Глава 1. Основы техники спортивных способов плавания

Исследовательский проект

«Физика в мире плавания на примере способа: дельфин»

Выполнила:

Коротченко Алиса,

Ученица 11б класса

 

 

Руководитель:

Колотилкина Рада Евгеньевна

тренер-преподаватель высшей категории, Мастер спорта России

 

Выборг

Содержание

Введение………………………………………………………………………………………3

Глава 1. Основы техники спортивных способов плавания……………………………4

1.1. Физические свойства воды………………………………………………………………4

1.2. Равновесие в воде………………………………………………………………………...5

1.3. Сопротивление движению тел…………………………………………………………..5

1.4. Кинематические и динамические характеристики движений………………………...6

1.5. Элементы движения пловцов……………………………………………………………7

Глава 2. Техника спортивного способа дельфин………………………………………...8

2.1. Движение руками………………………………………………………………………...8

2.2. Движение ногами………………………………………………………………………...8

2.3. Дыхание………………………………………………………………………………......8

Глава 3. Техника старта со стартовой тумбочки и поворота «с дельфина на дельфин»……………………………………………………………………………………....9

3.1. Техника старта со стартовой тумбочки………………………………………………....9

3.2. Техника поворота «с дельфина на дельфин»……………………………………………9

Глава 4. Выводы……………………………………………………………………………

4.1. Общий вывод (ответ на вопрос:«Как же улучшить результат?»)…………………...

4.2. Продукт моего проекта – мои результаты……………………………………………..

Заключение…………………………………………………………………………………..

Список литературы и Интернет-ресурсов…………………………………………….....

Введение

В результате смены поколений, в спорте снизился уровень спортивного мастерства. Известно, что мастерство формируется из опыта работы и владения теоретическими знаниями. А теорией в плавании являются основы гидромеханических действий и данные динамической анатомии. Именно на законах физики и биологии сформировано движения тела в воде и по нашей планете в целом. Именно поэтому я считаю мой проект актуальным.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что пловцы обязаны использовать свои знания в физике для повышения уровня своего мастерства. Именно в неумении людей применять знания физики на практике заключается проблема, выявленная мной в ходе проекта.

Моя гипотеза состоит в том, что достаточно объяснить и показать на практике, как применяются законы гидромеханики и динамики в том или ином спортивном способе плавания, чтобы пловец понял и осознал, в чем состоит его ошибка.

Моя цель – это научить пловцов применять свои знания физики на практике, и с помощью повышения уровня этих знаний повысить уровень мастерства пловцов. Для достижения этой цели я поставила перед собой задачи: найти способы уменьшения сопротивления и донести до слушателя, что надо исправлять ошибки в технике, ссылаясь не только на свои природные данные, но и на познания физики.

В ходе своей работы я наблюдала за изменением своих результатов, и сравнивала результаты при неправильной и правильной технике. Так способом «проб и ошибок» я повысила свое мастерство и произошла свой прошлый результат.

Итак, знания основ техники спортивных способов плавания напрямую сказывается на повышении результатов, и я считаю, что каждый пловец просто обязан знать и применять практически те сведения, которые он получит по завершении презентации этого проекта.

 

Глава 1. Основы техники спортивных способов плавания

Техника движений пловца, в первую очередь, связана с его биологическими особенностями и физиологическими возможностями, именно поэтому необходимо знать законы гидромеханики – науки, которая рассматривает взаимодействие тел с водой, как при неподвижном их положении, так и при движении. В отличие от биологических закономерностей законы гидромеханики неизменяемы.

 

Физические свойства воды

Вязкость воды

Динамическая вязкость воды – это явление обусловленное силами трения, возникающими между молекулами воды. При повышении температуры вязкость воды уменьшается. Динамическая вязкость воды увеличивается, если в воде растворены какие-либо вещества. Динамическая вязкость измеряется в «пуазах» (П). Один пуаз равен П=0,1 Нс, где Н – это ньютон, с – секунды.

Плотность воды

Плотностью называется масса вещества в единице его объема. Она обозначается «p» и измеряется в кг/ м³(килограмм, деленный на кубический метр).

Плотность рассчитывается по формуле: p=m/V, где М – это масса вещества, V – это объем вещества.

Если сравнить плотность воды с плотностью воздуха, то вода оказывается в 800 раз плотнее. Плотность воды в условиях земли – величина постоянная и практически не зависит от давления. Именно несжимаемость воды дает возможность развивать усилие при отталкивании от воды, что является важнейшим фактором для создания гребковой силы.

Удельный вес и плавучесть тела

Удельный вес – это вес вещества в единице объема. Измеряется в Н/м³(ньютон, деленный на кубический метр) и обозначается греческой буквой «гамма».

«гамма» = P/V, где P – это вес тела, V – объем тела.

Согласно закону Архимеда, на тело, погруженное в воду, действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх и равная весу вытесненной телом жидкости. Если вес тела больше вытесненной им воды, то тело имеет отрицательную плавучесть и идет ко дну. Если вес тела меньше вытесненной им воды, то тело плывет по поверхности воды.

 

 

Равновесие тела в воде

Части человеческого тела имеют разные удельные веса, так ноги, которые состоят в основном из костной и мышечной ткани имеют больший удельный вес, чем верхняя половина тела. При таком расположении тела расстояние между центрами силы тяжести и выталкивающей силы будет называться плечом силы. Поскольку равнодействующие этих сил разнонаправлены, то возникает момент вращения. Вращение тела прекратится, когда оба центра будут на одной вертикали. Чем меньше время вращения, тем больше расстояние между центрами.

Если центр сил тяжести и центр выталкивающей силы не находятся на одной вертикали, то с помощью определенных приемов можно приблизить их и даже совместить. Один из способов – это перемещение рук из положения вдоль тела за голову. Но если и это не помогает, то надо разогнуть лучезапястные суставы (подвижно соединение костей предплечья и кисти человека) и приподнять над водой кисти. Если при этом тело не тонет, то вращение прекратится, и тело займет устойчивое положение.

 

Сопротивление движению тел

Все силы, действующие на пловца во время плавания, можно разделить на внешние, которые возникают при взаимодействии с внешней средой (сила лобового сопротивления, сила тяги, топящая сила), и на внутренние, к которым относятся мышечные. Передвижение может возникать только при сочетании внутренних и внешних сил. Действуя конечностями и туловищем, человек встречает внешнее сопротивление, в результате которого возникают силы, воздействующие на тело и обеспечивающие возможность перемещения его по воде. Плотность и вязкость воды дают человеку возможность перемещаться.

При движении тело сообщает ускорение прилегающей к нему массе воды, инерция которой рождает лобовое или общее сопротивление. Это сопротивление включает в себя: сопротивление формы, сопротивление трения и сопротивления волнообразия. На сопротивление формы приходится около 70% от общего сопротивления.

Наименьшее сопротивление движению происходит, когда тело пловца занимает горизонтальное положение с вытянутыми вперед руками ладонями внутрь и касающимися друг другу.

На величину силы трения влияет величина смоченной поверхности, степень шероховатости тела, скорость движения тела, вязкость жидкости и характер движения жидкости в пограничном слое.

В 1883 году Рейнольдс вывел формулу для движущегося тела человека в неподвижной жидкости. Число Рейндольса=VсрH/V, где Vср – это средняя скорость движения человека в воде, Н – рост человека, V – кинематический коэффициент вязкости воды. Из этой формулы видно, что чем больше рост человека, тем при большей скорости движения

возникает критическое состояние слоя, то есть турбулентные движения (движение с хаотичными и быстро изменяющимися траекториями) воды у пловцов с большим ростом появляются при более высоких скоростях. Именно поэтому у пловцов высокого роста есть некоторое гидродинамическое преимущество.

Волна – это процесс колебания водных масс. В жидкостях возникают гравитационные, капиллярные и упругие волны. Гравитационные волны возникают вследствие того, что внешние силы нарушают поверхность жидкости и порождают колебания ее частиц около вертикали. Капиллярные волны вызываются действием сил поверхности напряжения. Появление упругих волн связано со свойствами несжимаемости жидкости.

При движении пловца в воде возникают гравитационные волны, они бывают косыми или расходящимися, поперечными и круговыми. Доля волнового сопротивления составляет 10% от общего сопротивления.

Общая сила сопротивления движению тела в воде равна сумме всех видов сопротивления и является потерей кинетической энергии на единицу пути движения. Принято считать, что для человека полное гидродинамическое сопротивление равно:

R= KV2

где, R – суммарная величина сопротивления, V – скорость плавания, К – безразмерный коэффициент сопротивления.

При движении тела человека коэффициент сопротивления растет пропорционально квадрату скорости.

 

Элементы движения пловцов.

Каждая фаза гребка и подготовительного движения рук имеет границы и выполняет определенные функции.

1. Фаза захвата начинается с момента, когда рука полностью погружается, и заканчивается, когда появляется движущая составляющая. Функция захвата – подготовка к развитию движущей силы гребка.

2. Фаза подтягивания начинается с момента окончания захвата и заканчивается в дельфине в момент исчезновения подъемной составляющей гребковой силы. Функция подтягивания – это увеличение скорости движения тела.

3. Фаза отталкивания начинается после окончания подтягивания и заканчивается с появлением какой-либо части руки над поверхностью воды. Функция отталкивания – дальнейшее увеличение скорости движения тела и поддержание скорости.

4. Фаза выхода руки из воды начинается с появления какой-либо ее части над поверхностью воды и заканчивается, когда вся рука выйдет из воды. Функция выхода – подготовка руки к проносу и расслабление гребковых мышц руки и туловища.

5. Фаза проноса начинается с момента выхода руки из воды и заканчивается в момент касание какой-либо ее части воды. Функция проноса – это максимальное расслабление мышц, участвующих в выполнении гребка, и подготовка руки к выполнению ее входа в воду.

6. Фаза вкладывания начинается с момента касания воды какой-либо частью руки и заканчивается, когда вся рука погружается в нее. Функция этой фазы – подготовка к выполнению захвата.

Движение руками

Движение руками в дельфине включает гребок и пронос. Гребок в дельфине состоит из захвата воды, подтягивания и отталкивания.

При захвате руки погружаются в воду на ширине плеч или несколько шире, пока не окажутся в положении благоприятном для начала захвата. По достижении захвата руки постепенно сгибаются в локтевых суставах.

Начало подтягивания совпадает со сменой направления кистей внутрь, вниз и назад по полукруговой траектории. Сгиб рук по окончанию фазы равняется 80-85 градусам. По мере подтягивания кисти, повернутые сначала вовнутрь, пока не окажутся при его завершении близко друг другу и к туловищу с повернутыми вовнутрь и вверх ладонями.

Подтягивание переходит в отталкивание в момент прохождения кистей над плечевыми суставами. После чего руки выполняют круговое движение кистей и предплечий в направлении кнаружи назад и вверх. Вплоть до момента проноса руки полностью не выпрямляются в локтевых суставах.

Пронос начинается, когда кисти минуют бедра, и прежде чем достигнут начальной фазы захвата. При прохождении их мимо бедер ладони поворачиваются вовнутрь. Кисти выходят из воды с наименьшим сопротивлением.

Движение ногами

На один полный гребок приходится два удара ногами. Первый совпадает с входом рук в воду и началом захвата, а второй с окончанием гребка. Движение ногами при дельфине является «хлыстообразным» движением, при котором один удар начинается, когда другой еще не завершен. Движение вверх начинается, когда ноги почти выпрямляются при завершении движения вниз. Завершение удара называется «отталкиванием» голеней и стоп, способствующее и подъему бедер. Голени и стопы движутся вверх, будучи выпрямленными, пока не окажутся на уровне бедер. Затем начинается удар. Движение ног вверх обеспечивается работой разгибающих бедра больших ягодичных мышц.

При первом ударе бедра почти достигают поверхности воды, а при втором чуть-чуть не достигают. Амплитуда движений ног должна быть небольшой, чтобы не вызвать увеличение сопротивления. Эффективность движений ног во многом зависит от подвижности в голеностопных суставах.

 

 

Дыхание

Плечевой пояс занимает наиболее высокое положение в конце основной фазы гребка руками. В этот момент голова поднимается из воды и начинается вдох, который

заканчивается в первой половине проноса рук над водой. Затем голова спускается лицом в воду, а руки заканчивают пронос. После небольшой паузы начинается выдох, который продолжается в течение остальной части цикла.

 

Заключение

Для себя в начале проекта я поставила задачи: найти, как уменьшить сопротивление и донести до слушателя, что с помощью знаний физики можно улучшить свои показатели в спорте. Я считаю, что на данный момент я выполнила свои задачи, так как я наглядным образом и понятным языком для слушателя донесла информацию о том, как с помощью знаний физики можно уменьшить сопротивление воды и тем самым повысить свои результаты в плавании.

Итак, за дни выполнения этого проекта я действительно научилась применять свои знания на практике. И на своем собственном опыте убедилась, что за счет уменьшения сопротивления пловец может достичь высших результатов. Так именно в ходе выполнения этого проекта мой результат на дистанции 200 метров дельфином улучшился на 2.54 секунды (с 2.27.60 до 2.25.16).

 

 

 

 

Источники информации

Интернет ресурсы:

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%83%D1%80%D0%B1%D1%83%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A7%D0%B8%D1%81%D0%BB%D0%BE_%D0%A0%D0%B5%D0%B9%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%B4%D1%81%D0%B0

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%B7%D0%B0%D0%BF%D1%8F%D1%81%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D1%81%D1%83%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B1%D0%BE%D1%80%D0%BE%D1%82

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D0%B0

http://plavaem.info/tehnika_povorot_mayatnik.php

http://plavanieinfo.ru/tehnika-plavaniya/62-start-v-plavanii.html

http://to-swim.ru/doc/Navigation-Equipment/Dolphin.php

http://www.o8ode.ru/article/answer/pnanetwater/vyazkost.htm

http://www.physbook.ru/index.php/%D0%A2._%D0%94%D0%B2%D0%B8%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D1%82%D0%B5%D0%BB_%D0%B2_%D0%B6%D0%B8%D0%B4%D0%BA%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8F%D1%85

Книги

А.В. КОЗЛОВ, Е.Ф.ОРЕХОВ, Обучение и совершенствование техники спортивных способов плавания, Санкт-Петербург, 2010 год, 246 страниц.

Т.М. АБСАЛЯМОВ (Россия), М.М. БУЛАТОВА (Украина), Н.Ж. БУЛГАКОВА (Россия), ЛА. ДРАГУНОВ (Украина), СМ. КОЛВИН (Канада), Э.У. МАГЛИШО (США), Б. МАК- АЛЛИСТЕР (США), В.Н. ПЛАТОНОВ (Украина), В.Д ПОПОВ (Украина), А.В. РИЧАРДСОН (США), К.П. САХНОВСКИЙ (Украина), В.Л. СМУЛЬСКИЙ (Украина), С.Л. ФЕСЕНКО (Украина), М.М. ШАБИР (Тунис), Ю.М. ШКРЕБТИЙ (Украина), М. ШУБЕРТ (США), Плавание, Издательство «Олимпийская литература», 2000 год, Киев, 297 страниц.

 

Исследовательский проект

«Физика в мире плавания на примере способа: дельфин»

Выполнила:

Коротченко Алиса,

Ученица 11б класса

 

 

Руководитель:

Колотилкина Рада Евгеньевна

тренер-преподаватель высшей категории, Мастер спорта России

 

Выборг

Содержание

Введение………………………………………………………………………………………3

Глава 1. Основы техники спортивных способов плавания……………………………4

1.1. Физические свойства воды………………………………………………………………4

1.2. Равновесие в воде………………………………………………………………………...5

1.3. Сопротивление движению тел…………………………………………………………..5

1.4. Кинематические и динамические характеристики движений………………………...6

1.5. Элементы движения пловцов……………………………………………………………7

Глава 2. Техника спортивного способа дельфин………………………………………...8

2.1. Движение руками………………………………………………………………………...8

2.2. Движение ногами………………………………………………………………………...8

2.3. Дыхание………………………………………………………………………………......8

Глава 3. Техника старта со стартовой тумбочки и поворота «с дельфина на дельфин»……………………………………………………………………………………....9

3.1. Техника старта со стартовой тумбочки………………………………………………....9

3.2. Техника поворота «с дельфина на дельфин»……………………………………………9

Глава 4. Выводы……………………………………………………………………………

4.1. Общий вывод (ответ на вопрос:«Как же улучшить результат?»)…………………...

4.2. Продукт моего проекта – мои результаты……………………………………………..

Заключение…………………………………………………………………………………..

Список литературы и Интернет-ресурсов…………………………………………….....

Введение

В результате смены поколений, в спорте снизился уровень спортивного мастерства. Известно, что мастерство формируется из опыта работы и владения теоретическими знаниями. А теорией в плавании являются основы гидромеханических действий и данные динамической анатомии. Именно на законах физики и биологии сформировано движения тела в воде и по нашей планете в целом. Именно поэтому я считаю мой проект актуальным.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что пловцы обязаны использовать свои знания в физике для повышения уровня своего мастерства. Именно в неумении людей применять знания физики на практике заключается проблема, выявленная мной в ходе проекта.

Моя гипотеза состоит в том, что достаточно объяснить и показать на практике, как применяются законы гидромеханики и динамики в том или ином спортивном способе плавания, чтобы пловец понял и осознал, в чем состоит его ошибка.

Моя цель – это научить пловцов применять свои знания физики на практике, и с помощью повышения уровня этих знаний повысить уровень мастерства пловцов. Для достижения этой цели я поставила перед собой задачи: найти способы уменьшения сопротивления и донести до слушателя, что надо исправлять ошибки в технике, ссылаясь не только на свои природные данные, но и на познания физики.

В ходе своей работы я наблюдала за изменением своих результатов, и сравнивала результаты при неправильной и правильной технике. Так способом «проб и ошибок» я повысила свое мастерство и произошла свой прошлый результат.

Итак, знания основ техники спортивных способов плавания напрямую сказывается на повышении результатов, и я считаю, что каждый пловец просто обязан знать и применять практически те сведения, которые он получит по завершении презентации этого проекта.

 

Глава 1. Основы техники спортивных способов плавания

Техника движений пловца, в первую очередь, связана с его биологическими особенностями и физиологическими возможностями, именно поэтому необходимо знать законы гидромеханики – науки, которая рассматривает взаимодействие тел с водой, как при неподвижном их положении, так и при движении. В отличие от биологических закономерностей законы гидромеханики неизменяемы.

 

Физические свойства воды

Вязкость воды

Динамическая вязкость воды – это явление обусловленное силами трения, возникающими между молекулами воды. При повышении температуры вязкость воды уменьшается. Динамическая вязкость воды увеличивается, если в воде растворены какие-либо вещества. Динамическая вязкость измеряется в «пуазах» (П). Один пуаз равен П=0,1 Нс, где Н – это ньютон, с – секунды.

Плотность воды

Плотностью называется масса вещества в единице его объема. Она обозначается «p» и измеряется в кг/ м³(килограмм, деленный на кубический метр).

Плотность рассчитывается по формуле: p=m/V, где М – это масса вещества, V – это объем вещества.

Если сравнить плотность воды с плотностью воздуха, то вода оказывается в 800 раз плотнее. Плотность воды в условиях земли – величина постоянная и практически не зависит от давления. Именно несжимаемость воды дает возможность развивать усилие при отталкивании от воды, что является важнейшим фактором для создания гребковой силы.

Удельный вес и плавучесть тела

Удельный вес – это вес вещества в единице объема. Измеряется в Н/м³(ньютон, деленный на кубический метр) и обозначается греческой буквой «гамма».

«гамма» = P/V, где P – это вес тела, V – объем тела.

Согласно закону Архимеда, на тело, погруженное в воду, действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх и равная весу вытесненной телом жидкости. Если вес тела больше вытесненной им воды, то тело имеет отрицательную плавучесть и идет ко дну. Если вес тела меньше вытесненной им воды, то тело плывет по поверхности воды.

 

 

Равновесие тела в воде

Части человеческого тела имеют разные удельные веса, так ноги, которые состоят в основном из костной и мышечной ткани имеют больший удельный вес, чем верхняя половина тела. При таком расположении тела расстояние между центрами силы тяжести и выталкивающей силы будет называться плечом силы. Поскольку равнодействующие этих сил разнонаправлены, то возникает момент вращения. Вращение тела прекратится, когда оба центра будут на одной вертикали. Чем меньше время вращения, тем больше расстояние между центрами.

Если центр сил тяжести и центр выталкивающей силы не находятся на одной вертикали, то с помощью определенных приемов можно приблизить их и даже совместить. Один из способов – это перемещение рук из положения вдоль тела за голову. Но если и это не помогает, то надо разогнуть лучезапястные суставы (подвижно соединение костей предплечья и кисти человека) и приподнять над водой кисти. Если при этом тело не тонет, то вращение прекратится, и тело займет устойчивое положение.

 

Сопротивление движению тел

Все силы, действующие на пловца во время плавания, можно разделить на внешние, которые возникают при взаимодействии с внешней средой (сила лобового сопротивления, сила тяги, топящая сила), и на внутренние, к которым относятся мышечные. Передвижение может возникать только при сочетании внутренних и внешних сил. Действуя конечностями и туловищем, человек встречает внешнее сопротивление, в результате которого возникают силы, воздействующие на тело и обеспечивающие возможность перемещения его по воде. Плотность и вязкость воды дают человеку возможность перемещаться.

При движении тело сообщает ускорение прилегающей к нему массе воды, инерция которой рождает лобовое или общее сопротивление. Это сопротивление включает в себя: сопротивление формы, сопротивление трения и сопротивления волнообразия. На сопротивление формы приходится около 70% от общего сопротивления.

Наименьшее сопротивление движению происходит, когда тело пловца занимает горизонтальное положение с вытянутыми вперед руками ладонями внутрь и касающимися друг другу.

На величину силы трения влияет величина смоченной поверхности, степень шероховатости тела, скорость движения тела, вязкость жидкости и характер движения жидкости в пограничном слое.

В 1883 году Рейнольдс вывел формулу для движущегося тела человека в неподвижной жидкости. Число Рейндольса=VсрH/V, где Vср – это средняя скорость движения человека в воде, Н – рост человека, V – кинематический коэффициент вязкости воды. Из этой формулы видно, что чем больше рост человека, тем при большей скорости движения

возникает критическое состояние слоя, то есть турбулентные движения (движение с хаотичными и быстро изменяющимися траекториями) воды у пловцов с большим ростом появляются при более высоких скоростях. Именно поэтому у пловцов высокого роста есть некоторое гидродинамическое преимущество.

Волна – это процесс колебания водных масс. В жидкостях возникают гравитационные, капиллярные и упругие волны. Гравитационные волны возникают вследствие того, что внешние силы нарушают поверхность жидкости и порождают колебания ее частиц около вертикали. Капиллярные волны вызываются действием сил поверхности напряжения. Появление упругих волн связано со свойствами несжимаемости жидкости.

При движении пловца в воде возникают гравитационные волны, они бывают косыми или расходящимися, поперечными и круговыми. Доля волнового сопротивления составляет 10% от общего сопротивления.

Общая сила сопротивления движению тела в воде равна сумме всех видов сопротивления и является потерей кинетической энергии на единицу пути движения. Принято считать, что для человека полное гидродинамическое сопротивление равно:

R= KV2

где, R – суммарная величина сопротивления, V – скорость плавания, К – безразмерный коэффициент сопротивления.

При движении тела человека коэффициент сопротивления растет пропорционально квадрату скорости.