При движении тела пловца в воде возникают волны

Эти две тормозящие силы и создают сопротивление формы тела.

v Известно, что различные по форме тела испытываю и различное сопротивление при движении в воде (цифры внутри в условных ед – указывают на сопротивление.)

РИС.1

 

 

РИС. 2

 

РИС. 3

 

РИС. 4

 

РИС. 5

ç направление движения тел

При движении тела в воде, обтекающий его поток как бы «разрезается» телом и соединяется сзади него.

РИС. 1 Наименее обтекаемым будет диск или пластина при движении плоскостью вперед. При движении пластины плоскостью -- вперед перед ней возникают –повышенное давление воды, а за ней вода находиться в разряженном состоянии.

Разность давлений спереди и сзади пластины будут определять величину сопротивления.

РИС.2 Величину сопротивления можно уменьшить === если улучшить условия обтекания пластины. Поместить перед ней полусферу=== сопротивление снижается за счет уменьшения давления воды перед ней.

РИС. 3 Если полусферу поместить за пластиной, то сопротивление будет еще меньше за счет уменьшения вихреобразования за пластиной.

РИС.4 При двух полусферах сопротивление пластины станет меньше в 2, 2 раза.

РИС. 5 Наиболее обтекаемым является веретенообразное тело (с овальной передней поверхностью и плавно уменьшающейся в диаметре задней поверхностью).

ПРИМЕР:======Разница сопротивления пластины и цилиндра указывает на то,что кисть со сжатыми пальцами === имеет большее сопротивление, чем кисть с разведенными пальцами

=== плоскость кисти ее ладонь имеет сопротивление пластины, а пальцы работают как цилиндры.

Сопротивление формы при оценке техники плавания пред­ставляет наибольший интерес, так как на его долю приходится около 70% от общего сопротивления.

Пловец должен стремиться придать своему телу наиболее обтекаемую форму. Незначительные изменения положения тела, могут ухудшить обтекаемость тела и увеличить сопротивление воды.

Несмотря на то, что тело пловца, с точки зрения гидромеханики, относится к телам неправильной формы, все же, при определенных положениях туловища и конеч­ностей можно получить благоприятные условия для уменьшения сопротивления.

Проведенные исследования показали, что наименьшее сопротивление движению

==== Когда тело пловца занимает горизонтальное положение с вытяну­тыми вперед руками (голова между руками) ладонями внутрь и касающимися друг друга.

Необходимо постоянно наблюдать за своим телом, отыскивать наиболее обтекаемое положение и стремиться сохранять его во время плавания.

=======Разведение рук до ширины плеч увеличивает силу сопротивления на 10%.

=====Скольжение, при котором руки располагаются вдоль тела и прижаты к туловищу, увеличивает силу сопротивления на 20%.

=======Чрезмерное опускание головы вниз во время скольжения увеличивает сопротивление воды на 8-12%, а отклонение ее от оптимального положения вверх – на 10-20%.

======= Незначительный прогиб в пояснице, сгибание ног в голеностопном суставе во время скольжения --- приводит в увеличению сопротивления воды.

 

ü Сопротивление трения- (поверхностное сопротивление) возникает придвижении потока вдоль грубой поверхности. Эта часть пассивного сопротивления. Гладкость покрова, волосистый покров, качество плавательного костюма являются факторами создающими трение при движении пловца в водной среде.

ПРИМЕР:В природе существуют несмачиваемые и смачиваемые жидкостью тела. К несмачиваемым можно отнести водоплаваю­щих птиц, у которых слой жира на перьях препятствует намоканию кожи. Толщина слоя воды, приводимого в движение, у таких тел намного меньше, чем у смачиваемых тел, и потеря энер­гии у них происходит в результате трения тонкого слоя молекул воды о поверхность тела.

=========При движении тела в воде (различают два вида сопротивления трения: внутреннее и внешнее)

=== внутреннее трение среды === это торможение слоев воды, движущихся с различной скоростью

==== внешнее трение ==== возникает в следствии взаимодействия движущего тела и молекул воды;

 

Сопротивление трения больше у тел, имеющих смачиваемую поверхность. При смачивании поверхно­сти тела ===молекулы воды прилипают к нему и движутся со скоро­стью тела, увлекая за собой соседние слои. В результате этого вместе с телом пловца перемещается значительная толща окружаю­щей воды. Она тем больше, чем больше скорость движения тела и вязкость окружающей жидкости.

Слой воды, вовлекаемый в движение телом, носит названиепограничного слоя.

За толщину пограничного слоя принимается расстояние от смоченной поверх­ности движущегося тела до того слоя, скорость которого менее 1% от скорости тела.

Внутри пограничного слоя могут иметь место ламинарный и турбулентный режимы перемещения жидкости или колебания

· Ламинарное перемещение – перемещаются слоями, не смешиваясь без пульсаций, движение проходит равномерно, без беспорядочных скачков давления, направления и скорости.

· Турбулентное перемещение – (бурный, беспорядочный) неупорядоченный характер перемещения жидкости, быстро изменяющимися во времени траекториями.

Эти два течения имеют вероятностный характер переход от одного режима к другому происходит не в точно заданном месте, а в достаточно произвольном случайном месте.

Каждому перемещению соответствуют свои законы распре­деления скоростей в слое.

Все способы уменьшения сопротивления трения сводятся к возможности большей обтекаемости ламинарным потоком в пограничном слое (сглаживание выступов и неровностей на теле и купальном костюме, фиксация положения туловища.

На величину силы трения влияют:

· величина смоченной по­верхности,

· степень шероховатости тела,

· скорость движения тела,

· вязкость жидкости и характер движения жидкости в пограничном слое.

Величина сопротивления трения от общего сопротивления равна приблизительно 10%.

 

ü Сопротивление волнообразования

Волна – представляет собой процесс колебания водных масс.

Движение пловца на поверхности воды вызывает повышенное давление жидкости. Вода, оттесненная телом расходиться в стороны образуя (косые и поперечные волны).

При плавании, в основном, мы встречаемся с расходящимися и поперечными волнами. Любые волны на поверхности воды мешают плыть. Поэтому в спортивных бассейнах делают желоб вдоль бортика или дорожки специальной формы, гасящие возникающие волны.

Интен­сивность возбужденных телом колебаний уровня воды и характер волн, прежде всего, зависят от контуров тела и его скорости дви­жения. Если тело движется вблизи бортов, мелким ме­стом, крайних дорожках, то на волнообразование может влиять и наложение отра­женных волн от бортов бассейна.

Волнообразование представляет собой сложный процесс, физическое объяснение которого обычно дается в фор­ме описания наблюдаемой картины волн.

Волны на поверхности жидкости различаются принципиальным механизмом колебания (капиллярный, гравитационный, упругие), что приводит к различным законам дисперсии (закон при котором,вещества которые не смешиваются друг с другом и не реагируют друг на друга химически) и, как следствие, к различному поведению этих волн.

При движении тела пловца в воде возникают волны

ü гравитацион­ные волны возникают в следствие, того что внешние силы нарушают поверхность жидкости и порождают колебания ее частиц около вертикали. К ним от носят волны, вызываемые движением тела в жидкости ветром, водораздел пресной и соленой водой, приливами—создаваемые Луной и Солнцем.

При плавании на эти волны расходуется значительное количество энергии. Они бывают двух видов прогрессивные и стоячие)

==прогрессивные

==стоячие (профиль не перемещается)

ü капиллярные (вызываются действием сил поверхностного натяжения. Они имеют вид ряби, вызываются ветром или движением тел и развиваются под действием капилярных сил)

ü упругие (охватывают всю массу жидкости и их появление связано со свойствами не сжимаемости жидкости. Они образуются при подводных и надводных взрывах)

По форме волны бывают

ü косыми или расходящимися (возникают у передней и задней частей тела)

ü по­перечными (зарождаются у линии плеч и головы, следующая волна поднимается за тазом, а при скорости тела 2 м/сек - в районе стоп. При этом впадина между первой и второй волной располагается у поясницы.

ü Круговые (волны возникают главным образом при падении на воду брызг от движений пловца и при ударах о воду).

Сопротивление волнообразования зависит от:

· скорости движения тела пловца,

· его удельного веса и техники движений.

Доля волнового сопротивления от общего сопротивления состав­ляет около 20%.

Источники волнообразования являются

========акцентированные вертикальные движения

========в баттерфляе=== «вылетание» из воды,

======== в кроле приподнимание головы для вдоха

========поперечные и другие движения отклоняющие тело от горизонтального положения

======= неравномерное проплывание пловца «рывки».