miercuri, 23 mai 2018

DESPRE INOT - Kapitel V (traducere in germana,prof. Mircea Hohoiu, antrenor emerit)

Kapitel V (traducere in germana,prof. Mircea Hohoiu, antrenor emerit)

ARHIMEDES, NEWTON, BEERNOULLI, FROUDE-REYNOLDS im SCHWIMMSPORT
Inhalt
01 Die Gesetze der Physik, der Mechanik und der Hydrodynamik, wiederspiegelt in der Schwimmpraxis
02 Die Hydrostatik
03 Aus der Mechanik (Trägheitsgesetz, Beschleunigungsgesetz, Aktion-Reaktion, Hebelgesetz) 
04 Die Zusammensetzung und das Zerlegen der Kräfte
05 Der Körperschwerpunkt
06 Von Bernoulli zu Counsilman
07 Der hydrodynamische Sog
08 Die Froude-Reynolds Nummer
09 Das hydrodynamische Profil
Zusammenfassung und selektive Bibliographie
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01 Die Gesetze der Physik, der Mechanik und der Hydrodynamik, wiederspiegelt in der Schwimmpraxis
Einmal gelernt, gewährt das Schwimmen dem Schwimmereine große Bewegungsfreiheit.
Sprechen wir vom Freizeitschwimmen und Spiel, geht es nicht um die Richtigkeit der Bewegungen (vielleicht ausnehmend die Automatik des Atmungsprozesses); erscheint aber das Interesse für den Wettkampf, stellt der  Betreffende  fest, dass es bestimmte Grenzen und Bedingungen gibt, von denen eine gute Wasserlage, die Fortbewegung und der Fortschritt  in der Leistung, abhängen.
So kann man das Interesse vieler Trainer, ihren Lehrlingen, Studenten – zukünftige Trainern, die versteckten Seiten des Schwimmens zu erklären, wie Mathematik, (Geometrie) usw.
Das Prinzip von Archimedesist von besonderer Wichtigkeit im Schwimmen;
,,Derstatische Auftrieb eines Körpers in einer Flüssigkeit ist genauso groß wie die Gewichtskraft der vom Körper verdrängten Flüssigkeit“  (auf französich: Tout corps plonje dans un fluide perd une partie de son poids egale au poids du volume de fluide qu’ildeplace ‘’ ).

Dies ist die Entstehungsgeschichte…
Hieron, König von Syracus, verdächtigte einen Juwelier, welcher eine schöne Goldkrone für ihn fertigte,  des Betruges, indem er eine große Menge Silber dem Gold zufügte. Er beauftragte Archimedes mit der Aufdeckung des Betruges, ohne aber die Krone zu schmelzen.
Lange Zeit grübelte der Gelehrte, ohne eine Lösung zu finden.
Enes Tages während des Badens, merkte  er, dass seine Gliedmaßen im Wasser von ihrem Gewicht erheblich  verlieren und dass er sie leichter als auf dem Trockenen bewegen kann.
Diese Feststellung lieferte ihm auch die Antwort zur Frage, die ihn beschäftigte – die Ermittlung des spezifischen Gewichtes von Gegenständen, im Verhältnis zum Wasser als Maßeinheit.
Begeistert von seiner Entdeckung , stieg er aus dem Bad und lief nackt zu Hierons Palast und rief „EURIKA, EURIKA“ (ich habs), Worte die in die Weltgeschichte eingingen.
Was mit Hierons Krone geschah ist unbekannt, das entdeckte Gesetz fand aber weite  Anwendung im Schiffsbau und sogar in den theoretischen Begründung des Schwimmens.
Die Schwimmeigenschaft des menschlichen Körpers hängt von mehreren Faktoren ab:
mechanische (des Gleichgewichts gegenüber des Schwerpunktes), motorische (Entspannungs/Anspannungsgrad als Mittel zum gewünschten Gleichgewicht),  funktionelle (Kontrollvermögen der Atmung) usw.
Sowie es genug Schwimmer gibt welche die Atmung nicht korrekt einsetzen, so gibt es auch Schwimmer welche eine gute Wasserlage vernachlässingen und so ihr Vorwärtskommen erschweren, indem sie Kraft auch für die Wasserlage verschwenden (insbesondere Typen mit massiver Muskelmasse und schweren Knochen)
Die Flotabilität (das Vermögen eine natürliche hohe Wasserlage ohne zusätzliche Mittel oder Bewegungen einzunehmen, bewegungslos zu schweben) wird sich positiv auswirken, je mehr  das Spezifische Gewicht (SG) des Körpers dem Spezifischen Gewicht (SG) des Süßwassersbei einer Temperatur von 20° C  sich nähert; dabei hat Süßwasser einen Wert = 1,000, Meerwasser aber wegen des Salzgehaltes cca. = 1,025, Dieser SG-Wert ist dem SG-Wert des menschlichen Körpers näher und ermöglicht somit eine besseres Flotabilität, sodass man im Meerwasser leichter schwimmt.
Fachmänner behaupten dass das SG des menschlichen Körpers zwischen 0,970 und 1,200 schwankt; der Mittelwert ergibt sich aus dem SG des Muskelgewebes (cca. 1,085), des SG der Kompaktknochen (cca. 1,900), des Fettgewebes (cca. 0,700).  Daraus geht hervor,  dass ein endomorpher Körper (mollig/übergewichtig, voluminös) eine größere Wassermenge verdrängen muss, als ihr eigenes Körpergewicht und daher eine höhere natürliche Schwimmlage einnehmen. Hingegen verdrängt ein ectomorpher Körpertyp (kompakt, schwer) weniger Wasser, was eine mangelhafte Flotabilität  bewirkt.

[Die Flotabilität kann künstlich erhöht werden durch Auftriebsmittel wie der Schwimmring, aber auch durch ein tiefes und ruhiges Atmen.]

Die leichte oder schwere Flotabilität kann durch die Methode der senkrechten, bewegungslosen Stehen im Wasser, mit erhobenen Armen; der Körper wird mehr oder weniger hoch schweben, wie das Quecksilber eines Thermometers.

(Graphic: SCHWIMMEN – Methodisches Lehrbuch, M.Olaru, Verlag EST, 1982)

Mechanik

Gesetze entworfen von Sir Isaac Newton (1642-1737).
Das Erste Gesetz – das Gesetz der Trägheit lautet: 
„ Ein Körper bleibt in Ruhe oder in gleichförmiger geradliniger Bewegung, solange die Summe der auf ihn wirkenden Kräfte null ist, oder im Fall des menschlichen Körpers ohneeiner eigenen Krafteinwirkung ”      ( A body at restor in uniform motion in a straight line continues in that state until acted upon bysome external force, or in the case of the human body, some internal force).

In Unserem Fall – um eine Schwimmbewegung einzuleiten, wird eine Überwindung der statischen Trägheit durch innere  Karfteinwirkung, also Muskelkontraktionen, vorausgesetzt.
Sobald eingeleitet, kann die Fortbewegung  durch den Wasserwiderstand, die Schwerkraft und der Charakteristik der Hebelwirkung  der biomechanischen Bewegung  der Knochen und Gelenke beeinflusst oder erschwert werden.

Theoretisch nehmen wir an, dass die Schwimmbewegung (Rudern) aus dem Übergang  eines statischen Ruhezustandes zur Vorwärtsbewegung (dynamisch) besteht, mit der eindeutigen Tendenz, zum Ruhestand zurückzukehren. Anhand des Wasserswiderstandes, der Trägheit und insbesondere beim Fehlen einer neuen Krafteiwirkung oder deren Verminderung Dieser durch eine fehlerhafte, grobe Form der Bewegung.

(Grafik aus BiomehanikaPlavania, V.M.Zatiorski, Fizkultura I Sport, 1981)
[Eine Überwindung der Trägkraft kommt zustande auch beim Einsatz solcher Übungen+Vorrichtengen zur erschwerten Fortbewegung]
Anfänger besitzen nicht die Fähigkeit, die eingeleitete dynamische Effizienz weiter zu führen;  sie werden Zufallsbewegungen ausführen welche ein Rückkehren zum Ruhezustand bewirken,  bis eine richtige Bewegungsgeometrie erreicht wird.

Sie versuchen durch Tempoerhöhung (der nichtgeeigneten Bewegungen zum Brechen des Wasserwiderstandes) vorwärts zu kommen, was eine Frühzeitige Ermüdung und eine noch stärkere Minderung der Effizienz bewirkt.

Der Anfänger ist sich diesen Bewegungsirrtums nicht bewusst. Er erreicht die nötigen korrekten Bewegungsabläufe erst nach vielfacher Wiederholungen und Verbesserungsversuche, um die dynamische Trägheit leicht einzuleiten und zu erhalten.

Je mehr fehlerfrei geübt wird, desto schneller verschwinden die fehlerhaften, unnötige  und ungenaue Bewegungsabläufe – zum Beispiel wird der Kraulschwimmenanfänger das Wasser nicht mehr „schlagen“, der Brustschwimmer erlernt die Vorbereitungsphase, die langsamer erfolgen soll von der energischen,elyptischen Antriebsbeinbewegung zu unterscheiden, der Rückenschwimmer wird auch nicht mehr das Wasser mit den Armen klangvoll peitschen, um den Wasserwiderstand natürlicherweise zu verringern sowie der Schmetterlingschwimmer die zwei Hüft/Beinbewegungen mit dem Aus/Eintauchen der Arme zu syncronisierengelingen wird.

Von  der Phase der unbeweglichen, verkrampften Bewegungsausführung zur der Phase der flüssigen, geschmeidigen Bewegung mit korrektem Einsatz der Gelenke (Knie, Ellenbogen, Schultern usw.),  führt ein schwieriger Weg, geprägt von Bemühungen der bewussten Formung der Bewegung (Aufmerksamkeit), gefolgt von der Automatisierung (mit Geduld), um letzendlich das „erste Gesetz der Mechanik“ fehlerfrei anzuwenden, nichts Anderes als eine Anpassung der biomotorischen Leistung an das optimale Tempo, demzufolge ein meist wirksamer Weg der Antriebsbewegungen.
Diese zwei Anhaltspunkte wird der Anfäger besser verstehen wenn ihm empfohlen wird „mit wenigen Bewegungen bei gleicher Geschwindigkeit zu schwimmen“. Dieser Hinweis verlangt sowohl eine bessere Einteilung,  als auch keine Verschwendung der  Belastung, also die Sorgfalt für ein korrektes, energiesparendes Schwimmen, laut dem berühmten, uralten Spruch:
„Festinalente“ =  beeile dich langsam.
(siehe Anhang Nr.9)

Das zweite Gesetz der Beschleunigung lautet: 
Die Beschleunigung eines Körpers ist proportional zur wirkenden Nettokraft und umgekehrt proportional zu seiner Masse. Die Richtung der Beschleunigung ist gleich der Richtung der Nettokraft. ( Englisch : „the rate ofchangeofmomentumof a bodyis proportional tothe Force, inversely proportional totheMassofthebody, andtakesplace in thedirection in wishthe Force acts“).

Im Schwimmen werden die Ruderbewegungen der Arme und der Antrieb der Beinbewegungen eine Veränderung der Körperstellung (Fortbewegung) zur Folge haben.

Die Fortbewegung  wird, entsprechend der Größe der angewendeten Kraft
stattfinden (1),  sie wird durch ein geringeres Körpergewicht begünstigt und  positiv beeinflusst (2) und wird der dominanten Bewegungsrichtung  folgen, die aus der korrekten, möglichst perfekten technischen Bewegung  hervorgeht (der Antriebsbewegungen der vier Schwimmarten (3).

Dieser Aufzählung zu Folge, ergeben sich folgende Anforderungen als selbstverständliche Notwendigkeit:  der Schwimmer soll kraftvoll genug sein (muskuläre Kraft) um sich dem Wasser gegenüber durchzusetzen (a), soll so leicht wie möglich sein, um eine hohe Wasserlage zu erwirken (die sogenannten Vogelknochen) (b), der Schwimmer wird sich entsprechend der richtigen oder falschen Antriebsbewegungen (Schwimmbewegungen) schnell oder weniger schnell Fortbewegen.
 Werden die Schwimmbewegungen entlang der Längsaxe des Körpers durchgeführt, so wird die Fortbewegung geradlinig erfolgen. Im Gegenfall findet eine geschlungene Fortbewegung statt.

Diese Einzelheit unterstreicht die Notwendigkeit einer korrekten Schwimmbewegung. Bein einer geschlungenen  Fortbewegung, wird der Schwimmer anstatt 50 m für eine Bahnlänge eine längere Strecke zurücklegen, Tatsache die sich in der Schwimmgeschwindigkeit und im Energieaufwand wiederspiegeln.

Das 3. Gesetz der Aktion und Reaktion lautet:
„Kräfte treten immer paarweise auf. Übt ein Körper A auf einen anderen Körper B eine Kraft aus (Aktion), so wirkt eine gleich große, aber entgegen gerichtete Kraft von Körper B auf Körper A (Raktion).“ ( în english: to every Action there is an equal and opposite Reaction).

Allgemein findet dieses Gesetz im Schwimmen folgenderweise gedeutet werden: die Fortbewegung erfolgt als Reaktion (b) auf eine entgegengesetzte Einwirkung auf das Wasser (a) oder, modern ausgedrückt : die Schwimmbewegungen beruhen auf die Gegenwirkung (Reaktion) der auf das Wasser ausgeübte Einwirkung (Aktion).

Der Schwimmer soll feststellen das Wasser, trotz seiner geringen Dichte inkompressibel ist,  sozusagen nicht zusammengedrückt werden kann.

Folgendes Beispiel zeigt die Wirkungsweise dieses Gesetzes:
Ein Anfänger der versucht, sich  alleine durch Beinbewegungen fort zu bewegen, mit den Händen auf ein Schwimmbrett gestützt, wird sich, ohne die richtige Technik zu besitzen, rückwärts bewegen , wie der Krebs.

Aber ACHTUNG: soll er das Schwimmbrett über die Wasseroberfläche heben (Aktion), wird  er als Folge  dieses Gesetzes instinktiv eine Bessere Stütze auf das Wasser suchen (Reaktion). Dies wird eine Streckung der Füße bewirken,  was ein Vorankommen durch den Beinschlag bewirkt, ihm wird also das richtige Gefühl vermittelt.


Die Hebelgesetze
Das richtige Verstehen der Hebelgesetzte liefert überzeugende Erklärungen zur ausschließlichen Anwendung  der korrekten Technik. Auch sollen im Angesicht des Fortschrittes, der Selektion und der Leistung, die Schlussfolgerungen dieses Gesetzes angesteuert weden.

Die klassische Formulierung der Hebelgesetze stellt eine Gleichheit zwischen der angewendeten Kraft der Muskelkontraktion und des Wasserwiderstandes, gegeben von Dichte des Wasservolumens, in der Formel:
[K x AL] = [W x AW]
wobei K = Kraft der Muslkelkontraktion mal AL Armlänge als Einsatz dieser Kraft soll gleich sein mit W Wasserwiderstand, beeinflusst von  Wirbel, Frontalwiderstand, Wasserdichte, Viskosität anhand der chemischen Zusammensetzung, Wellen, Strömungen usw. mal  AW - Widerstand durch die  Armlänge, all Dies bezogen auf einen vorhandenen Stützpunktes S (*)

Allgemein unterscheiden wir 3 Hebeltypen:
Hebel 1.Grades (Brunnenarm) mit der Anordnung:  W-S-K
Hebel 2.Grades (Stange hebt Kiste): S-W-K
Hebel 3.Grades (unser Fall, Biomotorik, Schwimmen, Laufen): S-K-W
wobei S=Stützpunkt, K=Kraft, W=Widerstand

Wir können einige Varianten dieser Gegebenheiten im Schwimmen bewerten:
Beispiel A, Biotyp mit cca. 170 cm Körperhöhe
K Muskelkraft auf das Wasser = cca. 10KGKraft (übliche Kraft im Schwimmen)
AL Länge des Zugarmescca. 30 cm ( Schätzwert bezogen auf denLatissimusDorsi)
W Wasserwiderstand (unbekannter Wert, X=?
ML Länge des Muskels vom Ursprung bis zur Fingerspitze, bei einer optimalen Stellung des Zugarmes = cca. 70 cm.
*[( Muskelkraft ausgedrückt in Kraft/KG; AL = die Länge des Muskels vom Ursprung bis zum Ansatz auf den Zugarm; W = Widerstand des Wassers in Kg/Kraft / Wasservolumen)].
Verwenden wir diese Werte in der gegebenen Gleichung, haben wir folgendes Ergebnis: 10 x 30 = W x 70, also 300 = 70W und W = 4,3 Kg/Kraft.
Zur Bestätigung dieser Berechnung, nehmen wir den unbekannten Wert K, in welchem Fall wir folgende Gleichung hätten:
K = Unbekannt
AL = 30 cm
W = 4,3 Kg/Kraft
ML = 70 cm
d.h.: K  x 30 = 4,3 x 70, daraus 30W = 310, woraus hervorgeht K = 10,1 Kg/Kraft.
Wir können schlussfolgern, das die Wahl und Bewertung dieser Werte objektiv und neutral ist. Im Angesicht der Selektion, führen diese Schlüsse zur Suche nach großwüchsigen Biotypen mit langförmigem Muskeltyp.

Beispiel B: bezieht sich auf eine Selektion von Biotypen mit mittelmäßigen Werten in Bezug auf die AL ( jene Muskulatur, die für die Schwimmbewegungen eingesetzt wird), wobei bekannter Weise die Muskellänge nur schwer und bedingt beeinflusst werden kann), so ergibt sich die Notwendigkeit einer superkorrekten Zugweise durch die Verlängerung der Zuglänge ML, welche ihrerseits nur durch eine korrekte Schwimmtechnik erreicht werden kann, entsprechend den o.a. Gesetze der Physik. In  diesem Fall, kann es mehrfache Abweichungen der bisher aufgeführten Werte.

04. Die Zusammensetzung und die Zerlegung der Kräfte
geht aus der angewandten Geometrie hervor.
Anhand der bereits festgestellten  Kraftwerte  durch die aufgeführten Hebelberechnungen¸  können wir den Wert und die Richtung einer Bewegung  feststellen (eines bestimmten Momentes in einer Bewegung, die Berechnung eines Vektors in Bezug auf seine Bewegungsrichtung),  wie in folgender Graphik.

Diese Graphik  analysiert die Zusammensetzung und die Zerlegung der Kräfte entlang der Schwimmbewegung der Arme (wie die Regel der Parallelität der gegenüberliegenden Liegenden Lienen eines Parallelograms).

Die Effizienz hängt davon ab, wie die Kraft ideal in Bezug auf die Stellung und Haltung des Armes auf die Antriebsoberfläche (Hand, Unterarm, Arm oder Beinschlag) wirkt.


In der Stellung 1 ist das Ergebnis der Wirkung  der  angewendeten Kraft senkrecht auf die Hand; die Zerlegung dieser Kraft zeigt uns das der waagerechte Vektor in  Richtung des Zuges P kleiner ist als der senkrechte Vektor N , welcher nicht am Zug teilnimmt. Also, kann man Schlussfolgern dass in dieser Stellung angewandte Kraft nicht zur Fortbewegung führt, sondern eher dem Auftrieb.

Dem Schwimmer kann die Anleitung gegeben werden,  die Hand wie einen Deckel als Stütze auf die waagerechte Oberfläche des Wassers zu setzen, um eher Auftrieb als Antrieb zu erzeugen.
In der Stellung 2kann  das Ergebnis der angewandten Kraft nach der Regel der je zwei Seiten eines Parallelogramms zersetzt werden.  Dabei ist der Vektor des waagerechten  AntriebsP größer als der Vektors  des Auftriebes , welcher nun einen negativen Wert N annimmt.

Im darauf folgenden Ablauf des Armzuges, wenn die Stellung der Handfläche  richtig, mit nach unten gerichteten Fingern ist, wird die Zersetzung der Kräfte wie in der Stellung 2 weiterhin erfolgen.

 Die Anweisung an den Schwimmer soll die Haltung der Hand senkrecht auf der Körperlängsachse sein, also entgegengesetzt Fortbewegungsrichtung.
  
[richtig] [falsch]
(*Graphik aus Science ofswimmimg, J. Counsilman, Bloomington, Iowa 1974)

Diese rein theoretischen Aspekte sollen uns die Wichtigkeit der Anweisung des „hohen Ellenbogens“  beim Freistilschwimmen oder beim Brustbeinschubs „Fußspitzen nach außen“ usw.


[ halte den Ellenbogen hoch, vorwärts]

[drehe die Fußspitzen nach außen, wie Charlie Chaplin]

05 Der Körperschwerpunkt (KSP)

Der Körperschwerpunkt (KSP) liegt ungefähr in Hüfthöhe. Er ist ein fiktiver Punkt, der Angriffspunkt für die Schwerkraft bei jeder Bewegung ist. Anders als in starren Körpern, verschiebt sich der KSP beim Menschen, je nach Körperposition und Massenverteilung (KM) im Körper.
Dieser Punkt stimmt gewöhnlicher Weise nicht überein mit dem  Punkt,  in welchem der Körper das Schwimmgleichgewicht (SGG) findet, es gibt bestimmte Abweichungen.
Die Übereinstimmung ist wünschenswert, aber meistens nicht möglich ( es sei denn, die Selektion strebt diesen Wert an, der aber veränderlich ist).
Befindet sich der KSP unterhalb des SGG befindet, was auf ein geringeres Gewicht der oberen Körperhälfte hinweist und weniger Auftrieb des Armzuges verlangt. Hingegen gesetzt, wenn sich der KSP oberhalb des SGG befindet ist es möglich, dass die schwerere Körperhälfte sich unten befindet,   die  Beine hängen und sämtliche Schwimmbewegungen auch eine Ggegenwirkung dieses Zustandes verfolgen, zum Nachteil des Antriebes und der Schwimmgeschwindigkeit, wie in folgender Graphik dargestellt
KSP

[Graphik aus SCHWIMMEN – methodisches Lehrbuch, M.Olaru, Verlag EST, 1982]

06.  Von Bernoulli zu Counsilman

Daniel Bernoulli (1700-1782),schweizer Mathematiker und Physiker zeigte Interesse in Bereich der Mechanik der Flüssigkeiten und Gase und wurde von Dr.J.Counsilman geschickt gedeutet in THE SCIENCE OF SWIMMING, Indiana, USA, 1977.

Von Bernoullis Gesetzen ausgehend, stellte er die Ähnlichkeit zwischen dem Antriebseffekt einer Propellerpalette und den korrekten Antriebsbewegungen eines Schwimmers fest. (Jede Palette setzt auf kleiner Bewegungsdistanz möglichst viel Wasser- oder Luftvolumen in Bewegung, ähnlich des Zuges eines Schwimmers).

Er stellt dabei fest, dass die Handfläche,  wie die Paletten, versuchen,  Kräfte auf kurzen, Seitwärtsbewegungen   wirken zu lassen,  zwecks Einwirkung auf ein möglichst großes Wasservolumen.

 So erzielt man einen größeren Wasserwiderstand, also ein besseres Abstützen und eine höhere Effizienz der Antriebsbewegungen.

In diesem Bewegungsmodell finden wir den Hebel 3. Grades wieder, spezifisch der Biomotorik – eigentlich stützt sich der Schwimmer auf das Wasser ab und wird desto schneller schwimmen, je mehr Wasservolumen er in Bewegung setzt und entgegengesetzt der Fortbewegungsrichtung wegschiebt.Letztendlich geht hervor, dass eine korrekte Schwimmbewegung des Armes eine SINUSform  hat, wie in folgender Graphik:

FLUTURE = Schmetterlingschwimmen BRAS = Brustschwimmen
SPATE = Rückenschwimmen CRAUL = Freistilschwimmen (* Graphik aus Science Of  Swimming, J.Counsilman. Bloomington, Iowa, USA 1974)
[In jeder Schwimmart finden sich Propeller/Schraubenbewegungen wieder]

Folgende Bilder zeigen zwei alte Deutungen des Zuges:
Das Erste Bild zeigt einen Bewegungsablauf wie den eines alten Paddelbotes mit Dampfantrieb (die Antriebsbewegung ist sehr kurz, während die Auftriebsbewegung mehr vom gesamten Bewegungsablauf einnimmt).

Das zweite Bild ist eine Darstellung der Caterpillar – Bewegungsform ,  eine Panzerkette, welche kein Rutschen erlaubt und so den Antrieb in unserem Fall im Wasser erhöht. Beide graphische Darstellungen sind ungenau und stellen das Schwimmkonzept vor etwa 50-100 Jahren dar:

(*Graphik aus Science Of Swimming, J.Counsilman, Bloomington, Iowa, USA, 1974)

J.Counsilmans Studien beweisen eigentlich, dass die Schwimmbewegungen Teile der Propellerbewegung sind. So erklärt  sich auch die Theorie der Hebel 3. Grades (eigens der tierischen- und menschlichen Biomotorik). Die Schlussfolgerung ist, dass die Schwimmbewegung  umso effizienter ist, je mehr Wasservolumen sie auf kurzem Wege in Bewegung setzt (maximale Leistung).

(*Graphik aus Science Of Swimming, J.Counsilman, Bloomington, Iowa, USA, 1974)

07 Der hydrodynamische Sog
ist das Phänomen, welches einen zusätzlichen Verzögerungseffekt des Wassers bei der Fortbewegung des Körpers, erzeugt.  Es erscheint auf der Rückseite der Hand und des Zugarmes durch die Bildung eines Vacuum,  welches das Wasser von der Vorderseite der Hand und des Armes ansaugend, sich der Fortbewegung  widersetzt durch die Erhöhung des Wasserwiderstandes in Bezug auf dem Körper (Bernoulli).

(Graphik aus Plavanie, Fizkultura i Sport, 1988)
[ So stellt der russische Forscher V.I. Lapuhin die Verminderung des negativen Sog im Schwimmen dar].

Ist die Antriebsfläche klein (bei Kinder oder Anfänger), wird die Antriebswirkung vermindert und Derjenige wird durch eine Tempoerhöhung (Zugfrequenz)  versuchen, die Schwimmgeschwindigkeit zu erhöhen (als Folge gibt es einen erhöhten Energieverbrauchs und vorzeitigeErmüdung).
Ist hingegen die Antriebsfläche groß, (Erwachsene mit guter Schwimmtechnik oder beim Einsatz von Paddles),  ist die Antriebswirkung größer, die Effizienz erhöht, die Ermüdung erscheint später, also ein sparsamer Energieverbrauch

Die zweite Lösung durch eine Tempoverminderung und erhöhtem Krafteinsatz im Armzug ist erwünschenswert.


(*Graphik Science Of Swimming, J.Counsilman, Bloomington, Iowa, USA; 1974)

Dies ist eine theoretische Darstellung  der entgegengesetzten Kräfte, die bei der Fortbewegung eines Körpers im Wasser gegenspielen: der Frontalwiderstand, abhängig von der Oberfläche des Körpers (+)und der negative Sog,(+)  welcher als Folge der Bewegung erscheint.

Diese beiden Kräfte haben eine bremsende Wirkung (bei der Selektion  und beim Erlernen der korrekten Schwimmtechnik zu berücksichtigen). So ist ein langförmiger Körper (unterschiedlich zum „klassischen“ Schwimmer mit breiten Schultern) von Vorteil, so dass die Widerstandsfläche  gering gehalten wird, frei von zusätzlichen bremsenden Körperformen (+),  Frontalwiderstand, welche die Erscheinung des hydrodynamischen Sog begünstigen (-)




(Graphik aus Biomehanikaplavania, V.M.Zatiorski, Fizicltura I Sport, 1981)
[Die konkrete Darstellung der Kräfte, welche im hydrodynamischen Sog agieren].
Dies ist noch ein Beispiel welches beweist, dass im Schwimmsport  ein besonderer Biotyp und eine korrekte Schwimmtechnik erforderlich sind.

08 Die Froude-Reynolds Nummer

Die beiden Namen sind berühmt  in der Schifffahrt und insbesondere gebunden an die Mechanik der Flüssigkeiten, die heute auch  Anwendung im Schwimmsport finden.

Die wissenschaftlichen Bemühungen der Schiffbauer im Sinne der Mechanik der Flüssigkeiten (*) werden ab den 1800-er Jahren bekannt.

Die wissenschaftlichen Arbeiten von Froude und Reynolds ergänzen diese Bemühungen und daraus ging die froudsche Nummer hervor, die aus folgender Gleichung entsteht:



d.h.: die Bewegungsgeschwindigkeit (für uns der Schwimmer) geteilt durch die Quadratwurzel der Trägheitskraft mal die Länge des Bootes (unser Schwimmer).

Bei der Fortbewegung im Wasser, ist der Widerstand Folge zweier Elemente: Frontalwiderstand (der Welle), ca. 80-85% des Gesamtwiderstandes und Reibung  (oder Sog), ca. 10.12 %.

Der Frontalwiderstand steht im Zusammenhang mit der Dichte des vom Körper verdrängten Wassers während seiner Vorwärtsbewegung, sowohl vor dem Körper, als auch um den Körper herum, um sämtliche Formen des Körpers, was eine Verzögerung der Fortbewegung bewirkt.

(Graphik aus Biomehanikaplavanie, V.M.Zatiorski, Fizikultura I Sport, 1981.)
[Übereinstimmungen eines menschlichen Körpers/links im Bild und eines Schiffrumpfes/rechts im Bild im Wasser, laut Froudsche Nummer]

Einige neuere Studien (Hoerner, 1965) ergeben neue Berechnungen der Froude-Reynolds  Nummer bezogen auf den menschlichen Körper von 0,42. Dieser Wert kann von großwüchsigen Schwimmern erreicht werden, was eine höhere Schwimmgeschwindigkeit bedeutet.

Eine weitere Schlussfolgerung zeigt die Wichtigkeit einer gestreckten Körperhaltung, welche eine ideale Länge als Folge hat (Schiffbauer  stellen fest, dass „die Länge läuft“, also erreichen lange und schmale Körper eine Geschwindigkeit bei niedrigerem Energieaufwand). (b).

Ebenso bewirkt ein Eintauchen von ca. 20% der Länge des Körpers einen geringeren Wasserwiderstand, (c), also:

 sollder Schwimmer stets seine korrekte, stabile Körperlage im Wasser kontrollieren und, selbstverständlich, die besten Zugwege suchen

* Graphik aus Science Of Swimming, J.Counsilman,Bloomimgton, Iowa, USA,1974)

Die Körperform des Schwimmers beeinflusst die korrekte  Schwimmtehnik; die hydrodynamische Effizienz ist eng an die Körperform gebunden.

Wie jeder andere im Wasser getauchte Körper, findet der Körper des Schwimmers einen Widerstand, welcher gleich ist mit dem Widerstand des Wasser entgegengesetzt der Fortbewegung des Körpers  bei einer gegebenen Geschwindigkeit (bezugnehmend auf die gründlichen Forschungen der Froude-Reynolds Nummer bei Schiffen u.a.).

Theoretisch setzt sich der Wiederstand zusammen aus den Druckwidestand(DW)und den Widerstand durch die Reibung (RW), wobei Diese von der Körperform und der Geschwindigkeit abhängig sind.
Studien auf verschiedene Körperformen führten zur Festlegung eines „Widerstandkoeffizienten“ (WK).

Im Fall des menschlichen Körpers, kann die richtig eingeschätzte Schwankung
(statisch, insbesondere aber dynamisch) einen persönlichen Index des Widerstandes oder anders ausgedrückt,  des Gleitens, ergeben. Allgemein wird angenommen, das zur Berechnung dieses Index, sind die Körpergröße und der Biacromialdurchmesser wichtig. Je kleiner das Verhältnis der beiden, desto größer ist der WK.

(* Kapitel der Mechanik betreffend die Gesetze des Gleichgewicht oder Bewegung, sowie deren Wirkung auf feste Körper), siehe Fußzeile

Das Verhältnis der Werte KD(Größe/Durchmesser) ergibt einen theoretischen Wert des Widerstandkoeffizienten (WK), wie in der Tabelle:





Verhältnis zwischen Länge/Breite = KD
und dem Widerstandkoeffizient = WK
Rd. Cr.
-------------------------------------------------
2,o           0,20
3,o 0,10
4,o 0,08
5,o 0,06
10,o 0,083
20,o 0,0094
-------------------------------------------------

Durch die Übertragung der Gesetze der Ähnlichkeit vom Schiffrumpf auf das Modell des Körpers eines Schwimmers (Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit und Widerstandskräfte, Wassereigenschaften, Viskosität, Dichte, stehendes/fießendes Wasser usw.), können wir den menschlichen Körper einordnen zwischen KD = 3,0 – 5,0.

Die Regel 1 der Stellung des Körpers  in Bezug auf die Fortbewegung wurde schon angesprochen „die Länge läuft“… d.h. je länger ein Körper (Körpergröße) ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit einer schnellen Fortbewegung ; im Fall einer Körpergröße von 160 cm und einer Schulterbreite von 60 cm,  wird KD etwa 3,2 sein, (also ein WK von 0,10), hingegen wird ein Körper von 190 cm mit 45 cm Schulterbreite einen KD von ca.4,2 (also ein WK von 0,79), günstig für die Fortbewegung.
Verfolgen wir die Entwicklung des Biotyp in der Selektion für den Hochleistungssport, so bemerken wir eine feine aber bedeutende Änderung von Typ mit mittlerer Körpergröße und breiten Schultern zum großwüchsigen Typ mit schmäleren Schultern(zylindrischer Körper oder Bleistift – Form).
Die stumpfer-Kegel-Körperform  ist weniger effizient als die zylindrische Körperform der Genration M. Biondi, J.Montgomery, A. Popov und insbesondere Michael Gross, dessen Körpergröße 2 m übertraf.

Diese Diskussion bezieht sich auf die Selektion und soll unterstreichen, dass die unpassenden Biotypen die Erscheinung der außergewöhnlichen Leistungen nicht begünstigen.


(Graphik aus Schwimmen – Methodisches Lehrbuch, M.Olaru, Verlag Sport-Tourismus, 1982 Bukarest)

[Die Graphik zeigt 7 typische Biotypen, in der Reihenfolge (von links nach rechts): 100 Freistil, 400 Freistil, 1500 Freistil, Rückenschwimmer, Schmetterlingschwimmer, Brustschwimmer, Lagenschwimmer]

Zusammenfassung

Am Ende dieser Begründung , versuchen wir erneut den Leser zu überzeugen dass keine gute Leistung erzielt werden kann, ohne dass der Schwimmer über die beste und korrekteste Technik welche entlang der ganzen Belastung erhalten werden soll, bis Höchstleistung oder persönlicher Bestleistung.

Selektive Bibliographie
1925 Auge Claude – Nouveau petit Larousse ilustre, lib. Larousse, Paris,.
1974 Counsilman, J - The scienceof Swimming, Prentice Hall Inc., USA
1977 Counsilman J. – Competitive Swimming Manual, Bloomington Indiana 
1978 Sgrumala, Bidoaie – Proiectarea navelor mici, Ed. Tehnică, , Buc.
1981 Zaţiorscki V.M.– BiomehanikaPlavanie,  Fizkultura i Sport, , Moakva
1983 Manno Renato – Teoria dell’allenamento – Nuoto, Scuoladellosport, , Roma,
1987 Urmuzescu A. – Randamentul optim la înot, Ed. CCDEFS, Buc

{Kapitel V
ARHIMEDES, NEWTON, BEERNOULLI, FROUDE-REYNOLDS im SCHWIMMSPORT}

duminică, 20 mai 2018

Ghid de invatare a inotului, FRN/1984

Scurt istoric al realizarii acestui ghid.....

In perpetua tentativa de a ma determina sa renunt la postul de antrenor federal (neavand calitatea de membru pcr..), 'seful' meu (numit odata cu mine, mai exact, debarcat din CC UTC/Pionieri...,) tov. Lucian D., a introdus intr-o sedinta de Birou federal o sarcina capcana pentru mine: sa realizez 25.000 de exemplare a acestui ghid.

Noi, federatia nu aveam nici sculele necesare, nici banii de a solicita editarea la 'Sport-Turism'..., lucrurile s-au linistit, nimeni nu ma intreba ce-i cu ghidul...., dar eu m-am dus la Pres. FRN, la domnul Avram Laptoiu, care era Dir. Gen., la Loto-Prosport..., si l-am rugat sa facem lucrarea la tipografia loto-ului...., era un gest disperat de aparare....

Am avut noroc de baieti inimosi si ei s-au straduit sa dea un continut mai colorat paginilor din ghid, lucrarea s-a facut...; eu am adus cele 25.000 de ex. impachetate in biroul secretarului general ( tov. Lucian D., zis si 'pionieru'..., pe bune, 'omu' nu stia inot decat din documentele de partid, dar stia cum sa manipuleze oameni....) si asa a ramas pana cand ...., 'surpriza', am fost convocat la o sedinta mare, a Com. Executiv al CNEFS (recte MTS-ul de azi...) in care pe ordinea de zi era discutata prestatia mea, 'slaba' si mai ales faptul ca nu indeplinisem sarcina data de biroul federal...; eram menit sa fiu dat afara cu surle si fanfara.

Eu, in sala, langa dl. prof. Nicu Alexe, l-am solicitat buimac sa ma sfatuiasca ce sa fac, ca Ghidul era gata de 2 saptamani, impachetat in fata biroului Secretarului general Lucian, care, ma mir si astazi.., nu a remarcat ca in pachetele din fatza sa erau cele 25.000 de ex, ale ghidului.... , ciudatenie curata.

El mi-a spus cu o privirea ghiduse..., 'du-te si-l adu'...., am iesit din sala, am coborat la etajul FRN, am luat un top de 25 de exemplare, m-am intors si am inceput a-l aseza la fiecare din membrii din prezidiumul acestui Com. Executiv, plin de fel de fel de ministri si activisti cu grade inalte.

Ultimul exemplar l-am dat Tov. Gen.(r) Marin Dragnea ( unchiul actualului sef al PSD...) si dupa cca 10 sec., acesta a intrerupt speachiul tov.-ului Lucian, a incheiat subit sedinta si fiecare a plecat in treaba lui....

Nu stiu ce au vorbit cei doi dar tov. Lucian... a venit palid si cam nelinistit, nu a spus nimic si a plecat din birou.

Dupa 1,5 ani, cand, insfarsit, au facut sedinta de decapitare....,  mi-am strans obiectele presonale (ca in filme) si am plecat acasa...

Pe drum, tot pe jos (era o zapada de nu se circula in Buc., afara de nea Nicu... ), in fatza mea, se intorcea si el acasa Generalul Dragnea, mergea agale si l-am ajuns din urma...
Asa ca am mers cativa pasi impreuna.... 
El:" au reusit..?",  
Eu: "Da, Domnule general...", 
El: "s-au sbatut mult la mine dar acum nu am mai putut ...."
*('pila' mea, era cuvantul lui Stefan Andrei, cel care mi-a facilitat cu ani inainte plecarea la Istanbul ca antrenor, era omul nr. 2 in Stat dar chiar zilele acelea a fost schimbat din pozitie si locul l-a luat sotia lui nea Nicu..., 'baietii cu ochi albastri', au prins curaj si mi-au facilitat intoarcerea la catedra, onorabil, nu-i asa..., puteau sa ma si 'piarda' ca urma / de fapt au incercat, dar ei nu stiau ca pe mine Cel de sus, ma are in paza Sa si tentativa a esuat..., regret dar amanunte legate de acest episod nu le dau, poate voi scrie o carte odata, poate nu mai am timp de a o scrie..., dar este autentic - 'au vreut sa mi-o traga' si n-au reusit... !!!)

Inchei...,

Dupa '89, tov.Lucian a fost alungat din FRN de o 'trupa de soc', agitata de colega mea Carmen B., toti antrenorii stiau dar ciudat, pe mine nu m-a anuntat nimeni (de fapt nici nu cred ca m-as fi dus..., eu eram ocupat de refacerea Asoc. Prof. EFS din Romania, fiind chemat de eminentul meu mentor, dl. prof. dr.  Mihai  Epuran si chiar in acele zile colegii din CSS Pajura ma alegeau 'pres. sind. liber din CSS'); DAR duap o vreme, venind la FRN cu nu mai stiu ce probleme..., l-am intalnit pe vajnicul meu 'dusman'...

El: 'Dl.Olaru, in dec. (89) cand m-au gonit din FRN..., dv. dece nu ati fost acolo...?'
Eu: 'Domnule Lucian D., eu m-am luptat cu dv. cand erati in functie, v-am spus ca atunci am facut si o sesizare al CCPCR precum ca vindeati costumele Speedo pe la straini, la balkaniade..., dar 'colegii' dv. nu v-au facut nimic..., acum, cand erati la pamant, nu era deloc cazul sa va mai dau si eu ceva..., v-au dat cei pe care i-ati protejat impotriva mea cand eram antrenor federal, ironia soartei.

Lucian D. s-a intors timid dar cu o privirea nespus de complice cu mine..., cred ca imi dadea dreptate in sinea lui; de atunci nu l-am mai intalnit dar in mod sigur a revenit la catedra sa din nu stiu ce scoala...; cand a fost sa se intoarca, ca mai toti 'colegii' ( in indemnul Frontului...), nu s-a mai intors la FRN si asta este de apreciat; in felul sau, Lucian D. era un om corect dar functia si 'legaturili' sale il obligau sa faca din mine o 'prada', eu l-am iertat !

Iata scanate si postate cele cca 60 de pagini ale acestui celebru ghid:


































































REGRET: Ghidul, paginile sale, cred ca nu s-au postat in ordinea fireasca; este posibil ca lectura sa sa nu fie prea facila....., dar cine este interesat (viitorii instructori, etc.) pot sa gaseasca idei si sfaturi interesante.