Коефіцієнт механічної ефективності (аналогічний коефіцієнтові корисної дії) складає у плавців 1-5% і збільшується в міру підвищення кваліфікації. Це набагато нижче, ніж при наземних локомоціях людини (20-40%), і нижче, ніж у риб і морських тварин. Так, у зеленої черепахи, форелі і золотої рибки коефіцієнт механічної ефективності складає відповідно 10, 14 і 40%. При плаванні в ластах коефіцієнт механічної ефективності вище, ніж без ластів, – близько 17%. Ці факти говорять про не використовувані резерви економізації техніки пересування людини у водному середовищі.

Енергетична вартість метра шляхи у плавців міжнародного класу приблизно на 40% нижче в порівнянні з плавцями невисокої кваліфікації. Для новачків брас (при швидкості 0,3-0,5 м·с^-1) виявляється на 30% більш економічним, ніж кріль.