[din pacate cand fac 'copy-paste' grafica se pierde...]
Ipostaza A – biotip cu talia de cca 170cm
, adică: Viteza ambarcaţiunii (alias - corpul sportivului …)
împărţită la radical din Acceleraţia Gravităţii înmulţită cu Lungimea
ambarcaţiuni / corpului….
Ipostaza A – biotip cu talia de cca 170cm
, adică: Viteza ambarcaţiunii (alias - corpul sportivului …)
împărţită la radical din Acceleraţia Gravităţii înmulţită cu Lungimea
ambarcaţiuni / corpului….
Capitolul
V
ARHIMEDE, NEWTON,
BERNOULLI, FROUDE- REYNOLDS .... la INOT
Sumar
01 Legile
fizicei, ale mecanicii si hidrodinamicei evocate prin prisma
practicării înotului. 02 . Hidrostatica
03. Mecanică (legea inerţiei, acceleraţiei,
acţiunii-reacţiunii, pârghiile) 04. Compunerea
/ descompunerea forţelor, 05. Centrul de greutate (cg) 06. De la Bernoulli la Counsilman
07. Aaspiratia hidrodinamica
08. Numărul froude-reynolds 09. Profil hidrodinamc: rezumat+bibliografie
selectiva
01 Legile fizicei, ale mecanicii si
hidrodinamicei evocate prin prisma practicării înotului.
Inotul, odată învăţat, oferă
practicantului o mare libertate de mişcare în apă. Când este vorba de
divertisment şi joacă despre corectitudinea mişcărilor nu poate fi vorba (poate exceptând mecanismul actului
respirator...) dar în momentul când apare interes pentru întrecere, cel
vizat începe să observe că există anumite limite şi condiţii care guvernează
reuşita plutirii, înaintării, întrecerii spre performanţă.
Astfel se poate înţelege interesul
multor antrenori de a explica elevilor, sportivilor, studenţilor – viitorii
antrenori, intimitatea acţiunii de a înota.
In acest sens putem invoca o serie
dintre legile mecanicii, hidromotricităţii sau hidrostaticii care, alături de
talentul, veielităţile şi capacitatea biofuncţională a unui individ aflat în
apă, atent interpretate, pot ajuta la obţinerea eficienţei, a performanţei.
A înota corect tehnica unui procedeu
permite o abordare, în viitor, a performanţei – fără această egalitate (corectitudine / talent) performanţa va
întârzia să apară !!!
Iată o succintă trecere în revistă a
principalelor legi care pot fi invocate în practicarea cu tehnică corectă a
înotului:
02 .
Hidrostatica
Să începem, cronologic, cu ARHIMEDE - 287-212 î.H: Ilustrul om de
stiinţă, cercetător, inventator grec, descoperitor al multor fenomene, legi din
domeniul fizicii, matematicii (geometriei) etc.
’Principiul
lui Arhimede’ reprezintă o importanţă deosebită şi pentru
activitatea de înot;
"toate
corpurile scufudate într-un lichid pierd o greutate egală cu greutatea
volumului de lichid dizlocuit" ( în franceză: Tout corps
plonje dans un fluide perd une partie de son poids egale au poids du volume de
fluide qu’il deplace ‘’ ).
Iată
istoria sa …..
Hieron, rege al Siracuzei, bănuia de fraudă un bijutier
care i-a confecţionat o frumoasă coroană din aur, aliind, se pare, cu o mare
cantitate de argint. Hieron l-a consultat pe Arhimede asupra mijloacelor de a
descoperi această presupusă fraudă, fără a recurge la topirea coroanei.(!)
Ilustrul savant
a reflectat mult fără a găsi soluţia necesară.
Într-o zi, cînd
era în baie, şi-a dat seama că membrele sale scufundate în apă pierd
considerabil din propria lor greutate, că de exemplu, poate mişca unul dintre
picioare mai uşor decît în condiţii terestre etc.
Această
constatare i-a furnizat şi răspunsul la întrebarea care îl frămînta - mijlocul
de a determina greutatea specifică a corpurilor în raport cu apa luată ca
unitate de referinţă.
Entuziasmat de
această descoperire, a ieşit din baie şi alergînd 'gol-puşcă' spre palatul lui
Hieron a început să strige "Evrika,
Evrika" (‘Am găsit’),
cuvinte rămase celebre în memoria omenirii de-a lungul secolelor.
Nu se mai ştie
ce s-a întîmplat cu coroana lui Hieron, dar cert este că legea descoperită şi-a
găsit largi aplicaţii la construirea navelor şi chiar la fundamentarea
teoretică a activităţii de înot.
Capacitatea de a pluti a corpului
omenesc depinde de mai mulţi factori: mecanici (echilibrul faţă de centru de greutate), motrici (gradul de relaxare / rigiditate care pot
ajuta / deranja păstrarea echilibrului dorit), funcţionali (capacitatea de a controla actul respirator, ş.a.).
Aşa cum există destui înotători care
nu ştiu să respire corect, aşa există sportivi care nedând importanţă
cerinţelor unei bune plutiri îşi asumă o grea sarcină de a înainta cheltuind
forţă, depunând efort şi pentru a pluti (mai
ales cei cu masă musculară, osoasă prea mare etc.).
Flotabilitatea se va
manifesta pozitiv dacă Greutatea Specifică (GS) a corpului aflat în imersie are o valoare cât mai apropiată de GS-ul apei dulci, naturale, la
temperatura etalon de 20o C., când apa are valoarea = 1,000; apa de mare,
conţinând mai multe săruri minerale dizolvate are un GS de cca. 1,025, valoare care fiind mai apropiată de GS -ul uman permite o îmbunătăţire a
flotabilităţii, omul la mare înoată mai lejer.
Specialiştii afirmă că GS-ul corpului uman variază între 0,970
– 1,200, media rezultând din GS-ul
ţesutului muscular (cca. 1,085), a celui osos compact (cca. 1,900), al celui
adipos (cca. 0,700) de unde rezultă că biotipul endomorf (corpolent, voluminos) va disloca o
cantitate mai mare de apă decît propria lor greutate şi astfel au şansa de a
pluti cu mai mare uşurinţă; la extrema cealaltă se află biotipul ectomorf
(compact, greu) care dislocuind o
cantitate mai mică de apă faţă de greutatea lor vor avea o plutire dificilă.
[Flotabilitatea
poate fi crescută artificial (colacul de înot) dar şi o respiraţie amplă şi lejeră
o ajută în mod direct.]
Calitatea de a pluti (uşor / dificil ) poate fi testată în ’pluta
verticală’ – având braţele ridicate deasupra capului, corpul va pluti sau
se va scufunda ad-hoc, aidoma mercurului unui termometru.
(grafica INOT- manual
metodic, M. Olaru, ed. EST, 1982)
03. Mecanică –
Legile formulate de Sir Isaac Newton (1642-1727).
Prima lege - Legea Inerţiei este
astfel formulată : un corp aflat în stare de Repaus
sau de Mişcare uniformă, rectilinie va continua să păstreze starea sa iniţială
atât timp cât asupra sa nu acţionează o altă Forţă externă sau în cazul
corpului uman o Forţă internă ( în engleză – A body at
rest or in uniform motion in a straight line continues in that state until
acted upon by some external force, or in the case of the human body, some
internal force).
In cazul nostru – se presupune că
pentru a iniţia o mişcare de înot s-ar cere a fi depăşită inerţia de repaus sau
a modifica mişcarea prin forţa internă, a contracţiilor musculare..
Odată începută, mişcarea poate fi influenţată,
îngreunată de Rezistenţa apei, de Efectul gravitaţional şi de
însăşi caracterul Pârghilor care participă la biomecanica mişcării prin oasele membrelor şi articulaţiile care
le deservesc.
Teoretic, să acceptăm că mişcarea de
vâslire constă dintr-o trecere de la poziţia de repaus (statică) la inerţia de înaintare (dinamică) cu tendinţa evidentă de a reveni la inerţia de repaus
datorită apei, gravitaţiei şi, mai ales, a lipsei unei noi forţe sau a
diminuării acesteia printr-o tehnică greşită, rudimentară de vâslire.
(grafica din
Biomehanika plavania, V.M. Zaţiorski, Fizkultura I Sport, 1981)
[Invingerea
inerţiei se manifestă şi în asemenea exerciţii+dispozitive care îngreunează
înaintarea]
Incepătorii nu ştiu cum să
alimenteze optim, eficient inerţia dinamică iniţiată; ei vor încerca la
întâmplare şi fără a cunoaşte bine (până
la automatizare) geometria mişcărilor corecte nu reuşesc să depăşească
perspectiva revenirii la starea de repaus.
Ei cred că adoptând tempouri
ridicate (suite de mişcări inadecvate
învingerii rezistenţei apei), pot reuşi să înainteze dar astfel oboseala
apare de foarte timpuriu pe un randament scăzut şi eficienţă precară.
Începătorul nu este conştient de
acest regim greşit de mişcare. El nu are capacitatea tehnică corectă şi numai
după mai multe repetări, tatonări, va învăţa cum să-şi menţină, să alimenteze facil
stare de inerţie dinamică.
Repetând corect, treptat vor dispărea
mişcările dezordonate, imprecise, de ex. - începătorul craulist nu va mai
’ciomăgi’ apa, brasistul învaţă să diferenţieze faza de pregătire a vâslirii cu
picioarele (care se cere a fi mai lentă...)
de faza propriu-zisă a împingerii eliptice a apei (care trebuie să fie cât mai energică,...), spatistul va evita să
mai ’plesnească’ zgomotos apa cu braţele (pentru
a evita ’împotrivirea’ naturală a apei),
delfinistul va începe să sincronizeze cele 2 ondulaţii cu fazele ieşirii
+ intrării braţelor în apă, etc.
Intre etapa în care începătorul
execută mişcările cu rigiditate, având braţele exagerat de mult încordate şi
etapa în care el execută mişcarea suplu, folosind corect articulaţiile (coate, ghenunchi etc.) este un drum cam
anevoios, presărat de efort de conştientizare (atenţia), apoi de automatizare (răbdarea) pentru a deprinde, in fond, cum se aplică corect –
’prima lege a mecanicii’... – în fapt adoptarea unei prestaţii biomotrice care va
avea un tempou optim iar obligatoriu - un traseu corect de vâslire.
Aceste doua repere pot fi înţelese
de începător daca acestuia i se recomandă: ’înoată cu cât mai puţine mişcări
fără ca acest tempo să-ţi scadă viteza de înaintare’... , indicaţie care
solicită atât o bună ’drămăluire’ cât şi
o atentă ’cheltuială’ a efortului, în fond - grija de a înota corect, cerinţe
atât de plastic exprimate în celebrul aforism antic :
Festina lente..., Grăbeşte-te încet
!!!
(vezi
Anexa nr.9)
Legea
a 2-a: a Acceleraţiei, este formulată astfel: schimbarea poziţiei sau a momentului unui corp este
proporţională cu Forţa, invers-proporţională cu Greutatea şi are direcţia
indicată de aplicare a Forţei dominante
(în
engleză: the rate of change of momentum of a body is proportional to the Force,
inversely proportional to the Mass of the body, and takes place in the
direction in wish the Force acts).
In cazul înotului, vâslirile
braţelor, propulsia picioarelor sunt generatoare de Forţă a cărei aplicare va
avea ca rezultat schimbarea poziţei corpului (înaintarea).
Această înaintare va fi cu
atât mai mare cu cât Forţa aplicată este mai mare (1), înaintarea va fi mai mult ajutată cu cât Greutatea
corpului este mai mică (2) şi, înaintarea
va avea direcţia dominantă dată de execuţia tehnică (cât mai perfectă...) a mişcărilor de înot (din
tehnica celor 4 procedee sportive)(3).
Urmărind această enumerare, se
remarcă ca o necesitate evidentă următoarele cerinţe: înotătorul să fie viguros,
puternic (să aibe Forţă) pentru a
se impune în faţa apei (a), să
fie cât mai uşor în apă pentru o cât mai bună flotabilitate (criteriul ’ oaselor de porumbel’) (b), înotătorul va înainta după
cum aplică (corect / incorect) Forţa
vâslirilor (c).
Dacă aceste vâsliri vor fi aliniate
la axul lung al corpului aflat în imersie - direcţia va fi rectilinie, în caz
contrar direcţia va fi imprevizibilă, în cel mai bun caz – şerpuită.
Acest amănunt pune, în odată, în
valoare recomandarea de a înota corect: lungimea unui bazin are 50m dar prin
şerpuire este cert că înotătorul va parcurge mai mult decât 50m....?! Iar
cronometrul sau oboseala va certifica acest lucru ....
Legea
3-a: a Acţiunii şi Reacţiunii, este formulată astfel: fiecărei Acţiuni îi corespunde o Reacţiune egală şi de sens
opus ( în engleză: to every Action there is an equal and opposite Reaction).
La modul general - această lege
poate fi interpretată la înot astfel: înaintarea se datorează propulsiei apei
pe o direcţie contrară, opusă acesteia (a)
sau, (varianta de înţelegere cea mai
modernă… ) vâslirile se sprijină pe aplicarea unei forţe de sprijin opuse
oferită de apă (b)(vezi Counsilman, Cap.8/24)
Incepătorul trebuie să sesizeze că, de fapt,
apa este incompresibilă cu toate că densitatea ei este minimală.
Iată un exemplu clasic în care putem
remarca manifestarea aceastei legi:
-începătorul este îndemnat să
înainteze numai cu ajutorul mişcărilor de picioare (având în palme un sprijin plutitor / o plută de antrenament etc.), dar
necunoscând tehnica, mişcările sale îl conduc spre înapoi (ca racul...)
DAR ….(atenţie),
-dacă i se va sugera o ridicare a
plutei peste orizontala apei, o simplă înălţare în aer a plutei (= Acţiune) conform acestei legi,
picioarele vor căuta instinctiv un sprijin mai consistent în apă (= Reacţiune), fapt pentru care mişcarea
picioarelor va tinde a se produce mai întinsă,
corectă deci şi corpul va începe să înainteze, începătorul intuind imediat
adevăratul sens al mişcărilor de picioare.
Legile pârghiilor, bine înţelese, pot oferi
explicaţii convingătoare pentru cultivarea preocupării de folosire numai a
tehnicii corecte, iar în planul performanţei – selecţia să fie dirjată şi de
concluzii extrase din cunoaşterea acestor legi.
Formularea clasică a legii
pârghiilor reprezintă o egalitate între Forţa de aplicare a contracţiei
musculare şi Rezistenţa opusă de densitatea volumului de apă, în formula:
[ F. x b.F. ] = [ R. x b.R. ]
adică
: valoarea Forţei contracţiei
musculare (F.) înmulţită cu Lungimea braţului care
aplică această forţă (b.F.)trebuie
să fie egală (=) cu valoarea Rezistenţei
opusă de apă (R) (turbionară, frontală, vâscozitate,de
frecare, dată de compoziţie chimică a apei, densitate, de starea fizică valuri,
curgere, curenţi etc.) înmulţită cu Lungimea braţului Rezistenţei (b.R.), toate aceste repere raportate la
existenţă unui punct de Sprijin (S) (*)
În
general sunt admise, 3 tipuri de pârghii:
Pârghie de gradul 1
La care dispozitivul are ordinea –
R. s. F. (ca la fântână);
-----------------------------------------
Pârghie de gradul 2
La care dispozitivul are ordinea –
s. R. F. (ranga ridică o ladă)
-----------------------------------------
Pârghie de gradul 3
La care dispozitivul are ordinea –
s. F. R. (cazul biomotricităţii – alergare, înot)
----------------------------------------
Cum pot fi apreciate, în cazul
înotului, o serie de valori diferite a acestor repere ? Vom analiza câteva
variante:
Ipostaza A – biotip cu talia de cca 170cm
F.
- Forţa contracţiei musculare în apă = cca.10 Kgf (valoare obişnuită la înot);
b.F.
– lungimea braţului Forţei = cca.30 cm. (valoare aprox. la Latisimus Dorsi);
R.
– Rezistenţa opusă de apă =
valoare necunoscută (X=?)
b.R.
– lungimea muşchiului de la inserţie până la vârful degetelor
palmei având braţul în poziţie corectă
de vâslire = cca. 70 cm.
---------------------------
*[(F = Forţa contracţiei exprimată în
Kgf.; b.F. = distanţa în cm. de la
originea punctului fix a muşchiului la punctul de inserţie pe braţul
Rezistenţei; R = valorile opuse de
apă exprimată în Kg. / Volum apă; b.R.
= distanţa de la punctul de inserţie a muşchiului efector până la punctul în
care apare momentul maxim de rezistenţă a apei)]
Introducând aveste valori în
egalitatea anterioară, rezultă: 10 x 30 = R x 70, adică 300=70R, de unde R =
4,3 Kgf.
Pentru a verifica calculul luăm acum
ca necunoscută valoare F., caz în care
egalitatea ar arăta astfel:
F. = necunoscută
b.F. = cu 30 cm
R = 4,3 Kgf
b.R. = cu 70cm
adică F x 30 = cu 4,3 x 70, ceea ce
duce la 30F = 310, rezultând ca F = 10,1 Kgf.
Aceste valori indică că alegerea lor
este făcută şi apreciată în mod obiectiv, imparţial iar din punct de vedere al
selecţiei conduce la cerinţa ca în activitate să fie selectaţi biotipuri cu Talie
mare şi cu musculatură longilină.
A
doua ipostază: In situaţia când selecţia ar decide alegerea unui biotip
cotat mediocru la valorile b.F. (musculatura responsabilă cu efectuarea
contracţiei necesară vâslirii), având în vedere că lungimea musculaturii nu
poate fi uşor modificată, rămâne în discuţie, ca o consecinţă certă,
necesitatea de a mări b.R. (lungimea anvergurii, a braţului), ceea
ce devine posibil numai printr-o tehnică de mişcare supra-corectă (!) şi
care răspunde cât mai bine la legile mai înainte amintite.
( la acest capitol
pot exista numeroase variaţii ale valorilor discutate, noi am ales două dintre
cele mai importante pentru înotul sportiv).
04. Compunerea
/ Descompunerea forţelor, derivă din
geometria aplicată.
Cunoscând valorile Forţei prin calcularea egalităţii
pârghiilor de gradul 3 (mai înainte
analizată) putem explica sensul şi valoarea unei mişcări (a unui moment urmărit, calcularea unui
vector conf.cu direcţia sa etc.), aşa cum se poate observa din grafica
următoare ...
In figura prezentată este analizată
compunerea şi decompunerea forţelor care apar în anumite momente în timpul
vîslirii (conf.’regulii laturilor egale
şi paralele două câte două în cazul unui paralelogram’).
Eficienţa va depinde de modul cum
este aplicată forţa prin cea mai convenabilă poziţie adoptată de o suprafaţă de
vâslire (palma,
întreg braţul, sau picioarele etc).
La momentul 1 . rezultanta Forţei aplicate este perpendiculară pe
planul palmei, iar descompunerea acesteia ne arată că vectorul orizontal care
are sensul dat de vâslire (P) este
mai mic decât vectorul vertical care nu este implicat în reuşita vâslirii (N) Astfel,
la acest moment al vâslirii se poate spune ca Forţa aplicată nu serveşte
pozitiv înaintarea ci, mai repede, necesitatea de a pluti – concluzia ar fi
indicaţia - sportivul să poziţioneze palma nu cu planul de atac pus ’capac’ pe
orizontala apei ci pe o direcţie apropiată de verticală care ar permite o mai
bună aplicare a Forţei spre a sprijini înaintarea şi nu plutirea. Dacă,
dinpotrivă adoptă această poziţie este cert că ea va servi plutirii – vezi faza
de alunecare prielnică la orice procedeu de înot
La momentul 2 – rezultanta Forţei aplicate poate fi
descompusă, tot conform ’regulii laturilor egale şi paralele două câte două în
cazul unui paralelogram’ rezultând un vector mai mare pe orizontală (adică în sensul direcţiei vâslirii)
componentă ce are o valoare pozitivă (P)
mai mare decât vectorul vertical care susţine plutirea, componentă care va avea
o valoare negativă (N), deci mai
mică.
In următoarele momente ale mişcării
de vâslire, dacă palma va fi menţinută corect având degetele orientate în jos,
descompunerea Forţei de vâslire se va produce la fel ca la momentul 2,
indicaţia fiind cu atât mai importantă având în vedere cerinţa, posibilitatea
ca sportivul să menţină planul palmei perpendicular pe direcţia de înot,
respectiv pe planul axului lung al corpului.
[correct] [greşit]
(*grafica Science of
swimming, J. Counsilman, Bloomington,
Iova,1974)
Aceste aspecte, pur teoretice,
trebuie să ne convingă dece sunt atât de importante indicaţii ca ’ţine cotul
sus’ sau în cazul vâslirii bras cu picioarele ’întoarce şpiţurile spre
în afară’ etc.
[Ţine
cotul sus, înainte …!]
[Ţine şpiţurile, labele ca ’Charlie Chaplin’…!
]
(grafica
INOT-manual metodic, M.Olaru, ed. Sport-Turism, 1982, Buc.
05. Centrul
de greutate (CG)
Reprezintă punctul în care se află
concentrate Forţele care compun Massa
– Greutatea corpului (CG).
Acest reper, de regulă, nu se suprapune cu punctul în care înotătorul
obţine Echilibrul în apă (CE),
mai întotdeauna, există o diferenţă de poziţionare a acestora.
Ar fi dorit ca ele să coencidă dar nu se poate întâmpla aşa ceva prea des (doar dacă activitatea de selecţie este
preocupată de acest aspect în fond tranzitoriu...)..
In cazul cînd CG se află sub centrul de echilibru (CE) vom avea o poziţionarea fericită – acest fapt atestă că
jumătatea superioară a corpului este mai ’uşoară’ şi deci vîslirile nu
vor fi efectuate şi pentru a susţine plutirea acestei părţi; invers, când CG este deasupra CE este posibil ca jumătatea inferioară a corpului să fie mai grea,
caz în care picioarele ar ’atârna’ mai adânc si deci atât braţele cât şi
picioarele, mai ales, vor fi mai mult implicate în asigurarea unei plutiri
convenabile în detrimentul aplicării energiilor pentru înaintare ca în figura
următoare:
(grafica din INOT.-Manual
metodic, M. Olaru, ed. EST, 1982)
06. De la
Bernoulli la … Counsilman
Daniel Bernoulli (1700-1782), matematician şi
fizician elveţian interesat în domeniul mecanicii fluidelor şi gazelor a fost
interpretat ingenios de Dr.J.Counsilman în Science of swimming, Indiana, 1977,
USA. care
pornind de la legile lui Bernoulli, a observat că efectul propulsiv pe care îl
au palele unei elice este asemănător mişcărilor de vâslire corecte efectuate de
înotător. (fiecare pală acţionează pe distanţe
scurte volume cît mai mari de apă, aer., asemănător mişcărilor de vâslire
la înot.)
El a remarcat că fiecare vâslire are
în compoziţia sa elementele pe care le are elicea aflată în mişcare şi anume –
în speţă, palmele caută să aplice forţa pe direcţii scurte, laterale pentru a
cuprinde / străbate volume cât mai mari de apă şi astfel să obţină un sprijin
mai mare din partea acesteia, asta în comparaţie cu aplicarea forţei pe o
distanţă lungă care va ‘scăpa’ apa din palme si deci volumul dislocuit va fi
mai mic, ineficient.
In acest model se poate regasi şi
relaţia pârghiilor de gradul 3 care sunt specifice biomotricităţii – în fapt
înotătorul se sprijină de apă şi astfel va înainta spre deosebirea,
aparentă, prin care înotătorul va înainta - dacă dislocă cât mai multă
apă împingînd-o pe direcţie contrară înaintării!
In final, deşi pare neaşteptat,
vâslirea corectă este o mişcare sinusoidă şi nu una liniară, aşa cum rezultă şi
din grafica alăturată
(*grafica Science of swimming, J. Counsilman,
Bloomington,
Iova,1974)
[ fiecare procedeu
tehnic de înot, are la mişcarea braţelor o formă asemănătoare cu mişcarea
elicei – helicoidală]
Aceste imagini arată două
interpretări vechi despre realizarea vâslirilor .:
Prima
are compunerea momentelor identică cu cea a vapoarelor cu zbaturi 
(sectorul
producător de viteză este foarte scurt, în schimb componenta destinată plutirii
este mare...);
A
doua reprezintă forma de mişcare catherpilară – a şenilei de tractor
(de unde lipseşte momentul de alunecare
în folosul prelungirii momentelor de tracţiune a apei). Ambele reprezentări sunt inexacte şi
reflectă modul cum era conceput înotul în urmă cu cca 50-100 de ani
(*grafica Science of
swimming, J. Counsilman, Bloomington,
Iova,1974)
Studiile lui J. Counsilman au demonstrat că, de
fapt, vâslirile se compun ca părţi ale mişcăriii helicoidale –
asemănătoare cu cea a elicei. In felul acesta se explică şi teoria pârghiilor
de gradul III (proprii biomotricităţii
animale, umane) şi se înţelege că vâslirea este cu atât mai eficientă cu
cât ea dislocă volume mari de apă – pe distanţe scurte (maximum de randament)
(*grafica Science of
swimming, J. Counsilman, Bloomington,
Iova,1974)
07. ASPIRATIA HIDRODINAMICA
Reprezintă fenomenul prin care apa
realizează, la trecerea corpului spre înainte.., o formă de frânare suplimentară; apare pe
suprafaţa posterioară a palmei, braţului care vâsleşte, prin formarea unui
volum gol de aer pe care apa tinde să-l ocupe difuzându-se astfel în direcţie
inversă vâslirii, 'aspirând' apa şi contribuind astfel la creşterea rezistenţei
opusă la înaintarea corpului (Bernoulli)
;
(Grafica din
Plavanie, 1988, Fizkultura I Sport)
[
Iată cum întrevede cercetătorul rus V.I. Lopuhin atenuarea, în antrenament, a
efectelor absorbţiei negative la înot]
Pentru tehnica sportivă corectă şi eficientă
se impune respectarea cerinţei de realizare a vâslirilor cu o forţă optimă
corelată cu mărimea suprafeţei care efectuează vâslirea, astfel:
- dacă suprafaţa de vâslire este mică (cazul
copiilor începători), atunci forţa vâslirii va avea o valoare mică iar pentru a
realiza o viteză cît mai mare copilul va creşte 'tempo'-ul (ceea ce va spori consumul de energie şi
implicit gradul de oboseală...);
- dacă, dinpotrivă, suprafaţa de vîslire este
mare (cazul adulţilor cu tehnică corectă,
sau, cînd sunt folosite ‘palmarele’), forţa
de vâslire va avea o valoare mare, iar eficienţa va fi atinsă prin
scăderea 'tempo'-ului (ceea ce va creşte
randamentul înaintării iar procentual gradul de oboseală nu va fi mare).
Cea de a 2-a soluţie (prin scăderea tempoului şi creşterea forţei) este dezirabilă
(*grafica Science of
swimming, J. Counsilman, Bloomington,
Iova,1974)
Iată ilustrarea teoretică a două
probleme care apar la înaintarea unui corp în apă: Rezistenţa frontală în funcţie de suprafaţa care o are apa
de întâmpinat (+) şi, Aspiraţie negativă care apare
după trecerea apei (-).
Ambele forţe au efect frenator deci
(atât la Selecţia pentru performanţă cât
şi la învăţarea tehnicii corecte) – corpul înotătorului ar trebui să fie
cât mai lung şi îngust (spre deosebire de
imaginea clasică – înotătorul cu umerii largi...) iar atunci când evoluează
– apa să întâlnească cât mai puţine protuberanţe care fie că se opun ca componente
al Rezistenţei frontale (+) fie că oferă condiţiile apariţiei Aspiraţiei hidrodinamice negative
(-).
(grafica din
Biomehanika plavania, V.M. Zaţiorski, Fizkultura I Sport, 1981)
[Ilustrarea concretă
a forţelor care apar în cazul aspiraţiei hidrodinamice]
Incă odată, iată o demonstraţie care
convinge că practicarea înotului sportiv trebuie să beneficieze de un biotip
aparte şi de o tehnică de mişcare cât mai corectă.
08 NUMĂRUL FROUDE-REYNOLDS
Sunt nume cu rezonanţă în lumea
navigaţiei, în speţă legate de mecanica fluidelor care, desigur, că îşi are loc
şi în legătură cu evoluţiile înotătorilor.
Preocupările ştinţifice certe ale
constructorilor de nave despre mecanica fluidelor (*) încep a fi cunoscute încă din ani 1800.
Lor le-au fost adăugate şi lucrările lui
Froude şi Reynolds. Aşa s-a ajuns la formularea numărului Froude care rezultă din calcularea formulei:
, adică: Viteza ambarcaţiunii (alias - corpul sportivului …)
împărţită la radical din Acceleraţia Gravităţii înmulţită cu Lungimea
ambarcaţiuni / corpului….
In cazul înaintării prin apă
rezistenţa acesteia este consecinţa a 2 elemente: Rezistenţa frontală (de val) care reprezintă cca.
80-85% din valoarea rezistenţei totale şi Rezistenţa
de frecare (aspiraţia) cca
10-12% ..
Rezistenţa
frontală poate fi asociată cu densitatea apei dislocite de corpul care
înaintează şi se manifesta printr-un şuvoi de apă de jur împrejurul
corpului (în plan frontal) deci şi a
protuberanţelor acestuia etc., şuvoi care determină o încetinire a înaintării.
(grafica din
Biomehanika planavie, V.M. Zaţiorski, Fizkultura I Sport, 1981)
[Similitudini între configuraţia corpului
aflat în apă / stânga şi carena unei ambarcaţiuni proiectate conform Nr. Froude
/ dreapta]
Din studii recente (Hoerner, 1965) rezultă că calcularea -Numărului Froude-Reynolds
optim la corpul uman este 0,42 el
poate fi atins de sportivii care au Talia înaltă şi pot astfel înainta cu
Viteze ridicate (alte valori duc la
rezultate scăzute ale acestui număr etalon) (a),
0 altă concluzie se referă la
cerinţa de a avea corpul cât mai mult timp menţinut într-o poziţie bine
întinsă, asigurînd astfel Lungimea optimă a acestuia (constructorii de nave au o expresie sugestivă: ’Lungimea ... fuge !’
– adică corpurile lungi şi înguste pot dezvolta viteze mari cu efort
micşorat).(b),
idem, înaintarea la o adâncime de
cca 20% din lungimea a unui înotător oferă o reducere considerabilă a
rezistenţei de înaintare (c), deci –
creşterea vitezei de înaintare
prin scăderea rezistenţei frontale se realizează prin poziţionarea optimă a corpului
în adâncimea apei .
Idem, în cazul deplasării în apă , Rezistenţa
ei creste în progresie geometrică faţă de Viteza de înaintare ce poate creşte
doar în progresie aritmetică a (d), deci
sportivul va trebui să fie
preocupat spre aş controla poziţia corectă, stabilă de înot şi, evident, de a
vâsli pe traectoriile cele mai corecte.
(*grafica Science of
swimming, J. Counsilman, Bloomington,
Iova,1974)
Forma corpului isi poate spune
cuvantul în manifestarea tehnicii corecte; eficienţa hidrodinamicã a
înaintãrii este strâns legată de forma
corpului.
Ca orice corp scufundat în apã (cu referire la nave despre care existã
studii şi cercetãri minuţioase, vezi nr. Froude, Reynolds ş.a.), corpul
înotãtorului întâmpinã o
rezistenţã
echivalentã cu Rezistenţa cu care apa se opune deplasãrii la o vitezã datã.
Teoretic aceastã rezistenţã este
compusã din 'Rezistenţa de presiune'(Rp) şi 'Rezistenţa de frecare'(Rf), ambele componente se manifestã în funcţie de forma corpului şi
viteza de deplasarea acestuia.
Studiile fãcute pe diferite tipuri
de forme au condus la stabilirea unui 'Coeficient de rezistenţã'(Cr).
În cazul corpului uman
variabilitatea acestei forme (static, dar
şi dinamic, mai ales) corect apreciat poate da un 'Indice personal de
rezistenţã la înaintare' sau de 'glisare' - se admite, la modul general, cã
pentru stabilirea,
-----------------------------
( *cap. al Mecanicii care se ocupă cu studiul
legilor de echilibru sau mişcare a fluidelor, precum şi cu acţiunea lor asupra
corpurilor solide cu care vin în contact)
----------------------
calcularea
acestuia este necesarã mãsurarea principalelor dimensiuni, care, ca şi în cazul
navelor, simplificând analogia, este vorba despre Talie şi Diametrul
biacromial: cu cât raportul acestora este mai mic cu atâta Cr. este mai mare şi deci inofensiv,
pozitiv.
Raportul dintre dimensiuni (Rd) (Talie/Diametru) dă o valoare teoretică a Coeficientului de
rezistenţă (Cr.) aşa cum rezultã din tabel:
Raportul între lungime / lãţime= Rd
şi Coeficientul de rezistenţã = Cr
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
-------------------------------------------------
Prin
aplicarea legilor similitudinii de la modelul hidrodinamic al navei la modelul
corpului înotãtorului selecţionat (relaţii
între viteza de înaintare şi forţele de rezistenţã, proprietãţile apei,
vâscozitate, densitate, apă stabilã/agitatã etc.) corpul uman se poate
încadra ca fiind situat între Rd = 3,0 - 5,0.
Regula nr. 1 a poziţiei faţã de
înaintare în cazul calculãrii rezistenţei este, am evidenţiat anterior.., datã
de expresia 'lungimea fuge...', ceea ce înseamnã cã cu cât corpul
(talia) este mai lung cu atât mai mari sunt şansele de a înainta cu vitezã: în
cazul unui biotip de 160 cm cu diametrul biacromial de 50cm Rd-ul va fi de cca.
3,2 (adicã un Cr. de 0,10) dar
în cazul unui biotip de 190cm. cu diametrul 45cm - Rd-ul va fi de cca. 4,2 (adicã un Cr de 0,079, valoare foarte
convenabilă înaintării).
Urmãrind evoluţia biotipului de
înotãtor selecţionat pentru sportul de mare performanţă, în timp, se remarcã o
schimbare de fineţe dar semnificativã: de la tipul de înotãtor cu umerii
largi şi talie medie (spate tronconic, ‘tarzan’) spre tipul
deosebit de înalt cu umerii mai înguşti (trunchiul cilindric sau al formei de 'creion').
Tipul tronconic este mai puţin
eficient hidrodinamic decât cel cilidric vezi biotipul generaţiei Matt Biondi,
J.Montgomery, Al.Popov şi mai ales M.Gross care depăşeşte ca talie 2.0m.
Problema discutatã ţine de domeniul
selecţiei şi ea trebuie încã odatã sã convingã cã angrenarea în pregãtirea
sportivã de performanţã a unor biotipuri inadecvate va limita covãrşitor
producerea rezultatelor de excepţie.
(grafica din
INOT-Manual meodic, M. Olaru, ed. Sport-Turism, 1982, Buc)
[
Ilustrare sugestivă a principalelor biotiupuri ecunoscute la practicarea
înotului sportive de mare performanţă]
Rezumat
In finalul acestei expuneri,
încercăm încă odată să convingem cititorul că la înot, nici o performanţă nu va
putea fi cert realizată fără ca sportivul să beneficieze de cea mai bună,
corectă tehnică de mişcare, virtuozitate care nu ar trebui să se modifice nici
în cazul celor mai mari eforturi, care însoţesc reuşita (performaţa, recordul).
Bibliografie
selectivă
1925 Auge
Claude – Nouveau petit Larousse ilustre, lib. Larousse, Paris,.
1974
Counsilman, J - The science of 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.– Biomehanika Plavanie,
Fizkultura i Sport, , Moakva
1983
Manno Renato – Teoria dell’allenamento – Nuoto, Scuola dello sport, , Roma,
1987
Urmuzescu A. – Randamentul optim la înot, Ed. CCDEFS, Buc
Capitolul
V
ARHIMEDE, NEWTON,
BERNOULLI, FROUDE- REYNOLDS .... la INOT
Sumar
01 Legile
fizicei, ale mecanicii si hidrodinamicei evocate prin prisma
practicării înotului. 02 . Hidrostatica
03. Mecanică (legea inerţiei, acceleraţiei,
acţiunii-reacţiunii, pârghiile) 04. Compunerea
/ descompunerea forţelor, 05. Centrul de greutate (cg) 06. De la Bernoulli la Counsilman
07. Aaspiratia hidrodinamica
08. Numărul froude-reynolds 09. Profil hidrodinamc: rezumat+bibliografie
selectiva
01 Legile fizicei, ale mecanicii si
hidrodinamicei evocate prin prisma practicării înotului.
Inotul, odată învăţat, oferă
practicantului o mare libertate de mişcare în apă. Când este vorba de
divertisment şi joacă despre corectitudinea mişcărilor nu poate fi vorba (poate exceptând mecanismul actului
respirator...) dar în momentul când apare interes pentru întrecere, cel
vizat începe să observe că există anumite limite şi condiţii care guvernează
reuşita plutirii, înaintării, întrecerii spre performanţă.
Astfel se poate înţelege interesul
multor antrenori de a explica elevilor, sportivilor, studenţilor – viitorii
antrenori, intimitatea acţiunii de a înota.
In acest sens putem invoca o serie
dintre legile mecanicii, hidromotricităţii sau hidrostaticii care, alături de
talentul, veielităţile şi capacitatea biofuncţională a unui individ aflat în
apă, atent interpretate, pot ajuta la obţinerea eficienţei, a performanţei.
A înota corect tehnica unui procedeu
permite o abordare, în viitor, a performanţei – fără această egalitate (corectitudine / talent) performanţa va
întârzia să apară !!!
Iată o succintă trecere în revistă a
principalelor legi care pot fi invocate în practicarea cu tehnică corectă a
înotului:
02 .
Hidrostatica
Să începem, cronologic, cu ARHIMEDE - 287-212 î.H: Ilustrul om de
stiinţă, cercetător, inventator grec, descoperitor al multor fenomene, legi din
domeniul fizicii, matematicii (geometriei) etc.
’Principiul
lui Arhimede’ reprezintă o importanţă deosebită şi pentru
activitatea de înot;
"toate
corpurile scufudate într-un lichid pierd o greutate egală cu greutatea
volumului de lichid dizlocuit" ( în franceză: Tout corps
plonje dans un fluide perd une partie de son poids egale au poids du volume de
fluide qu’il deplace ‘’ ).
Iată
istoria sa …..
Hieron, rege al Siracuzei, bănuia de fraudă un bijutier
care i-a confecţionat o frumoasă coroană din aur, aliind, se pare, cu o mare
cantitate de argint. Hieron l-a consultat pe Arhimede asupra mijloacelor de a
descoperi această presupusă fraudă, fără a recurge la topirea coroanei.(!)
Ilustrul savant
a reflectat mult fără a găsi soluţia necesară.
Într-o zi, cînd
era în baie, şi-a dat seama că membrele sale scufundate în apă pierd
considerabil din propria lor greutate, că de exemplu, poate mişca unul dintre
picioare mai uşor decît în condiţii terestre etc.
Această
constatare i-a furnizat şi răspunsul la întrebarea care îl frămînta - mijlocul
de a determina greutatea specifică a corpurilor în raport cu apa luată ca
unitate de referinţă.
Entuziasmat de
această descoperire, a ieşit din baie şi alergînd 'gol-puşcă' spre palatul lui
Hieron a început să strige "Evrika,
Evrika" (‘Am găsit’),
cuvinte rămase celebre în memoria omenirii de-a lungul secolelor.
Nu se mai ştie
ce s-a întîmplat cu coroana lui Hieron, dar cert este că legea descoperită şi-a
găsit largi aplicaţii la construirea navelor şi chiar la fundamentarea
teoretică a activităţii de înot.
Capacitatea de a pluti a corpului
omenesc depinde de mai mulţi factori: mecanici (echilibrul faţă de centru de greutate), motrici (gradul de relaxare / rigiditate care pot
ajuta / deranja păstrarea echilibrului dorit), funcţionali (capacitatea de a controla actul respirator, ş.a.).
Aşa cum există destui înotători care
nu ştiu să respire corect, aşa există sportivi care nedând importanţă
cerinţelor unei bune plutiri îşi asumă o grea sarcină de a înainta cheltuind
forţă, depunând efort şi pentru a pluti (mai
ales cei cu masă musculară, osoasă prea mare etc.).
Flotabilitatea se va
manifesta pozitiv dacă Greutatea Specifică (GS) a corpului aflat în imersie are o valoare cât mai apropiată de GS-ul apei dulci, naturale, la
temperatura etalon de 20o C., când apa are valoarea = 1,000; apa de mare,
conţinând mai multe săruri minerale dizolvate are un GS de cca. 1,025, valoare care fiind mai apropiată de GS -ul uman permite o îmbunătăţire a
flotabilităţii, omul la mare înoată mai lejer.
Specialiştii afirmă că GS-ul corpului uman variază între 0,970
– 1,200, media rezultând din GS-ul
ţesutului muscular (cca. 1,085), a celui osos compact (cca. 1,900), al celui
adipos (cca. 0,700) de unde rezultă că biotipul endomorf (corpolent, voluminos) va disloca o
cantitate mai mare de apă decît propria lor greutate şi astfel au şansa de a
pluti cu mai mare uşurinţă; la extrema cealaltă se află biotipul ectomorf
(compact, greu) care dislocuind o
cantitate mai mică de apă faţă de greutatea lor vor avea o plutire dificilă.
[Flotabilitatea
poate fi crescută artificial (colacul de înot) dar şi o respiraţie amplă şi lejeră
o ajută în mod direct.]
Calitatea de a pluti (uşor / dificil ) poate fi testată în ’pluta
verticală’ – având braţele ridicate deasupra capului, corpul va pluti sau
se va scufunda ad-hoc, aidoma mercurului unui termometru.
(grafica INOT- manual
metodic, M. Olaru, ed. EST, 1982)
03. Mecanică –
Legile formulate de Sir Isaac Newton (1642-1727).
Prima lege - Legea Inerţiei este
astfel formulată : un corp aflat în stare de Repaus
sau de Mişcare uniformă, rectilinie va continua să păstreze starea sa iniţială
atât timp cât asupra sa nu acţionează o altă Forţă externă sau în cazul
corpului uman o Forţă internă ( în engleză – A body at
rest or in uniform motion in a straight line continues in that state until
acted upon by some external force, or in the case of the human body, some
internal force).
In cazul nostru – se presupune că
pentru a iniţia o mişcare de înot s-ar cere a fi depăşită inerţia de repaus sau
a modifica mişcarea prin forţa internă, a contracţiilor musculare..
Odată începută, mişcarea poate fi influenţată,
îngreunată de Rezistenţa apei, de Efectul gravitaţional şi de
însăşi caracterul Pârghilor care participă la biomecanica mişcării prin oasele membrelor şi articulaţiile care
le deservesc.
Teoretic, să acceptăm că mişcarea de
vâslire constă dintr-o trecere de la poziţia de repaus (statică) la inerţia de înaintare (dinamică) cu tendinţa evidentă de a reveni la inerţia de repaus
datorită apei, gravitaţiei şi, mai ales, a lipsei unei noi forţe sau a
diminuării acesteia printr-o tehnică greşită, rudimentară de vâslire.
(grafica din
Biomehanika plavania, V.M. Zaţiorski, Fizkultura I Sport, 1981)
[Invingerea
inerţiei se manifestă şi în asemenea exerciţii+dispozitive care îngreunează
înaintarea]
Incepătorii nu ştiu cum să
alimenteze optim, eficient inerţia dinamică iniţiată; ei vor încerca la
întâmplare şi fără a cunoaşte bine (până
la automatizare) geometria mişcărilor corecte nu reuşesc să depăşească
perspectiva revenirii la starea de repaus.
Ei cred că adoptând tempouri
ridicate (suite de mişcări inadecvate
învingerii rezistenţei apei), pot reuşi să înainteze dar astfel oboseala
apare de foarte timpuriu pe un randament scăzut şi eficienţă precară.
Începătorul nu este conştient de
acest regim greşit de mişcare. El nu are capacitatea tehnică corectă şi numai
după mai multe repetări, tatonări, va învăţa cum să-şi menţină, să alimenteze facil
stare de inerţie dinamică.
Repetând corect, treptat vor dispărea
mişcările dezordonate, imprecise, de ex. - începătorul craulist nu va mai
’ciomăgi’ apa, brasistul învaţă să diferenţieze faza de pregătire a vâslirii cu
picioarele (care se cere a fi mai lentă...)
de faza propriu-zisă a împingerii eliptice a apei (care trebuie să fie cât mai energică,...), spatistul va evita să
mai ’plesnească’ zgomotos apa cu braţele (pentru
a evita ’împotrivirea’ naturală a apei),
delfinistul va începe să sincronizeze cele 2 ondulaţii cu fazele ieşirii
+ intrării braţelor în apă, etc.
Intre etapa în care începătorul
execută mişcările cu rigiditate, având braţele exagerat de mult încordate şi
etapa în care el execută mişcarea suplu, folosind corect articulaţiile (coate, ghenunchi etc.) este un drum cam
anevoios, presărat de efort de conştientizare (atenţia), apoi de automatizare (răbdarea) pentru a deprinde, in fond, cum se aplică corect –
’prima lege a mecanicii’... – în fapt adoptarea unei prestaţii biomotrice care va
avea un tempou optim iar obligatoriu - un traseu corect de vâslire.
Aceste doua repere pot fi înţelese
de începător daca acestuia i se recomandă: ’înoată cu cât mai puţine mişcări
fără ca acest tempo să-ţi scadă viteza de înaintare’... , indicaţie care
solicită atât o bună ’drămăluire’ cât şi
o atentă ’cheltuială’ a efortului, în fond - grija de a înota corect, cerinţe
atât de plastic exprimate în celebrul aforism antic :
Festina lente..., Grăbeşte-te încet
!!!
(vezi
Anexa nr.9)
Legea
a 2-a: a Acceleraţiei, este formulată astfel: schimbarea poziţiei sau a momentului unui corp este
proporţională cu Forţa, invers-proporţională cu Greutatea şi are direcţia
indicată de aplicare a Forţei dominante
(în
engleză: the rate of change of momentum of a body is proportional to the Force,
inversely proportional to the Mass of the body, and takes place in the
direction in wish the Force acts).
In cazul înotului, vâslirile
braţelor, propulsia picioarelor sunt generatoare de Forţă a cărei aplicare va
avea ca rezultat schimbarea poziţei corpului (înaintarea).
Această înaintare va fi cu
atât mai mare cu cât Forţa aplicată este mai mare (1), înaintarea va fi mai mult ajutată cu cât Greutatea
corpului este mai mică (2) şi, înaintarea
va avea direcţia dominantă dată de execuţia tehnică (cât mai perfectă...) a mişcărilor de înot (din
tehnica celor 4 procedee sportive)(3).
Urmărind această enumerare, se
remarcă ca o necesitate evidentă următoarele cerinţe: înotătorul să fie viguros,
puternic (să aibe Forţă) pentru a
se impune în faţa apei (a), să
fie cât mai uşor în apă pentru o cât mai bună flotabilitate (criteriul ’ oaselor de porumbel’) (b), înotătorul va înainta după
cum aplică (corect / incorect) Forţa
vâslirilor (c).
Dacă aceste vâsliri vor fi aliniate
la axul lung al corpului aflat în imersie - direcţia va fi rectilinie, în caz
contrar direcţia va fi imprevizibilă, în cel mai bun caz – şerpuită.
Acest amănunt pune, în odată, în
valoare recomandarea de a înota corect: lungimea unui bazin are 50m dar prin
şerpuire este cert că înotătorul va parcurge mai mult decât 50m....?! Iar
cronometrul sau oboseala va certifica acest lucru ....
Legea
3-a: a Acţiunii şi Reacţiunii, este formulată astfel: fiecărei Acţiuni îi corespunde o Reacţiune egală şi de sens
opus ( în engleză: to every Action there is an equal and opposite Reaction).
La modul general - această lege
poate fi interpretată la înot astfel: înaintarea se datorează propulsiei apei
pe o direcţie contrară, opusă acesteia (a)
sau, (varianta de înţelegere cea mai
modernă… ) vâslirile se sprijină pe aplicarea unei forţe de sprijin opuse
oferită de apă (b)(vezi Counsilman, Cap.8/24)
Incepătorul trebuie să sesizeze că, de fapt,
apa este incompresibilă cu toate că densitatea ei este minimală.
Iată un exemplu clasic în care putem
remarca manifestarea aceastei legi:
-începătorul este îndemnat să
înainteze numai cu ajutorul mişcărilor de picioare (având în palme un sprijin plutitor / o plută de antrenament etc.), dar
necunoscând tehnica, mişcările sale îl conduc spre înapoi (ca racul...)
DAR ….(atenţie),
-dacă i se va sugera o ridicare a
plutei peste orizontala apei, o simplă înălţare în aer a plutei (= Acţiune) conform acestei legi,
picioarele vor căuta instinctiv un sprijin mai consistent în apă (= Reacţiune), fapt pentru care mişcarea
picioarelor va tinde a se produce mai întinsă,
corectă deci şi corpul va începe să înainteze, începătorul intuind imediat
adevăratul sens al mişcărilor de picioare.
Legile pârghiilor, bine înţelese, pot oferi
explicaţii convingătoare pentru cultivarea preocupării de folosire numai a
tehnicii corecte, iar în planul performanţei – selecţia să fie dirjată şi de
concluzii extrase din cunoaşterea acestor legi.
Formularea clasică a legii
pârghiilor reprezintă o egalitate între Forţa de aplicare a contracţiei
musculare şi Rezistenţa opusă de densitatea volumului de apă, în formula:
[ F. x b.F. ] = [ R. x b.R. ]
adică
: valoarea Forţei contracţiei
musculare (F.) înmulţită cu Lungimea braţului care
aplică această forţă (b.F.)trebuie
să fie egală (=) cu valoarea Rezistenţei
opusă de apă (R) (turbionară, frontală, vâscozitate,de
frecare, dată de compoziţie chimică a apei, densitate, de starea fizică valuri,
curgere, curenţi etc.) înmulţită cu Lungimea braţului Rezistenţei (b.R.), toate aceste repere raportate la
existenţă unui punct de Sprijin (S) (*)
În
general sunt admise, 3 tipuri de pârghii:
Pârghie de gradul 1
La care dispozitivul are ordinea –
R. s. F. (ca la fântână);
-----------------------------------------
Pârghie de gradul 2
La care dispozitivul are ordinea –
s. R. F. (ranga ridică o ladă)
-----------------------------------------
Pârghie de gradul 3
La care dispozitivul are ordinea –
s. F. R. (cazul biomotricităţii – alergare, înot)
----------------------------------------
Cum pot fi apreciate, în cazul
înotului, o serie de valori diferite a acestor repere ? Vom analiza câteva
variante:
Ipostaza A – biotip cu talia de cca 170cm
F.
- Forţa contracţiei musculare în apă = cca.10 Kgf (valoare obişnuită la înot);
b.F.
– lungimea braţului Forţei = cca.30 cm. (valoare aprox. la Latisimus Dorsi);
R.
– Rezistenţa opusă de apă =
valoare necunoscută (X=?)
b.R.
– lungimea muşchiului de la inserţie până la vârful degetelor
palmei având braţul în poziţie corectă
de vâslire = cca. 70 cm.
---------------------------
*[(F = Forţa contracţiei exprimată în
Kgf.; b.F. = distanţa în cm. de la
originea punctului fix a muşchiului la punctul de inserţie pe braţul
Rezistenţei; R = valorile opuse de
apă exprimată în Kg. / Volum apă; b.R.
= distanţa de la punctul de inserţie a muşchiului efector până la punctul în
care apare momentul maxim de rezistenţă a apei)]
Introducând aveste valori în
egalitatea anterioară, rezultă: 10 x 30 = R x 70, adică 300=70R, de unde R =
4,3 Kgf.
Pentru a verifica calculul luăm acum
ca necunoscută valoare F., caz în care
egalitatea ar arăta astfel:
F. = necunoscută
b.F. = cu 30 cm
R = 4,3 Kgf
b.R. = cu 70cm
adică F x 30 = cu 4,3 x 70, ceea ce
duce la 30F = 310, rezultând ca F = 10,1 Kgf.
Aceste valori indică că alegerea lor
este făcută şi apreciată în mod obiectiv, imparţial iar din punct de vedere al
selecţiei conduce la cerinţa ca în activitate să fie selectaţi biotipuri cu Talie
mare şi cu musculatură longilină.
A
doua ipostază: In situaţia când selecţia ar decide alegerea unui biotip
cotat mediocru la valorile b.F. (musculatura responsabilă cu efectuarea
contracţiei necesară vâslirii), având în vedere că lungimea musculaturii nu
poate fi uşor modificată, rămâne în discuţie, ca o consecinţă certă,
necesitatea de a mări b.R. (lungimea anvergurii, a braţului), ceea
ce devine posibil numai printr-o tehnică de mişcare supra-corectă (!) şi
care răspunde cât mai bine la legile mai înainte amintite.
( la acest capitol
pot exista numeroase variaţii ale valorilor discutate, noi am ales două dintre
cele mai importante pentru înotul sportiv).
04. Compunerea
/ Descompunerea forţelor, derivă din
geometria aplicată.
Cunoscând valorile Forţei prin calcularea egalităţii
pârghiilor de gradul 3 (mai înainte
analizată) putem explica sensul şi valoarea unei mişcări (a unui moment urmărit, calcularea unui
vector conf.cu direcţia sa etc.), aşa cum se poate observa din grafica
următoare ...
In figura prezentată este analizată
compunerea şi decompunerea forţelor care apar în anumite momente în timpul
vîslirii (conf.’regulii laturilor egale
şi paralele două câte două în cazul unui paralelogram’).
Eficienţa va depinde de modul cum
este aplicată forţa prin cea mai convenabilă poziţie adoptată de o suprafaţă de
vâslire (palma,
întreg braţul, sau picioarele etc).
La momentul 1 . rezultanta Forţei aplicate este perpendiculară pe
planul palmei, iar descompunerea acesteia ne arată că vectorul orizontal care
are sensul dat de vâslire (P) este
mai mic decât vectorul vertical care nu este implicat în reuşita vâslirii (N) Astfel,
la acest moment al vâslirii se poate spune ca Forţa aplicată nu serveşte
pozitiv înaintarea ci, mai repede, necesitatea de a pluti – concluzia ar fi
indicaţia - sportivul să poziţioneze palma nu cu planul de atac pus ’capac’ pe
orizontala apei ci pe o direcţie apropiată de verticală care ar permite o mai
bună aplicare a Forţei spre a sprijini înaintarea şi nu plutirea. Dacă,
dinpotrivă adoptă această poziţie este cert că ea va servi plutirii – vezi faza
de alunecare prielnică la orice procedeu de înot
La momentul 2 – rezultanta Forţei aplicate poate fi
descompusă, tot conform ’regulii laturilor egale şi paralele două câte două în
cazul unui paralelogram’ rezultând un vector mai mare pe orizontală (adică în sensul direcţiei vâslirii)
componentă ce are o valoare pozitivă (P)
mai mare decât vectorul vertical care susţine plutirea, componentă care va avea
o valoare negativă (N), deci mai
mică.
In următoarele momente ale mişcării
de vâslire, dacă palma va fi menţinută corect având degetele orientate în jos,
descompunerea Forţei de vâslire se va produce la fel ca la momentul 2,
indicaţia fiind cu atât mai importantă având în vedere cerinţa, posibilitatea
ca sportivul să menţină planul palmei perpendicular pe direcţia de înot,
respectiv pe planul axului lung al corpului.
[correct] [greşit]
(*grafica Science of
swimming, J. Counsilman, Bloomington,
Iova,1974)
Aceste aspecte, pur teoretice,
trebuie să ne convingă dece sunt atât de importante indicaţii ca ’ţine cotul
sus’ sau în cazul vâslirii bras cu picioarele ’întoarce şpiţurile spre
în afară’ etc.
[Ţine
cotul sus, înainte …!]
[Ţine şpiţurile, labele ca ’Charlie Chaplin’…!
]
(grafica
INOT-manual metodic, M.Olaru, ed. Sport-Turism, 1982, Buc.
05. Centrul
de greutate (CG)
Reprezintă punctul în care se află
concentrate Forţele care compun Massa
– Greutatea corpului (CG).
Acest reper, de regulă, nu se suprapune cu punctul în care înotătorul
obţine Echilibrul în apă (CE),
mai întotdeauna, există o diferenţă de poziţionare a acestora.
Ar fi dorit ca ele să coencidă dar nu se poate întâmpla aşa ceva prea des (doar dacă activitatea de selecţie este
preocupată de acest aspect în fond tranzitoriu...)..
In cazul cînd CG se află sub centrul de echilibru (CE) vom avea o poziţionarea fericită – acest fapt atestă că
jumătatea superioară a corpului este mai ’uşoară’ şi deci vîslirile nu
vor fi efectuate şi pentru a susţine plutirea acestei părţi; invers, când CG este deasupra CE este posibil ca jumătatea inferioară a corpului să fie mai grea,
caz în care picioarele ar ’atârna’ mai adânc si deci atât braţele cât şi
picioarele, mai ales, vor fi mai mult implicate în asigurarea unei plutiri
convenabile în detrimentul aplicării energiilor pentru înaintare ca în figura
următoare:
(grafica din INOT.-Manual
metodic, M. Olaru, ed. EST, 1982)
06. De la
Bernoulli la … Counsilman
Daniel Bernoulli (1700-1782), matematician şi
fizician elveţian interesat în domeniul mecanicii fluidelor şi gazelor a fost
interpretat ingenios de Dr.J.Counsilman în Science of swimming, Indiana, 1977,
USA. care
pornind de la legile lui Bernoulli, a observat că efectul propulsiv pe care îl
au palele unei elice este asemănător mişcărilor de vâslire corecte efectuate de
înotător. (fiecare pală acţionează pe distanţe
scurte volume cît mai mari de apă, aer., asemănător mişcărilor de vâslire
la înot.)
El a remarcat că fiecare vâslire are
în compoziţia sa elementele pe care le are elicea aflată în mişcare şi anume –
în speţă, palmele caută să aplice forţa pe direcţii scurte, laterale pentru a
cuprinde / străbate volume cât mai mari de apă şi astfel să obţină un sprijin
mai mare din partea acesteia, asta în comparaţie cu aplicarea forţei pe o
distanţă lungă care va ‘scăpa’ apa din palme si deci volumul dislocuit va fi
mai mic, ineficient.
In acest model se poate regasi şi
relaţia pârghiilor de gradul 3 care sunt specifice biomotricităţii – în fapt
înotătorul se sprijină de apă şi astfel va înainta spre deosebirea,
aparentă, prin care înotătorul va înainta - dacă dislocă cât mai multă
apă împingînd-o pe direcţie contrară înaintării!
In final, deşi pare neaşteptat,
vâslirea corectă este o mişcare sinusoidă şi nu una liniară, aşa cum rezultă şi
din grafica alăturată
(*grafica Science of swimming, J. Counsilman,
Bloomington,
Iova,1974)
[ fiecare procedeu
tehnic de înot, are la mişcarea braţelor o formă asemănătoare cu mişcarea
elicei – helicoidală]
Aceste imagini arată două
interpretări vechi despre realizarea vâslirilor .:
Prima
are compunerea momentelor identică cu cea a vapoarelor cu zbaturi
(sectorul
producător de viteză este foarte scurt, în schimb componenta destinată plutirii
este mare...);
A
doua reprezintă forma de mişcare catherpilară – a şenilei de tractor
(de unde lipseşte momentul de alunecare
în folosul prelungirii momentelor de tracţiune a apei). Ambele reprezentări sunt inexacte şi
reflectă modul cum era conceput înotul în urmă cu cca 50-100 de ani
(*grafica Science of
swimming, J. Counsilman, Bloomington,
Iova,1974)
Studiile lui J. Counsilman au demonstrat că, de
fapt, vâslirile se compun ca părţi ale mişcăriii helicoidale –
asemănătoare cu cea a elicei. In felul acesta se explică şi teoria pârghiilor
de gradul III (proprii biomotricităţii
animale, umane) şi se înţelege că vâslirea este cu atât mai eficientă cu
cât ea dislocă volume mari de apă – pe distanţe scurte (maximum de randament)
(*grafica Science of
swimming, J. Counsilman, Bloomington,
Iova,1974)
07. ASPIRATIA HIDRODINAMICA
Reprezintă fenomenul prin care apa
realizează, la trecerea corpului spre înainte.., o formă de frânare suplimentară; apare pe
suprafaţa posterioară a palmei, braţului care vâsleşte, prin formarea unui
volum gol de aer pe care apa tinde să-l ocupe difuzându-se astfel în direcţie
inversă vâslirii, 'aspirând' apa şi contribuind astfel la creşterea rezistenţei
opusă la înaintarea corpului (Bernoulli)
;
(Grafica din
Plavanie, 1988, Fizkultura I Sport)
[
Iată cum întrevede cercetătorul rus V.I. Lopuhin atenuarea, în antrenament, a
efectelor absorbţiei negative la înot]
Pentru tehnica sportivă corectă şi eficientă
se impune respectarea cerinţei de realizare a vâslirilor cu o forţă optimă
corelată cu mărimea suprafeţei care efectuează vâslirea, astfel:
- dacă suprafaţa de vâslire este mică (cazul
copiilor începători), atunci forţa vâslirii va avea o valoare mică iar pentru a
realiza o viteză cît mai mare copilul va creşte 'tempo'-ul (ceea ce va spori consumul de energie şi
implicit gradul de oboseală...);
- dacă, dinpotrivă, suprafaţa de vîslire este
mare (cazul adulţilor cu tehnică corectă,
sau, cînd sunt folosite ‘palmarele’), forţa
de vâslire va avea o valoare mare, iar eficienţa va fi atinsă prin
scăderea 'tempo'-ului (ceea ce va creşte
randamentul înaintării iar procentual gradul de oboseală nu va fi mare).
Cea de a 2-a soluţie (prin scăderea tempoului şi creşterea forţei) este dezirabilă
(*grafica Science of
swimming, J. Counsilman, Bloomington,
Iova,1974)
Iată ilustrarea teoretică a două
probleme care apar la înaintarea unui corp în apă: Rezistenţa frontală în funcţie de suprafaţa care o are apa
de întâmpinat (+) şi, Aspiraţie negativă care apare
după trecerea apei (-).
Ambele forţe au efect frenator deci
(atât la Selecţia pentru performanţă cât
şi la învăţarea tehnicii corecte) – corpul înotătorului ar trebui să fie
cât mai lung şi îngust (spre deosebire de
imaginea clasică – înotătorul cu umerii largi...) iar atunci când evoluează
– apa să întâlnească cât mai puţine protuberanţe care fie că se opun ca componente
al Rezistenţei frontale (+) fie că oferă condiţiile apariţiei Aspiraţiei hidrodinamice negative
(-).
(grafica din
Biomehanika plavania, V.M. Zaţiorski, Fizkultura I Sport, 1981)
[Ilustrarea concretă
a forţelor care apar în cazul aspiraţiei hidrodinamice]
Incă odată, iată o demonstraţie care
convinge că practicarea înotului sportiv trebuie să beneficieze de un biotip
aparte şi de o tehnică de mişcare cât mai corectă.
08 NUMĂRUL FROUDE-REYNOLDS
Sunt nume cu rezonanţă în lumea
navigaţiei, în speţă legate de mecanica fluidelor care, desigur, că îşi are loc
şi în legătură cu evoluţiile înotătorilor.
Preocupările ştinţifice certe ale
constructorilor de nave despre mecanica fluidelor (*) încep a fi cunoscute încă din ani 1800.
Lor le-au fost adăugate şi lucrările lui
Froude şi Reynolds. Aşa s-a ajuns la formularea numărului Froude care rezultă din calcularea formulei:
, adică: Viteza ambarcaţiunii (alias - corpul sportivului …)
împărţită la radical din Acceleraţia Gravităţii înmulţită cu Lungimea
ambarcaţiuni / corpului….
In cazul înaintării prin apă
rezistenţa acesteia este consecinţa a 2 elemente: Rezistenţa frontală (de val) care reprezintă cca.
80-85% din valoarea rezistenţei totale şi Rezistenţa
de frecare (aspiraţia) cca
10-12% ..
Rezistenţa
frontală poate fi asociată cu densitatea apei dislocite de corpul care
înaintează şi se manifesta printr-un şuvoi de apă de jur împrejurul
corpului (în plan frontal) deci şi a
protuberanţelor acestuia etc., şuvoi care determină o încetinire a înaintării.
(grafica din
Biomehanika planavie, V.M. Zaţiorski, Fizkultura I Sport, 1981)
[Similitudini între configuraţia corpului
aflat în apă / stânga şi carena unei ambarcaţiuni proiectate conform Nr. Froude
/ dreapta]
Din studii recente (Hoerner, 1965) rezultă că calcularea -Numărului Froude-Reynolds
optim la corpul uman este 0,42 el
poate fi atins de sportivii care au Talia înaltă şi pot astfel înainta cu
Viteze ridicate (alte valori duc la
rezultate scăzute ale acestui număr etalon) (a),
0 altă concluzie se referă la
cerinţa de a avea corpul cât mai mult timp menţinut într-o poziţie bine
întinsă, asigurînd astfel Lungimea optimă a acestuia (constructorii de nave au o expresie sugestivă: ’Lungimea ... fuge !’
– adică corpurile lungi şi înguste pot dezvolta viteze mari cu efort
micşorat).(b),
idem, înaintarea la o adâncime de
cca 20% din lungimea a unui înotător oferă o reducere considerabilă a
rezistenţei de înaintare (c), deci –
creşterea vitezei de înaintare
prin scăderea rezistenţei frontale se realizează prin poziţionarea optimă a corpului
în adâncimea apei .
Idem, în cazul deplasării în apă , Rezistenţa
ei creste în progresie geometrică faţă de Viteza de înaintare ce poate creşte
doar în progresie aritmetică a (d), deci
sportivul va trebui să fie
preocupat spre aş controla poziţia corectă, stabilă de înot şi, evident, de a
vâsli pe traectoriile cele mai corecte.
(*grafica Science of
swimming, J. Counsilman, Bloomington,
Iova,1974)
Forma corpului isi poate spune
cuvantul în manifestarea tehnicii corecte; eficienţa hidrodinamicã a
înaintãrii este strâns legată de forma
corpului.
Ca orice corp scufundat în apã (cu referire la nave despre care existã
studii şi cercetãri minuţioase, vezi nr. Froude, Reynolds ş.a.), corpul
înotãtorului întâmpinã o
rezistenţã
echivalentã cu Rezistenţa cu care apa se opune deplasãrii la o vitezã datã.
Teoretic aceastã rezistenţã este
compusã din 'Rezistenţa de presiune'(Rp) şi 'Rezistenţa de frecare'(Rf), ambele componente se manifestã în funcţie de forma corpului şi
viteza de deplasarea acestuia.
Studiile fãcute pe diferite tipuri
de forme au condus la stabilirea unui 'Coeficient de rezistenţã'(Cr).
În cazul corpului uman
variabilitatea acestei forme (static, dar
şi dinamic, mai ales) corect apreciat poate da un 'Indice personal de
rezistenţã la înaintare' sau de 'glisare' - se admite, la modul general, cã
pentru stabilirea,
-----------------------------
( *cap. al Mecanicii care se ocupă cu studiul
legilor de echilibru sau mişcare a fluidelor, precum şi cu acţiunea lor asupra
corpurilor solide cu care vin în contact)
----------------------
calcularea
acestuia este necesarã mãsurarea principalelor dimensiuni, care, ca şi în cazul
navelor, simplificând analogia, este vorba despre Talie şi Diametrul
biacromial: cu cât raportul acestora este mai mic cu atâta Cr. este mai mare şi deci inofensiv,
pozitiv.
Raportul dintre dimensiuni (Rd) (Talie/Diametru) dă o valoare teoretică a Coeficientului de
rezistenţă (Cr.) aşa cum rezultã din tabel:
Raportul între lungime / lãţime= Rd
şi Coeficientul de rezistenţã = Cr
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
-------------------------------------------------
Prin
aplicarea legilor similitudinii de la modelul hidrodinamic al navei la modelul
corpului înotãtorului selecţionat (relaţii
între viteza de înaintare şi forţele de rezistenţã, proprietãţile apei,
vâscozitate, densitate, apă stabilã/agitatã etc.) corpul uman se poate
încadra ca fiind situat între Rd = 3,0 - 5,0.
Regula nr. 1 a poziţiei faţã de
înaintare în cazul calculãrii rezistenţei este, am evidenţiat anterior.., datã
de expresia 'lungimea fuge...', ceea ce înseamnã cã cu cât corpul
(talia) este mai lung cu atât mai mari sunt şansele de a înainta cu vitezã: în
cazul unui biotip de 160 cm cu diametrul biacromial de 50cm Rd-ul va fi de cca.
3,2 (adicã un Cr. de 0,10) dar
în cazul unui biotip de 190cm. cu diametrul 45cm - Rd-ul va fi de cca. 4,2 (adicã un Cr de 0,079, valoare foarte
convenabilă înaintării).
Urmãrind evoluţia biotipului de
înotãtor selecţionat pentru sportul de mare performanţă, în timp, se remarcã o
schimbare de fineţe dar semnificativã: de la tipul de înotãtor cu umerii
largi şi talie medie (spate tronconic, ‘tarzan’) spre tipul
deosebit de înalt cu umerii mai înguşti (trunchiul cilindric sau al formei de 'creion').
Tipul tronconic este mai puţin
eficient hidrodinamic decât cel cilidric vezi biotipul generaţiei Matt Biondi,
J.Montgomery, Al.Popov şi mai ales M.Gross care depăşeşte ca talie 2.0m.
Problema discutatã ţine de domeniul
selecţiei şi ea trebuie încã odatã sã convingã cã angrenarea în pregãtirea
sportivã de performanţã a unor biotipuri inadecvate va limita covãrşitor
producerea rezultatelor de excepţie.
(grafica din
INOT-Manual meodic, M. Olaru, ed. Sport-Turism, 1982, Buc)
[
Ilustrare sugestivă a principalelor biotiupuri ecunoscute la practicarea
înotului sportive de mare performanţă]
Rezumat
In finalul acestei expuneri,
încercăm încă odată să convingem cititorul că la înot, nici o performanţă nu va
putea fi cert realizată fără ca sportivul să beneficieze de cea mai bună,
corectă tehnică de mişcare, virtuozitate care nu ar trebui să se modifice nici
în cazul celor mai mari eforturi, care însoţesc reuşita (performaţa, recordul).
Bibliografie
selectivă
1925 Auge
Claude – Nouveau petit Larousse ilustre, lib. Larousse, Paris,.
1974
Counsilman, J - The science of 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.– Biomehanika Plavanie,
Fizkultura i Sport, , Moakva
1983
Manno Renato – Teoria dell’allenamento – Nuoto, Scuola dello sport, , Roma,
1987
Urmuzescu A. – Randamentul optim la înot, Ed. CCDEFS, Buc
No comments:
Post a Comment