Teoretyczne

podstawy pływania

Topolska Aleksandra

Sieczkowski Maciej

Woda – specyficzne i nienaturalne

dla człowieka środowisko

Ruchowi ciał w wodzie towarzyszą ruchy samej wody.

Na skrajnym torze poruszająca się z pływakiem masa

wody styka się ze ścianami i hamuje ruch.

Przemieszczające się cząsteczki wody wywołują

tarcie wewnętrzne zwane lepkością. Współczynnik

lepkości współdecyduje o szybkości poruszania się w

środowisku wodnym. Zmienia się on w zależności od

temperatury wody.

Temperatura

wody

0º

10º

20º 30º

Współczynnik
tarcia

1,83 1,33

1,03

0,84

Gęstość

Powietrza – 0,00129g/cm

3

Wody – 0,9997g/cm

3

Ciała ludzkiego: wdech – 0,977(m); 0,965(k)
wydech – 1,063(m); 1,022(k)

Ciśnienie

P = h * G * g
h – wysokość (mierzona od powierzchni wody)
G – gęstość
g – siła ciężkości

Przewodnictwo cieplne

ponad 28-krotnie większe niż powietrza
pojemność cieplna 4-krotnie większa

Przewodnictwo WODY POWIETRZA
cieplne 57kcal

2kcal/m

2

/h/cm/ºC

Ciepło zużywa się na ogrzanie warstwy wody

przylegającej do powierzchni ciała dlatego
oziębienie ciała w wodzie przebiega bardziej
intensywnie niż w powietrzu a w wodzie bieżącej
szybciej niż w stojącej.

Pływalność

Prawo Archimedesa – Na każde ciało

zanurzone w cieczy działa siła wyporu równa

ciężarowi cieczy w objętości tego ciała.

1L chemicznie czystej wody w temp 4ºC waży 1kg.

W takiej wodzie ciało o objętości 1dm

3

będzie

wypychane

z siłą 1kg.

Pływalność - zdolność człowieka do

utrzymania się na powierzchni wody, zależy

od:

• stosunku objętości tkanki mięśniowej, tłuszczowej

i kostnej w organizmie pływaka

• objętość części ciała nad i w środowisku wodnym

• objętości powietrza zawartego w płucach

Ocena pływalności

• Badania i obliczenia gęstości ciała za

pomocą aparatury pomiarowej

• Bezpośrednia ocena stopnia unoszenia ciała

na powierzchni wody – metoda szacunkowa

Ćwiczący znajduje się w nieruchomej pozycji pionowej z

ramionami wyciągniętymi w górę przy maksymalnym
wdechu:

* ciało zanurza się całkowicie - pływalność niska

* wynurzone dłonie - pływalność średnia
* wynurzone dłonie i przedramiona - p. dobra
* czubek głowy dotyka powierzchni wody - b. dobra
* głowa wynurza się nad powierzchnię - doskonała

Statyczność ciała w wodzie

Punktem przyłożenia sił
ciężkości jest środek masy (I)
a sił ciśnienia wody jest środek wyporu (II)

Ze względu na mniejszą gęstość górnej części

ciała

środek wyporu jest nieco bliżej głowy niż środek

masy.

Powoduje to opadanie kończyn dolnych aż do

momentu,

gdy oba punkty znajdą się w linii pionowej.

Siła ciężkości (Q) i siła wyporu

(P)

Siły działające na ciało pływaka

w ruchu

• Siła nośna
• Siła oporu
• Siła napędowa

Siła nośna

Hydrodynamiczna siła parcia

Jest to składowa reakcji prostopadła do ruchu

ciała w wodzie. Zależy od:

- kąta natarcia
- kształtu ciała
- gęstości cieczy
- prędkości
- przekroju poprzecznego ciała

Zmiany siły nośnej i oporu

czołowego w funkcji kąta ataku

Wartość siły oporu w zależności do kąta ataku i wielkość siły

nośnej w zależności od kąta ataku

Siła oporu - Oporność

wody

Opór środowiska wodnego jest

wielokrotnie większy od oporu

powietrza, przy czym wzrasta on

proporcjonalnie do kwadratu prędkości.

Siła oporu zależy od:
-oporu czołowego
-oporu tarcia
-oporu falowego wody
-oporu wirowego

Całkowity opór wody

R

c

= ½ C

D

q S v

2

R

c

- całkowity opór wody

C

D

- współczynik kształtu

q - gęstość wody
S - wielkość powierzchni oporowej
v - prędkość ciała

Opór czołowy

(ok. 70%)

Ruch pływaka w przód powoduje

zaburzenia w ciśnieniu wody na przednią
część ciała. Na suktek tego zjawiska
powstaje opór czołowy, który działa
przeciwnie do kierunku poruszania się jego
ciała. Zależy on od:

C

x

- współczynnika kształtu

(kształt ciała)

S - przekroju poprzecznego ciała

(czołowy)

v - prędkości poruszania się ciała
q - gęstości środowiska wodnego

R

c

= ½ C

x

S v

2

q

Wielkość oporu czołowego możemy

poznać przeciągając ciało pływaka i

mierząc napięcie liny holującej

Opór tarcia

ok. (20%)

Zależy od:
A - pola powierzchni zamoczonej
C

f

- współczynnika tarcia

gładkość powierzchni ciała
rodzaj kostiumu pływackiego

q - gęstości wody

temperatura

lepkość

v - prędkości

R

t

= ½ A C

f

q v

2

Model płytki pokryty parafiną stałą
Ben-guy 3,2% V

↗

Viprosal 1,6% V

↗

Bayolin 0,5% V

↗

Tkanina - 18,7% V

↘

Temperatura wody

0

o

10

o

20

o

30

o

Współczynnik tarcia 1,83 1,33 1,03 0,84

Opór falowy

(ok. 10%)

Fale tworzą się w wyniku:
- wkładania ramion do wody
- ruchu nóg
- odbicia

Opór falowy zależy od:
l – długość fali
h – wysokość fali

R

f

= l h

Pomiary Onopirjenki (1981)

Na ciało pływaka poruszającego się po torze

bocznym działa większy o 0.4-7.3% opór wody

(w zależności od oddalenia od ściany).

Pływak-kraulistapłynąc w oddaleniu 0.3-0.4m

od ściany uzyska wynik na 100m gorszy o 0.88-

0.40s anieżeli by błynął w oddaleniu o 0,6m.

Stopień

oddalenia

(m)

Opór

wody (N)

Wzrost

oporu (%)

Zmniejszen

ie

prędkości z

2m/s

Wynik na

100m dow.

0.1
0.2
0.3
0.4
0.5

0.6

135
132
130
128
127

126

7.3
5.1
3.5
2.5
1.2

0.4

1.93
1.95
1.96
1.98
1.99

---

51.81
51.28
51.02
50.50
50.25

50.10

Opór wirowy

Strumienie wody po opłynięciu ciała

pływaka rozszczepiają się i tworzą wiry

(zjawisko „ssania ogonowego”).

Przyczynia się to do powstania ujemnego

ciśnienia w okolicy stóp i wpływa

hamująco na ruch postępowy pływaka.

Opór wirowy ma wpływ:
- położenie ciała
- technika
- kształt ciała

Siła napędowa

Wielkość siły napędowej zależy od stałego

wzajemnego oddziaływania w cyklu

ruchowym dwóch sił: oporu i nośnej.

Siła napędowa jest skierowana w kierunku

poruszającego się ciała pływaka. Wywołana

jest ruchami wiosłującymi rąk i nóg a także

ruchami tułowia.

P - siła napędowa
R – siła oporu
N - siła nośna

Vr – prędkość ręki

Siła napędowa - wypadkowa

wszystkich sił wprawiających w ciało w

ruch

(prostopadła do kierunku ruchu)

Ograniczenia w ruchomości kończyny dolnej, a w

szczególności stopy, stwarzają warunki do
powstawania znacznej siły napędowej głównie
podczas ruchu nogi w dół. Duża częstość ruchów
wpływa na równomierność przemieszczania się
ciała pływaka, a ich nieduża amplituda i poziome
ułożenie stwarzają korzystne warunki
hydrodynamiczne.

W pływaniu na grzbiecie silnie akcentowany
jest ruch nogi z dołu do góry, gdyż głównie
dzięki temu powstaje siła napędowa.
Znaczne ugięcie nogi w stawie kolanowym
sprzyja powstawaniu dużej siły napędowej

Składowa pionowa i pozioma siły

napędowej

przy różnych katach ataku

stopy.

Na początku kopnięcia nogi

składowa pozioma siły nacisku na
wodę jest 5,5 razy większa od
składowej pionowej. Wraz z
wyprostem nogi znaczenie
składowej poziomej maleje, a
wzrasta składowej pionowej.
Oznacza to nic innego, jak to że
przy wysokiej ruchomości w
stawach stopy (nie tylko
skokowych!) składowa pozioma
siły napędowej może być prawie
niezmienna w całym ruchu
napędowym stopy – ta zależność
nie funkcjonuje w kraulowych
ruchach nóg!

Badania Absaliamowa

(1966)

Wielkość siły napędowej

w kG

Poziom startowy u pływaka

II klasa

I klasa

Mistrz

sportu

kraul na piersich

12,6

16,3

19,7

same ramiona

9,8

12,7

13,9

same nogi

6,9

8,25

10,5

Sprawność lokomocyjna

pływaka E

Jest to stosunek siły napędowej (P) do

siły oporowej (R)

E =

P

/

R

Prawo Bernoulliego

Efektywny i prawidłowy tor ruchu dłoni we

wszystkich sportowych sposobach pływania
przedstawia się jako krzywa przecinająca prostą
zgodną z kierunkiem ruchu ciała.

Efektywność ruchów krzywoliniowych tłumaczy

prawo Bernoulliego – ciśnienie cieczy spada w
miarę wzrastania jej prędkości. Zgodnie z tą
zasadą zbudowane jest skrzydło samolotu i śruba
okrętowa. Podobny obraz można uzyskać podczas
ruchu dłoni w wodzie, jeśli przebiega on pod
odpowiednim kątem i na odpowiednim torze
ruchu.

LITERATURA

• Bartkowiak E. - „Sportowa technika pływania”
-„Pływanie Sportowe”
• Bogdajewski D. - „Pływanie ”
- „Pływanie. Technika, metodyka, systematyka”
• Borguński J. – „Pływanie. Zagadnienia wybrane”
• Czabański B. „Elementy teorii pływania”
• Onoprienko – „Modelowanie wykorzystane do

zbadania wpływu oporu wody na ruch ciała pływaka”

• www.artsci.gmcc.ab.ca
• www.teachpe.com