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 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.
Mechanik
„ 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.
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:
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.
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
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:
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,.
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}
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….
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.
1970 Torney, Clayton – Aquatic instruction,Burges Publ,
Comp, Minneapolis
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,.
1970 Torney, Clayton – Aquatic instruction,Burges Publ,
Comp, Minneapolis
1974 Counsilman, J - The scienceof Swimming, Prentice Hall Inc., USA1977 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}
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. din mecanică (legea inerţiei, acceleraţiei,
acţiunii- reacţiunii, legile pârghiilor)
04. compunerea /
descompunerea forţelor,
05. centrul de greutate (cg)
06. de la Bernoulli la Counsilman
07. aspiratia 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)
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 !!!
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 ...
1970 Torney, Clayton – Aquatic instruction,Burges Publ,
Comp, Minneapolis
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).
1970 Torney, Clayton – Aquatic instruction,Burges Publ, Comp, Minneapolis
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
(*grafica Science of swimming, J. Counsilman, Bloomington, Iova,1974)
(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)
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:
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).
---------- -----------------------------
(*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)
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,
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
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