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Leggi fisiche nel nuoto

definizione

Con le leggi della fisica si cerca di migliorare e ottimizzare ulteriormente i singoli stili di nuoto. Questi includono il galleggiamento statico, il galleggiamento idrodinamico e i vari modi di muoversi in acqua. Si avvale di principi biomeccanici e fisica.

galleggiabilità statica

Quasi tutti riescono a galleggiare sulla superficie dell'acqua senza un aiuto al galleggiamento. Questa apparente perdita di peso è dovuta alla galleggiabilità statica.

Ad esempio, se un corpo si immerge nell'acqua, sposta una certa quantità di acqua. Una forza di galleggiamento (galleggiabilità statica) agisce su questo corpo.

La galleggiabilità statica corrisponde al peso che il corpo sposta in termini di massa d'acqua
La galleggiabilità statica è opposta alla forza del peso. (Verso l'alto)

Ad esempio in acqua è possibile avere un nuotatore accovacciato facilmente sollevato da una persona significativamente più debole. Se sollevi una parte del corpo fuori dall'acqua, l'assetto statico diminuisce e il sollevamento diventa più difficile.

L'inalazione profonda aumenta il volume polmonare e quindi il volume dell'intero corpo e la galleggiabilità statica aumentano.

Ad esempio, un nuotatore galleggiante espira e affonda sul fondo.

Il peso specifico (densità del corpo) è decisivo per la galleggiabilità del corpo in acqua. Maggiore è la densità del corpo, più il corpo affonda nell'acqua. Gli atleti con ossa pesanti e molti muscoli hanno una densità maggiore e affondano molto di più, e quindi hanno degli svantaggi quando nuotano. Rispetto agli uomini, le donne hanno più tessuto adiposo sottocutaneo e quindi hanno una maggiore galleggiabilità statica e una migliore posizione in acqua.

galleggiabilità statica e posizione in acqua

La posizione in acqua è fondamentale per il nuoto lungo e veloce. 2 punti fisici di attacco sono importanti per la corretta situazione dell'acqua. Da un lato, il centro di gravità del corpo (KSP) e il centro del volume (VMP). Il KSP umano si trova approssimativamente all'altezza dell'ombelico ed è il punto di applicazione della forza del peso verso il basso. Il VMP è il punto di applicazione per la galleggiabilità statica e grazie al torace voluminoso si trova approssimativamente all'altezza del torace. In acqua, KSP e VMP si alternano. Esempio: un cuboide (metà polistirolo, metà ferro) non giace sulla superficie dell'acqua, ma la metà di metallo affonda e il parallelepipedo è verticale, con il lato di polistirolo rivolto verso l'alto.

Simile al cuboide, questo principio funziona con il corpo umano. KSP e VMP si avvicinano e di conseguenza le gambe affondano e il corpo è sempre più verticale nell'acqua.

Importante! Le gambe che pendono troppo in profondità nell'acqua non generano alcuna propulsione e aumentano la resistenza all'acqua, cioè le gambe in superficie.

Per evitare di abbassare le gambe, si consiglia di lavorare con la respirazione diaframmatica / addominale invece della respirazione toracica durante il nuoto, in modo che il VMP sia tenuto il più vicino possibile al KSP e, d'altra parte, per mantenere la testa nell'acqua e allungare le braccia molto in avanti. Ciò si traduce in uno spostamento della testa del KSP verso il VMP.

Leggi per i corpi che scivolano nell'acqua

Un corpo che si muove nell'acqua crea vari effetti complicati che devono essere spiegati per capire il nuoto.

Le forze che sorgono nell'acqua si dividono in frenata e guida.

La resistenza totale che il corpo umano contrasta in acqua è composta da tre forme:

La resistenza all'attrito deriva dal fatto che le singole particelle d'acqua vengono attirate lungo una certa distanza sulla pelle del nuotatore (Flusso dello strato limite). Questo cosiddetto attrito statico diminuisce con l'aumentare della distanza dal nuotatore. Questa resistenza all'attrito dipende dalla struttura della superficie, motivo per cui negli ultimi anni le persone hanno utilizzato sempre più costumi da bagno a basso attrito nel nuoto.

La resistenza più importante per il nuoto è la resistenza della forma. Qui, le particelle d'acqua vengono spostate contro la direzione del movimento / nuoto e hanno un effetto frenante sul nuotatore. La resistenza alla forma dipende dalla forma del corpo e dalla turbolenza dell'acqua nella scia. Guarda le forme e il flusso del corpo.

L'ultima resistenza quando si nuota è la cosiddetta resistenza alle onde. In poche parole, ciò significa che nuotando e scivolando, l'acqua deve essere sollevata contro la gravità. Sorgono le onde. Questa resistenza dipende dalla profondità dell'acqua, di cui sempre più nuotatori stanno approfittando e facendo le fasi di scivolamento in acque molto più profonde.

Sollevamento idrodinamico

La portanza idrodinamica può essere chiaramente vista dall'ala di un aereo. La natura dell'ala di un aereo è progettata in modo che l'aria che scorre intorno ad essa copra distanze di diverse lunghezze sui lati dell'ala. Poiché le particelle d'aria si riuniscono di nuovo dietro l'ala, il flusso attorno all'ala deve essere a velocità diverse. Vale a dire: più veloce in alto e più lento in basso. Questo crea una pressione dinamica sotto l'ala e una pressione di aspirazione sopra l'ala. Quindi l'episodio decolla dall'aereo.

La stessa cosa accade al nuotatore in acqua, ma non così perfettamente.

Questo sollevamento è illustrato dal seguente esempio. Se ti distendi sull'acqua, le gambe affondano relativamente rapidamente.Tuttavia, se sei costantemente trascinato attraverso l'acqua da un partner, la spinta idrodinamica fa sì che le tue gambe rimangano sulla superficie dell'acqua.

La direzione dell'azione nel nuoto è così suddivisa:

resistenza: Contro la direzione del nuoto

Sollevamento idrodinamico: Perpendicolare alla direzione di nuoto

Guida: in direzione di nuoto

Forme e fluidità del corpo

Non l'area frontale di un corpo, come precedentemente ipotizzato, ma il rapporto tra area frontale e lunghezza del corpo gioca il ruolo più importante nella resistenza in acqua.

Ciò può essere illustrato dal seguente esempio.

Se si tira attraverso l'acqua una piastra e un cilindro con la stessa faccia, l'impermeabilità davanti al corpo è la stessa, ma la turbolenza nella scia è notevolmente diversa.

Il termine resistenza sulla fronte non è quindi del tutto corretto, poiché la turbolenza nella scia rallenta il corpo in modo più forte.

Secondo le ultime scoperte, le strutture a forma di fuso dei pinguini hanno la minima turbolenza sulla scia. I pesci con queste forme del corpo sono tra i nuotatori più veloci.

Un esempio di riflusso:

Una persona che cammina nell'acqua tira un partner accovacciato sulla superficie dell'acqua dietro di sé a causa del conseguente effetto di aspirazione.

Propulsione in acqua

La propulsione in acqua può passare Cambio di forma del corpo (movimento delle pinne nei pesci) o da Costruzioni che generano propulsione (Elica). In entrambi i metodi, l'acqua viene messa in movimento e quindi agisce di nuovo sul corpo galleggiante. La reazione reciproca è chiamata moncone.

I tre principi per la locomozione in acqua sono spiegati più dettagliatamente di seguito.

1. Principio della paletta a pressione:
Per esempio. Piedi d'anatra: Qui i piedi delle anatre vengono spostati perpendicolarmente alla direzione del movimento (all'indietro). Sul retro è presente una pressione negativa (acqua morta), che rallenta il corpo galleggiante. È necessaria molta energia e la propulsione è bassa.

2. Principio riflettente:

Per esempio. Polpo: Il calamaro raccoglie l'acqua nel suo corpo e la espelle attraverso uno stretto canale. Questo crea una spinta sul corpo

3. Principio di ondulazione:

Per esempio. delfino: Dietro ogni corpo, masse d'acqua rotanti si verificano sulla scia. Nella maggior parte dei casi, tuttavia, queste masse d'acqua rotanti sono disordinate e hanno un effetto frenante. Con i delfini, le masse d'acqua sono ordinate da un'onda del corpo e possono quindi essere utili per la propulsione. Queste masse d'acqua ordinate sono chiamate vortice. Nel nuoto, invece, è molto difficile impostare una rotazione ordinata delle masse d'acqua muovendo il corpo. Nella gamma delle prestazioni, tuttavia, consente velocità di nuoto molto elevate.

Concetti di guida

Concetto di trasmissione convenzionale:

Con il concetto di guida convenzionale, le parti del corpo utilizzate per guidare vengono spostate in linea retta e nella direzione opposta alla direzione del nuoto (actio = reactio). Grandi masse d'acqua vengono spostate con velocità crescente ma con poca propulsione (piroscafi a ruote).

Concetto di azionamento classico:

Propulsione mediante galleggiabilità idrodinamica (rispetto all'elica di una nave).

Tuttavia, questo concetto di azionamento è controverso perché l'elica riceve sempre l'acqua dallo stesso lato e i palmi non lo fanno quando si nuota. Inoltre, questa unità funziona solo dopo una certa lunghezza di corsa, ma la trazione del braccio durante il nuoto è di soli 0,6-0,8 m.

Concetto di trasmissione Vortex: (modello attualmente utilizzato)

Le masse d'acqua rotanti sulla scia dei piedi e delle mani sono diventate sempre più importanti come produttore di abutment negli ultimi anni.

Un vortice si crea quando masse d'acqua si spostano dalla zona di ristagno a quella di aspirazione. Si cerca di accogliere molta acqua in uno spazio ridotto, rispetto ad arrotolare un tappeto. Il vortice appare dietro i piedi come una forma a rullo e dietro le mani come una forma a treccia.