Sport-En-Fitness

Fysieke wetten bij het zwemmen

definitie

Met de wetten van de fysica wordt getracht de individuele zwemstijlen verder te verbeteren en te optimaliseren. Deze omvatten statisch drijfvermogen, hydrodynamisch drijfvermogen en de verschillende manieren om in water te bewegen. Het maakt gebruik van biomechanische principes en fysica.

statisch drijfvermogen

Bijna iedereen slaagt erin om op het wateroppervlak te drijven zonder drijfhulpmiddel. Dit schijnbare gewichtsverlies is te wijten aan het statische drijfvermogen.

Als een lichaam bijvoorbeeld in water onderdompelt, verplaatst het een bepaalde hoeveelheid water. Een drijfvermogen (statisch drijfvermogen) werkt op dit lichaam.

Het statische drijfvermogen komt overeen met het gewicht dat het lichaam verplaatst in termen van watermassa
Het statische drijfvermogen is tegengesteld aan de gewichtskracht. (omhoog)

Bijv.in het water is het mogelijk om een gehurkte zwemmer gemakkelijk op te tillen door een aanzienlijk zwakker persoon. Als je een lichaamsdeel uit het water tilt, neemt het statische drijfvermogen af en wordt het tillen moeilijker.

Diep inademen vergroot het longvolume en daarmee het gehele lichaamsvolume en het statische drijfvermogen.

Een zwevende zwemmer ademt bijvoorbeeld uit en zinkt naar de bodem.

Het soortelijk gewicht (dichtheid van het lichaam) is bepalend voor het drijfvermogen van het lichaam in water. Hoe groter de dichtheid van het lichaam, hoe meer het lichaam in het water zinkt. Sporters met zware botten en veel spieren hebben een grotere dichtheid en zinken beduidend meer, en hebben dus nadelen bij het zwemmen. Vrouwen hebben in vergelijking met mannen meer onderhuids vetweefsel en hebben dus een groter statisch drijfvermogen en een betere positie in het water.

statisch drijfvermogen en waterpositie

De locatie in het water is cruciaal voor lang en snel zwemmen. 2 fysieke aanvalspunten zijn belangrijk voor de juiste watersituatie. Enerzijds het zwaartepunt van het lichaam (KSP) en het volumecentrum (VMP). Het menselijke KSP bevindt zich ongeveer ter hoogte van de navel en is het aangrijpingspunt voor de neerwaartse gewichtskracht. Het VMP is het toepassingspunt voor het statische drijfvermogen en door de omvangrijke borst ongeveer ter hoogte van de borst. In het water schuiven KSP en VMP over elkaar heen. Voorbeeld: Een balk (half piepschuim, half ijzer) ligt niet op het wateroppervlak, maar de metalen helft zinkt, en de balk staat verticaal, met de piepschuimzijde naar boven.

Net als bij de balk, werkt dit principe met het menselijk lichaam. KSP en VMP naderen elkaar waardoor de benen zinken en het lichaam steeds meer verticaal in het water komt te staan.

Belangrijk! Te diep in het water hangende benen wekken geen voortstuwing op en verhogen de waterweerstand, d.w.z. benen naar de oppervlakte.

Om het laten zakken van de benen te voorkomen, is het aan te raden om tijdens het zwemmen te werken met middenrif / buikademhaling in plaats van borstademhaling, zodat het VMP zo dicht mogelijk bij het KSP wordt gehouden, en anderzijds om je hoofd in het water te houden en je armen ver naar voren te strekken. Dit resulteert in een verschuiving van het KSP-hoofd naar het VMP.

Wetten voor lichamen die in water glijden

Een lichaam dat in water beweegt, creëert verschillende gecompliceerde effecten die moeten worden uitgelegd om zwemmen te begrijpen.

Krachten die in het water ontstaan, zijn onderverdeeld in remmen en rijden.

De totale weerstand die het menselijk lichaam in water tegengaat, bestaat uit drie vormen:

De wrijvingsweerstand komt voort uit het feit dat individuele waterdeeltjes over een bepaalde afstand op de huid van de zwemmer worden getrokken (Grenslaag stroom). Deze zogenaamde statische wrijving neemt af met toenemende afstand tot de zwemmer. Deze wrijvingsweerstand is afhankelijk van de oppervlaktestructuur, daarom gebruiken mensen de laatste jaren steeds vaker wrijvingsarme zwemkleding bij het zwemmen.

De belangrijkste weerstand bij het zwemmen is vormweerstand. Hier worden waterdeeltjes tegen de bewegingsrichting / zwemrichting in bewogen en hebben een remmende werking op de zwemmer. De vormweerstand is afhankelijk van de lichaamsvorm en de waterturbulentie in het kielzog. Zie lichaamsvormen en flow.

De laatste weerstand bij het zwemmen is een zogenaamde golfweerstand. Simpel gezegd betekent dit dat door zwemmen en glijden water tegen de zwaartekracht in moet worden opgetild. Er ontstaan golven. Deze weerstand is afhankelijk van de diepte van het water, waar steeds meer zwemmers gebruik van maken en de glijdende fasen in veel dieper water doen.

Hydrodynamische lift

De hydrodynamische lift is duidelijk te zien vanaf de vleugel van een vliegtuig. De aard van de vleugel van een vliegtuig is zo ontworpen dat de lucht die eromheen stroomt afstanden van verschillende lengtes aan de zijkanten van de vleugel overbrugt. Omdat de luchtdeeltjes achter de vleugel weer samenkomen, moet de stroming om de vleugel met verschillende snelheden gaan. Namelijk: sneller bovenaan en langzamer onderaan. Hierdoor ontstaat dynamische druk onder de vleugel en zuigdruk boven de vleugel. Dus aflevering stijgt uit het vliegtuig.

Hetzelfde gebeurt met de zwemmer in het water, maar niet zo perfect.

Deze lift wordt geïllustreerd door het volgende voorbeeld. Als je plat in water ligt, zakken je benen relatief snel.Als u echter constant door een partner door het water wordt getrokken, zorgt het hydrodynamische drijfvermogen ervoor dat uw benen op het wateroppervlak worden gehouden.

De richting van het zwemmen is als volgt verdeeld:

weerstand: Tegen de zwemrichting in

Hydrodynamische lift: Loodrecht op de zwemrichting

Rijden: In zwemrichting

Lichaamsvormen en flow

Niet het frontale gebied van een lichaam, zoals eerder werd aangenomen, maar de verhouding frontaal gebied tot lichaamslengte speelt de belangrijkste rol bij de weerstand in water.

Dit kan worden geïllustreerd door het volgende voorbeeld.

Als je een plaat en een cilinder met hetzelfde gezicht door water trekt, is de waterweerstand voor het lichaam hetzelfde, maar de turbulentie in het zog is aanzienlijk anders.

De term voorhoofdweerstand is dus niet helemaal correct, aangezien de turbulentie in het zog het lichaam sterker vertraagt.

Volgens de laatste bevindingen hebben de spoelvormige structuren van de pinguïns de minste turbulentie in het zog. Vissen met deze lichaamsvormen behoren tot de snelste zwemmers.

Een voorbeeld van terugstromen:

Een persoon die door het water loopt, trekt een partner die gehurkt op het wateroppervlak achter zich zit vanwege het resulterende zuigeffect.

Voortstuwing in het water

Voortstuwing in het water kan erdoorheen komen Vormverandering van het lichaam (vinbeweging bij vissen) of door Constructies die voortstuwing genereren (Propeller). Bij beide methoden wordt water in beweging gebracht en werkt het zo terug op het drijflichaam. De wederkerige reactie wordt een abutment genoemd.

De drie principes voor voortbeweging in het water worden hieronder in meer detail uitgelegd.

1. Drukpeddel principe:
Bijv. Eendpoten: Hier worden de eendenpoten loodrecht op de bewegingsrichting (naar achteren) bewogen. Op de rug is er een onderdruk (dood water), die het drijflichaam vertraagt. Er is veel energie voor nodig en de voortstuwing is laag.

2. Reflecterend principe:

Bijv. Octopus: De inktvis verzamelt water in zijn lichaam en verdrijft het via een smal kanaaltje. Hierdoor ontstaat er een aandrijving op het lichaam

3. Golvend principe:

Bijv. dolfijn: Achter elk lichaam ontstaan in het kielzog roterende watermassa's. In de meeste gevallen zijn deze roterende watermassa's echter ontregeld en hebben ze een remmende werking. Bij dolfijnen worden de watermassa's geordend door een lichaamsgolf en kunnen daarom nuttig zijn voor voortstuwing. Deze geordende watermassa's worden vortex genoemd. Bij het zwemmen is het echter erg moeilijk om de watermassa's in een ordelijke rotatie te brengen door het lichaam te bewegen. In het prestatiebereik maakt het echter zeer hoge zwemsnelheden mogelijk.

Aandrijfconcepten

Conventioneel aandrijfconcept:

Bij het conventionele aandrijfconcept worden de lichaamsdelen die gebruikt worden om te rijden in een rechte lijn bewogen en in tegengestelde richting van de zwemrichting (actio = reactio). Grote watermassa's worden met toenemende snelheid maar met weinig voortstuwing verplaatst (raderstoomboten).

Klassiek aandrijfconcept:

Voortstuwing door middel van hydrodynamisch drijfvermogen (vergeleken met een scheepsschroef).

Dit aandrijfconcept is echter omstreden omdat de propeller altijd water van dezelfde kant ontvangt en de handpalmen niet tijdens het zwemmen. Bovendien werkt deze aandrijving pas na een bepaalde looplengte, maar is de armtrekkracht tijdens het zwemmen slechts 0,6-0,8 m.

Vortex aandrijfconcept: (momenteel gebruikt model)

De roterende watermassa's in het kielzog van de voeten en handen zijn de laatste jaren steeds belangrijker geworden als producent van abutments.

Er ontstaat een vortex wanneer watermassa's van de stagnatie naar het zuiggebied bewegen. Er wordt geprobeerd om in een kleine ruimte veel water op te vangen in vergelijking met het oprollen van een tapijt. De vortex verschijnt achter de voeten als een rolvorm en achter de handen als een vlechtvorm.