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1、流体力学基本原理在蛙泳腿技术中的应用流体力学基本原理在蛙泳腿技术中的应用哈尔滨工程大学体训部于兴洲陈永欣李建军摘要:游泳是以水为介质的运动项目,人在水中游进会受到水的阻力,同时通过肢体与水的”作用力与反作用力”获得游进的推进力,游泳的阻力和推进力的大小会影响游泳速度.本文运用”流体力学的基本原理”对蛙泳腿部技术进行力学分析,阐述如何减小蛙泳腿的阻力,增大蛙泳腿的推进力,从而提高蛙泳游速.关键词:游进阻力推进动力蛙泳腿Abstract:Swimmingisasportwhichcarriesoninthewater,SOitmustbeinfluencedbythewaterenvironmen
2、t.Resistanceandpropulsivearetwoimportantconditionsforswimmersachievement.Thisarticlethroughusingthebasicprincipleofhydromechanicstoanalysisthetechnologyofbreaststrokeleg.Fromtheprincipleitelaboratehowtoreducetheresistanceofthebreaststrokelegandhowtoincreasesthefor-wardpowerofthebreaststrokeleginorde
3、rtoenhancesthespeedofbreaststroke.Keywords:Swimmingresistance;Swimmingpropulsive;Breaststrokelegs1前言游泳是一种在水中进行的竞技项目,因而必然受到水环境的影响,水对游泳运动员的阻力和推进动力是决定泳速的两个重要因素.本文通过运用流体力学的基本原理对蛙泳腿技术进行力学分析,从原理上阐述如何减小蛙泳腿阻力,增大蛙泳腿的推进力,从而提高蛙泳的游速.2蛙泳收腿阶段的流体力学分析蛙泳收腿包括收大腿和收小腿,在收腿阶段不但不产生推进力反而产生很大的游进阻力阻碍运动员向前游进,这大大地减慢了游进速度.收腿时产生
4、的阻力以外型姿态阻力为主,其公式为:FD=一1/2CDAPVFD:外型姿态阻力;CD:游进方向相对水流AB图10C代表游泳运动员的躯干:0B代表游泳运动员的大腿长度.图1中,当大腿与躯干呈的角度较大时,大腿对水流的挡水截面是0A.图2中,当大腿与躯干所呈的角度较小时,大腿对水流的挡水截面是0A.10瞬时外型阻力系数(主要与挡水截面有关)A:水的密度V:相对水流速度由公式可知收腿时我们主要考虑的两个重要因素是:一是大腿收腿时对水形成的截面;二是收腿速度.因此,要提高蛙泳速度就必须在收腿时尽量减小阻力.对此可采取两种方法,减小C.的值和减小V值.2.1减小收腿时的瞬时外型阻力系数C.由公式FD=一
5、1/2CDAPV可知外型阻力系数C.的值主要取决瞬时挡水截面的大小,所以蛙泳收腿时的外型阻力系数大小主要取决于收腿时的大腿.如图所示:游进方向._.AB相对水流图2由上图可以看出,图1中大腿收腿时挡水截面明显大于图2中蛙泳收腿的挡水截面,所以图1中的外型阻力系数大于图2中的外型阻力系数,因而图1中的运动员游进时的阻力大于图2中的游进阻力,在同等推进力条件下图2中运动员的速度较快.我们在蛙泳腿教学和训练中,一定要注意减小阻力的练习,因为减小阻力与增大推进力在游泳中同样重要.初学者在学习蛙泳腿的时候要让他们认识到收腿产生的阻力对蛙泳游进速度的影响,使学生认识到收腿的重要性并在学习中掌握正确的收腿技
6、术:少收大腿,尽量使大腿与躯干保持较大的钝角:多收小腿,小腿尽量保持在大腿截面的投影内.2.2减慢收腿速度V由公式F.=一1/2CDAPV2得知,收腿速度V与阻力F呈平方关系,游速越快,阻力越大,因此理论上为减小收腿时的外型姿态阻力,必须放慢收腿速度.实际上,公式中的V=V+V(V为身体游进速度,V为相对身体的收腿速度),减小V的值我们可以有两种方法:一是减小V,二是减小V.但V.代表的是身体游进速度,我们不能牺牲游进速度来减小阻力,这样做再减小阻力也是无意义的.所以,原理匕要减小阻力F必须降低V2的值,即收腿速度.但在实际教学训练中,实验证明如果收腿速度过慢会影响整个游泳动作的协调性和节奏感
7、,并且影响划水频率,虽然减小了游进阻力但也减慢了游进速度.所以在高水平比赛中运动员快收腿虽然产生较大阻力,但带来各种优势:较好的划水频率,手脚配合时更好的节奏感和协调性等优势大大地消减了快收腿时产生较大阻力的影响.根据以上所述,在游泳教学和训练中针对不同水平的学生应采取不同的教学,训练方法来进行蛙泳腿的学习.对于一般学生和蛙泳初学者来说,最重要的是正确的收腿姿势以及如何更好地减小阻力,所以在学习收腿时要求慢收腿,体会正确收腿动作和如何更好地减小阻力,在体会正确动作后才能进一步学习快收腿与快速划臂的有效配合从而提高游速.对高水平运动员来说,他们已经掌握了正确的蛙泳腿技术动作.所以在训练中对他们的
8、要求是如何加快游速,这就需要身体动作的协调性和节奏感,以及臂腿的合理有效配合,在这一阶段收腿必须快速完成以适合快速划水来保持动作的一致性和连贯性.尽管快收腿产生较大的阻力,但它带来的实效会抵消它带来的不利,有助于提高游速.3蛙泳脚外翻,蹬夹阶段的流体力学分析蛙泳脚外翻,蹬夹动作是蛙泳腿动作中产生推动力阶段.这一技术动作掌握的好坏,不但直接影响推进力的大小,并且对游进速度起着决定性的作用.蛙泳腿此时产生的推进力主要是阻力推进力,根据牛顿第三定律作用力与反作用力的原理,向后蹬夹时对水产生的阻力越大,水对人的反作用力就越大.根据外型姿态阻力公式可知阻力推进力公式为F=一l/2C.APV,因此要提高推
9、进力必须增大向后的截水面C和增大向后的相对水流速度V.3.1蛙泳脚外翻时的正确对水攻角蛙泳脚外翻时并不产生推进力,但对下一阶段更好地蹬夹起着关键性作用.脚外翻时,正确的对水攻角可使向后的截水面积增大,从而增大C.(瞬时形阻系数).由阻力推进力公式可知,增大C,阻力推进力F随之增大.3.2蛙泳腿蹬夹时的速度与阻力推进力的关系根据以上分析可知,阻力推进力F的大小不但受阻力系数C.影响,相对水流速度V对推进力F的影响更大.由阻力推进力公式可知,相对水流速度V与阻力推进力F的关系是正比例平方关系,所以要想增加推进力最好的办法就是加快相对水流速度V.由以上分析可知,在蛙泳腿的蹬夹技术中速度一定要快,这样才能产生更大的推进力;如果蹬夹速度过慢根本产生不了推进力甚至还会产生阻力.在实际教学训练中,无论是初学者还是高水平运动员,蹬夹动作一定要快,不断的加速,只有这样才能产生更大的推进力.4结论4.1蛙泳收腿阶段,应尽量少收大腿,使大腿与躯干呈较大的钝角;小腿收腿动作尽量在大腿的投影面内完成;要快速完成整个收腿的动作.4.2脚外翻时,尽量使脚外翻接近90.从而形成最好的对水角度.4.3腿的蹬夹动作要快速有力完成,保持动作的连贯性.4.4各个动作环节并不是分割的,应连续的完成.参考文献:略l1