ДИНАМИЧЕСКОЕ ПЛАВАНИЕ

Динамическое плавание – это движение тела в воде, возникающее в результате взаимодействия с внешней средой. Продвижение пловца вперед обеспечивается при обязательном гидродинамическом взаимодействии внутренних и внешних сил. Например, сила тяги (внешняя сила), обеспечивающая продвижение пловца вперед, возникает благодаря взаимодействию внутренних (мышечных) сил с окружающей водой и воздухом.

Динамическое плавание характеризуется взаимодействием следующих сил: тяжести, выталкивающей, сопротивления, тяги и подъемной силы (рис. 13). Некоторые из них приподнимают пловца на поверхности воды и обеспечивают его продвижение вперед, другие – оказывают тормозящее действие.

Рис. 13. Силы, действующие на пловца при динамическом плавании

Силы сопротивления

Сопротивление движению пловца зависит от плотности и вязкости воды, скорости плавания, линейных размеров тела и его формы. Общее гидродинамическое сопротивление слагается из сопротивления трения, сопротивления формы тела (вихреобразования) и волнового сопротивления.

Сопротивление трения. При движении тела в воде различают два вида сопротивления трения: внешнее и внутреннее. Сопротивление, возникающее вследствие взаимодействия движущегося тела с молекулами воды, называется внешним трением. При движении пловца молекулы воды как бы прилипают к поверхности тела, создавая вокруг него так называемый «пограничный слой», который движется со скоростью, почти равной скорости движения тела.

Шероховатая поверхность, а также выступы и неровности, имеющиеся на теле пловца, повышают сопротивление трения. Поэтому квалифицированные пловцы используют для плавания трусы, изготовленные из тонкого шелка или капроновой ткани, и перед началом соревнований сбривают волосяной покров на ногах и туловище. При плавании в обмундировании с оружием для уменьшения сопротивления трения производится тщательная подгонка одежды, снаряжения и автомата.

«Пограничный слой», движущийся за пловцом, увлекает за собой частицы смежных слоев воды. Таким образом, вокруг пловца образуется зона движущейся воды, в которой скорость отдельных слоев по мере удаления от тела уменьшается и на известном расстоянии от него становится равной нулю. Это торможение слоев воды, движущихся с различной скоростью, носит название внутреннего трения среды. Исследования показывают, что сопротивление трения в спортивном плавании составляет 70–75% общего сопротивления (Б. И. Оноприенко).

Сопротивление формы тела. При движении вперед пловец испытывает противодействие встречных потоков воды, которые, обтекая тело, не плавно соскальзывают с него, а срываются, образуя сзади вихри. При этом перед пловцом создается область повышенного давления, тормозящая движение вперед, а сзади – область пониженного давления, засасывающая тело назад. Эти две тормозящие силы и составляют сопротивление формы тела, которое вместе с сопротивлением трения образует силу лобового сопротивления. Лобовое сопротивление зависит от формы тела, величины смоченной поверхности, скорости движения пловца и других факторов.

Известно, что различные по форме тела испытывают и различное сопротивление при движении в воде. Наименьшее сопротивление испытывают такие тела, у которых передняя (лобовая) часть имеет плавное закругление, а задняя – обтекаемую форму (рис. 14). Если, например, сопротивление, оказываемое водой телу, имеющему форму падающей капли, принять за единицу, то сопротивление металлической пластинки будет больше в 30 раз.

В процессе аэродинамических и гидродинамических исследований было установлено, что «пограничный слой» на скоростях спортивного плавания турбулентен почти на всех участках тела. Сопротивление формы тела составляет 17–21% общего сопротивления. Для уменьшения силы вихревого сопротивления необходимо придать телу наиболее обтекаемое положение, рабочие и подготовительные движения производить по оптимальным траекториям, эффективно и свободно. При выполнении старта и поворота уменьшение сопротивления, а следовательно, увеличение скорости и длины скольжения достигается за счет устранения прогиба туловища, вытягивания рук вперед и соединения их впереди головы, удержания головы между руками, выпрямления ног и оттягивания ступней.

Рис. 14. Сопротивление различных по форме тел при движении в воде

Волновое сопротивление. Движение пловца на поверхности воды вызывает повышенное давление в жидкости. Вода, оттесненная телом, расходится в стороны, образуя косые и поперечные волны. При плавании с небольшой скоростью волнообразование невелико, но с увеличением скорости оно становится значительным. В узких и мелких бассейнах при отсутствии водосливов волнообразование больше, чем в глубоких и широких бассейнах с водосливами. Наиболее ощутимо волновое сопротивление на крайних дорожках и у поворотных щитов вследствие отражения волн от бортов бассейна.

Величина волнового сопротивления зависит также от способа плавания и технического мастерства пловца. Начинающие пловцы создают большую волну, чем спортсмены высокого класса. При максимальной скорости спортивного плавания волновое сопротивление не превышает 7% общего сопротивления. Уменьшение волнообразования достигается за счет придания телу во время плавания более обтекаемой формы и сохранения устойчивого положения тела на воде.