Академия плавания "Плавать просто". Скорость пловца в воде

Плавать как рыба — полезная методика для пловцов?

ВведениеВ августе 1998 года мы разместили статью австралийского научного журналиста Даниила Дроллетта, опубликованную в британском журнале Science: [«Плавать как рыба», см. ниже]. Десять лет спустя, мы считаем, что статья по-прежнему актуальна.

Даниил Дроллетт старается ответить на актуальный вопрос, существует ли другой путь, ведущий к быстрому плаванию, кроме как просто увеличение вашего километража для улучшения продвижения. Турецкий, Попов и многие другие великие пловцы показали, что это возможно путем снижения сопротивления. Некоторые называют этот вид плавания «плыть подобно рыбе», потому что рыбы, в частности, шустрые создания, оптимизировали сопротивление и тягу. Пловцы должны выяснить, как они могут уменьшить торможение, чтобы выработать максимально эффективное продвижение вперед.

Сначала, принцип «плавать как рыба» или «рыбоподобное плавание» кажется убедительным. Тем не менее, мы однозначно не рыбы. Если вы понимаете слоган слово в слово, то идея совершенно неверная. Мы не можем двигать своим телом и конечностями подобно рыбе. Вместо этого, этот слоган может помочь нам передвигаться в воде легко, изящно и эффективно, как это делают рыбы и морские млекопитающие.

Гидродинамические законы применяются ко всему, что движется в воде.Другая «модель», которой часто пользуются, является модель «гоночной лодки». Эти лодки длинные и узкие, это уменьшает лобовое сопротивление. Если мы применим эту модель к плаванию, то ваше тело должно держаться длинным, узким и плоским, чтобы лобовое сопротивление было постоянно минимальным. Образ гоночной лодки поможет визуализировать обтекаемое положение тела и позу в воде.

Третья тема в статье, которая будет рассмотрена Турецким ниже: частота и длина гребка.Эта тема вызвала много споров, в основном, в США. Идеи Турецкого были адаптированы Total Immersion для ведения бизнеса. Основателя Total Immersion, Терри Лафлина, упрекали в некомпетентности в спортивном плавании.

Чтобы проиллюстрировать этот спор, мы публикуем два письма редактору «Swimming Technique», журнала по плаванию в США. В одном из изданий, Терри Лафлин опубликовал статью под заголовком «Плыть Подобно Рыбе».

Геннадий Турецкий

Александр Попов

Геннадий Турецкий о технике плавания

Александр Попов

Техника плавания: плавать как рыбаИсточник: New Scientist, 1. Август 1998 года, № 2145© Перевод: Феликс К. Гмюндер

Забудьте о грубой силеЕсли вы хотите плавать очень быстро, перестаньте дергаться, расслабьтесь и почувствуйте воду. Тренер олимпийской команды Геннадий Турецкий рассказал Даниилу Дроллетту, как побороть оппозицию.

Есть унижение и есть настоящее унижениеВо время плавания в местном открытом бассейн в Канберре, какой-то парень пронесся мимо меня как торпеда. Я почувствовал себя нехорошо. Меня, на самом деле качнуло в воде, когда он проплыл мимо. Но это чувство не продлилось долго, как только я узнал, что этой торпедой был Александр Попов, двукратный олимпийский обладатель золотой медали и обладатель мирового рекорда в кроле на 100 метров. На соседней дорожке поблескивала грозная бритая голова партнёра Попова по тренировкам, Майкла Клима, который плыл 100 метров баттерфляем за самое короткое время. Я невольно забрался в ту часть бассейна, где иногда тренируются эти элитные спортсмены для смены обстановки, от закрытого бассейна в рядом стоящем Австралийском институте спорта.

Попов, казалось, легко скользит в воде, локоть, согнутый и направленный вверх в классическом положении кроля, длинные руки врезаются в воду впереди с элегантной лёгкости. В отличии от него, Клим обрушивал свои руки впереди, четко прямые, как только они показывались из воды, в его стиле кроля «ветряная мельница». Стиль каждого из мужчин уникален, но оба — мировые лидеры. И оба являются продуктами неординарных идей одного и того же тренера, Геннадия Турецкого.

Турецкий, яркий, а иногда и противоречивый персонаж, изучает движение рыб и пишет физические уравнения на доске в своем офисе возле бассейна, чтобы объяснить принципы гидродинамики. Его бренд научно обоснованной тренировки многое сделал для продвижения идеи, что не грубая сила главное, что делает пловцов чемпионами, а эффективность. Клима и Попова учили вести себя как рыба в воде, чтобы «чувствовать» воду и скользить в ней.Сейчас, натурализованный австралиец, Турецкий — продукт старой советской системы, где целых восемь учёных наблюдали бы за выступлением национальной сборной. Он — бывший чемпион по плаванию, имеет степени в области разработки и тренировки в биомеханике, биохимии, механике жидкости и спортивной физиологии. Он известен использованием необычного реквизита для донесения свои идеи до других: однажды он принес в бассейн надутый презерватив, чтобы показать его коллегам-тренерам важность сохранения жесткого корпуса во время работы ног. Когда из презерватива выпустили воздух, он вяло болтался в воде; когда надули, он заскользил по поверхности от одного легкого толчка.

Пловцы Турецкого молятся на него. Например, это была идея Турецкого, чтобы Клим перешел на стиль мельницы. «Я прямо побил личные рекорды с тех пор, как он заставил меня внести это изменение», сказал мне позже Клим. Попов — еще больший энтузиаст: «Он — причина, почему я уехал из России.» У Попова и Клима в Австралии статус поп-звезд, в то же время журналы и газеты называют Турецкого человеком, который изменил топ-эшелон плавания в Австралии. Но среди всей этой шумихи остается вопрос: как Турецкий и его пловцы это делают?

Ответы, говорит Турецкий, размеренно шагая по бортику бассейна, находятся частично в генетике и частично в технике. Элитные пловцы, как правило, рождаются с определенными преимуществами, такими как сверхэффективный метаболизм. У некоторых пловцов-стайеров, например, сердечно-сосудистая система способна доставлять в два раза больше кислорода к голодающим мышечным клеткам, чем у молодого человека средней подготовки, давая тем самым им преимущество даже при входе в бассейн.

Олимпийские пловцы также имеют тенденцию быть высокими с длинными конечностями. На суше оба пловца Турецкого такие же длинные и долговязые, как и баскетболисты. Рост у Клима 1,91 метров (6 футов 3 дюйма), в то время как Попов при росте 1,97 м (6 футов 6 дюймов) может касаться дна глубокой стороны бассейна Канберры и все еще держать голову над водой. Эта пара создана для плавания. Или как сказал им Турецкий: «У вас есть что-то, данное вам Богом. Вы должны развить это.» Вполне справедливо. Но как?

Есть два способа плыть быстрее, говорит Турецкий: увеличить силу, которую пловцы прилагают, чтобы продвинуть себя в воде, или же уменьшить сопротивление воды. Оба подхода берут свое начало в технике, но он думает, что второй подход, несомненно, лучший.Чтобы продвинуть себя через воду быстрее, вы могли бы, например, увеличить частоту вашего гребка. Но здесь есть проблема, говорит Турецкий. Вы скоро выдохнитесь. Он цитирует отрывок из своей любимой книги, «Плавание рыб» зоолога Джона Виделера из университета Гронингена в Нидерландах, в котором говорится, что потребление энергии в воде увеличивается как куб частоты гребка. Иными словами, удвоение скорости, с которой вы перемещаете руки в воде, требует в восемь раз больше энергии.

Более того, увеличение частоты гребков неизбежно означает укорачивание их длины, что противоречит тому, как ведут себя большинство животных. Когда они хотят двигаться быстрее, они увеличивают расстояние, которое покрывают при каждом движении. Турецкий показывает видеоклипы, как доказательство: лошади, отмечает Турецкий, ускоряются, увеличивая расстояние, которое они покрывают каждым шагом, не увеличивая количество шагов в секунду. Кенгуру поступают так же, прыгая на своих двух ногах. Турецкий считает, что пловцы должны делать то же, что и животные, вытягиваясь как можно дальше вперёд, чтобы получить максимально длинный захват при каждом гребке. Первая золотая медаль Попова на Олимпиаде 1992 года в Барселоне предоставила доказательства, подтверждающие этот подход. Когда он победил пловца — американца Мэтта Бионди, Попов сделал на 50 метров всего лишь 33 гребка, против 36 у Бионди.

Так что, если увеличение частоты гребка — не решение, как насчет более сильного захвата и протаскивания через воду? До 1980-х годов пловцы и их тренеры был сосредоточены на силе. Они черпали вдохновение из механических моделей, таких как пропеллеры и гребные винты. У типичного пловца были плечи, как у болгарского тяжелоатлета, и упор делался на многокилометровые тренировочные сессии, как утверждает небезызвестный тренер Сесиль Колуин, автор «Плывя в 21 столетие» (Swimming into the 21st Century). Наука о биомеханике «была неправильно сосредоточена на эмуляции действий механических винтов вместо механизмов, более похожих на естественный полёт и продвижение рыб», писала она.

Турецкий согласен с Колвином, по причинам, в основе которых лежит физика. Гидродинамика говорит нам, что сопротивление зависит от формы и трения. Например, дельфины плавают так быстро потому что у них обтекаемая форма и потому, что их кожа создана, чтобы уменьшать трение, останавливая формирование поглощающих энергию вихрей вокруг их тел.

Создание волныУ людей нет ни одного из этих преимуществ. Но настоящим убийцей для пловцов — спортсменов является третий тип сопротивления, который возникает на границе между воздухом и водой — это волновое сопротивление. Движение по поверхности воды неизбежно создаёт волны. С физической точки зрения, пловцы применяют силу к массе воды перед собой, чтобы подняться вверх, сопротивляясь силе тяжести. Это не только лишает пловцов энергии, но и имеет непропорционально больший эффект, чем быстрее они плывут.

Проблема в том, что волновое сопротивление увеличивается пропорционально кубу любого увеличения скорости плавания. И всё становится еще хуже, если пловец делает рывкообразные или неравномерные движения, либо подпрыгивает в воде или колеблется из сторону в сторону, потому что это еще больше расходует энергию впустую, вызывая волны. Из-за этого Турецкий считает, что попытка увеличить скорость, продвигая себя через воду с усилием, бессмысленна за пределами определенной точки. «Больше движущей силы будет вызывать только более высокие волны, но не большую скорость», — говорит он.

Если вы не можете подчинить себе воду, убежден Турецкий, то тогда вам лучше научится избегать ее тормозящего влияния. Для начала, уменьшение трения с водой имеет важное значение. Это одна из причин, почему Клим бреет голову. Форма или очертание также являются важным фактором. Для пловцов это означает предание себе обтекаемого положения благодаря трюкам, таким как давление головы и груди вниз в воду, и перекаты из стороны в сторону с каждым гребком, чтобы сделать более узкий профиль. Чтобы избежать волновое сопротивление, Турецкий призывает пловцов убрать рывкообразность в своем гребке. (Один из других любопытных последствий волнового сопротивления является то, что оно наказывает больше пловцов невысокого роста, чем их более высоких соперников).

Для достижения техники уменьшенного сопротивления пловцы Турецкого тренируются улучшению своего баланса, локомоции и «чувству» воды. Во время тренировки упор делается на качестве исполнения больше, чем на километраж. Его идея состоит в том, что при постоянном повторении точные умелые движения становятся их второй натурой, как рефлексы.

Чтобы этот метод правильно сработал, на тренировках требуется уделить особое внимание деталям. «Если вы не можете сделать это абсолютно правильно, не делайте этого вообще,« — говорит Турецкий. Он предпочел бы, чтобы его пловцы сделали немного движений правильно, чем много движений неправильно. Турецкий и его пловцы говорят терминами «мышечной памяти».

Очень много времени тратится на правильную технику, так что по олимпийским стандартам, у Клима, Попова и остальных членов отряда Турецкого относительно неспешные тренировки, хотя они все еще плавают около 70 километров в неделю. Посторонним его методы кажутся странными. Американский тренер, Билл Ирвин, однажды сказал журналисту: «Попов выполняет длинные сеты с педантично точными гребками и с неизменно красивой плавностью. За все три недели я не увидел у него ни одного заплыва, чтобы тот выглядел напряженно».

Делайте это медленноЧасть того, что мы видели, — это метод «сверхмедленного плавания» Турецкого. Турецкий демонстрирует это, прохаживаясь по своему офису в преувеличенно замедленном темпе. Двигаясь очень медленно, он должен сосредоточиться на точном положении каждой мышцы. Баланс становится необходимым. «Люди становятся более неустойчивыми, когда двигаются очень медленно и они должны постоянно переносить свой вес, чтобы оставаться в равновесии», — говорит он. То же самое применительно и к бассейну, и когда пловцы могут двигаться плавно на очень медленной скорости, то они могут двигаться более плавно и на высокой скорости.

Сверхмедленное плавание также заставляет пловцов сосредоточиваться на вытягивании своей руки как можно дальше для получения максимальной длины на каждом гребке. И это улучшает способность пловца расслабляться на более высокой скорости. Когда вы абсолютно уверены, что ваши руки и ноги будут в нужном месте в нужное время, то во время гонки — меньше безумных движений и меньше тратится энергия. Расслабление часто упускается из виду, но великий американский пловец Джонни Вайсмюллер один раз сказал, что «самая великая тайна плавания кролем — это расслабление на максимальной скорости». (Вайсмюллера лучше всего помнят сегодня благодаря его голливудским представлениям Тарзана, но когда пришел Попов, он остался единственным пловцом, который выиграл две золотые медали на дистанции 100 метров вольным стилем на двух Олимпиадах подряд.) Турецкий уточняет: «Не все мышцы включаются одновременно. В мышцах проходят волны сокращения и расслабления одновременно.» Умение расслаблять мышцы, которые не используются, сохраняет энергию и предотвращает утомление.

Тренировка на низкой скорости также помогает пловцу отточить самое важное интуитивное «чувство» воды, чтобы предвосхищать, управлять и манипулировать её потоком. Пловцы превращаются в мистиков, когда описывают эту способность, подобно художникам, описывающим «глаз Бога» при рисовании. Для пловца «чувствовать», знаете ли, это когда вы правильно захватили воду ладонью и протащили свое тело вперед с минимальным сопротивлением.

Если сверхмедленное плавание не помогает развить это чувство, Турецкий пробует противоположный подход, используя свою буксировочный тренажер. Он тянет пловцов через воду на высокой скорости, таким образом, они получают усиленное ощущение того, что происходит, когда они правильно располагают свои руки и ноги. Это все равно, что высунуть вашу руку из окна движущегося автомобиля, когда ваша ладонь держится вертикально, вы чувствуете, как сопротивление ветра толкает ее назад. Поверните её на 90 градусов и ваша рука ножом пройдет через воздух.

Методы Турецкого предназначены для оптимизации того, что он называет «три „Р“»: частота гребка, расслабление и ритм (от англ. stroke range, relaxation и rhythm. Прим.переводчика). Ритм важен для снижения рывкообразности в воде. Когда рука пловца в кроле входит в воду, его или её тело ускоряется, но при выходе из воды тело замедляется. Подобно одноцилиндровому двигателю это приводит к неравномерному продвижению. Чем больше изменений, тем больше энергии тратится впустую.

Чтобы двигаться на постоянной скорости, одна рука всегда должна входить в воду, в то время когда другая выходит, так что движение больше похоже движение двухцилиндрового двигателя, где один поршень двигается, а другой в это время восстанавливается. Чтобы руки двигались синхронно, Турецкий заставляет своих пловцов практиковать «байдарочный манёвр», в котором они стоят у бассейна с двухлопастным веслом для каноэ и выполняют воображаемую поездку. Попов показывает, как во время заплыва, его одна рука всегда остается противоположной другой. Опять же, пловцы Турецкого практикуются таким образом до тех пор, пока эта техника не станет их второй натурой.

Эти необычные упражнения и методики тренировок, кажется, окупаются. Пловцы Турецкого не тратят много энергии для создания волн. Дополнительно доказывая его успех, исследование Сергея Колмогорова, научного руководителя российской сборной, показало, что плавная техника Попова позволяет ему потреблять энергии на 30 процентов меньше, чем у других пловцов, двигающихся на той же скорости.

Турецкий надеется еще больше улучшить технику его пловцов. «Я думаю, что Майкл [Клим] будет выглядеть лучше со временем. Он еще учится, по-прежнему растет. Я борюсь за красивую технику», — говорит он. «Красота и совершенство очень близки.»Даниил Дроллетт является внештатным научным писателем в Австралии, на стипендии Фулбрайта.

Похожее

swimsimple.ru

Скорость - пловец - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Скорость - пловец

Cтраница 1

Скорость пловца относительно воды равна v, скорость течения реки и. Под каким углом х к течению реки должен двигаться пловец, чтобы перемещаться строго перпендикулярно к течению реки. [1]

Пусть скорость пловца в стоячей воде v метров в минуту, скорость лодки ( скорость течения реки) vi метров в минуту. Тогда скорость пловца по течению ( v v2) метров в минуту, его скорость против течения ( v - vz) метров в минуту. [2]

В качестве неизвестных удобно выбрать скорости пловцов и расстояние АС. [3]

Оценим теперь качественно картину волн в зависимости от скорости пловца. Если пловец барахтается на месте, он создает концентрические кольца волн. Если он движется, то волны сгущаются в том направлении, куда он плывет, и разрежаются в противоположном направлении. [4]

Человек переплывает реку шириной 100 м по прямой, перпендикулярной ее берегам. Скорость пловца относительно берега 0 3 м / с, скорость течения 0 4 м / с. Какое расстояние преодолевает пловец относительно воды. [5]

Пловец переплывает канал шириной 200 м с прямолинейными берегами и возвращается обратно через 10 мин, очутившись на 300 м от места старта. Определить величину и направление скорости пловца относительно берега, если пловец все время держит курс перпендикулярно к берегам канала. [7]

Пловец переплывает канал ширины 200 м, имеющий прямолинейные берега, и возвращается обратно через 10 мин, очутившись на расстоянии 300 м ниже по течению от места старта. Найти модуль и направление скорости пловца относительно берега, если пловец все время держит курс перпендикулярно к берегам канала. [8]

Почему некоторые плавательные бассейны называют быстрыми. Могут ли глубина бассейна, различные канавки для стока воды по его краям и химические добавки к воде существенно влиять на скорость пловца. [9]

Они совпадают, потому что и задачи фактически совпадают, если не делать различия между письмами и волнами, пловцом, удаляющимся от поплавка, и поездом, удаляющимся от Ленинграда. При этом скорость поезда заменяет скорость пловца, скорость самолета - скорость волн. Поплавок впереди пловца получает волны чаще, чем пловец их создает, так же как ваш владивостокский друг получает письма чаще, чем вы их посылаете. [10]

А Эта задача является продолжением предыдущей. Как меняется частота колебаний поплавков, если меняется скорость пловца. Будем при этом предполагать, что частота взмахов рук остается прежней, а скоростью пловец управляет за счет того, что делает взмахи более или менее энергичными. [11]

Страницы: 1

www.ngpedia.ru

Скорость плавания движения рыб под водой

Скорость плавания рыбы в воде пропорциональна частоте и амплитуде колебаний тела и хвоста и укладывается в рамки определенных математических уравнений. Например, для карася, ельца и форели предельная скорость плавания v=(1/4)[L(3f-4)], где L - длина тела; f- частота колебаний тела (хвоста).

Несмотря на то что вода является более плотной средой по сравнению с воздухом, рыбам удается достичь очень высоких скоростей (км/ч):

Рыба-меч 130

Голубой марлин 90

Голубой тунец 80

Терпуг 70

Голубая акула 60

Атлантический лосось 40

Естественно, что для обеспечения таких скоростей природа наделила рыб рядом морфологических, гидродинамических и метаболических приспособлений. Поскольку предельные абсолютные скорости рыб зависят от их чиненных размеров, специалисты предлагают использовать для сопоставления скоростных возможностей рыб относительный показатель - коэффициент скорости: Этот коэффициент характеризует скорость рыбы, равную числу ее корпусов (длин) в секунду. Тогда все виды рыб можно классифицировать, как минимум, шестью категориями (табл. 5.4). Понятно, что рыбы с одинаковыми максимальными скоростями движения, но с различной длиной тела согласно этой классификации могут относиться к разным категориям.

5.4. Коэффициент скорости разных видов рыб

Категория	Вид рыб	Скоростная характеристика	Kv
1	Меч-рыба, тунцы	Очень быстро плавающие	70 и более
2	Скумбрия, лосось, акулы	Быстро плавающие	60-30
3	Кефаль, треска, сельди	Умеренно быстрые	30-20
4	Сазан, лещ, карп, плотва	Умеренно небыстрые	20-10
5	Бычки, сомы	Медленно плавающие	10-5
6	Луна-рыба, морской конек	Очень медленные	Менее 5

Рыбы, у которых изгибы тела затруднены, используют для передвижения плавники (см. рис. 5.13). Плавники совершают либо волнообразные (ундулярные), либо гребковые движения. При этом скат и морской конек используют грудные, угорь - анальный, а кузовок - хвостовой плавники.

Следует принимать во внимание и то, что многие виды рыб при относительно небольших крейсерских скоростях движения могут развивать высокую бросковую скорость (например, щука, акулы). При небольшой крейсерской скорости (1-4 L/C) во время скоротечного броска рыбы доводят скорость своего перемещения до 30-70 L/C.

Для уменьшения гидродинамического сопротивления рыбы применяют две тактические уловки. Во-первых, они сохраняют ламинарность обтекающего потока по всей длине тела от головы до хвостового плавника. Достигается это сглаживанием неровностей тела. У активных пловцов даже глаза могут быть закрыты жировыми веками, создающими своеобразные обтекатели. Все плавники, за исключением хвостового, прижимаются к телу, а у тунцов даже убираются в специальные желоба и впадины тела.

Многие рыбы при движении с большими скоростями переходят на так называемое пассивное дыхание. При этом вода как бы самотеком проходит через ротовую полость и жабры. На выходе из жаберного аппарата вода не создает турбулентных завихрений как у малоподвижных видов при активном прокачивании воды через жабры, а ламинируется.

Снижение сопротивления достигается и за счет снижения трения тела о водную массу. Этому способствуют эластические свойства кожи, чешуя и кожная слизь. В опытах со щукой искусственное удаление слизи с ее тела повышало гидродинамическое сопротивление на 50%. Слизь выступает главным фактором ламинирования обтекающего тело водяного потока у таких рыб, как угри и сомы. Эти рыбы не отличаются высокой скоростью плавания, но способны на короткие броски с высокой стартовой скоростью, что требует ламинирования потока. Однако у быстрых рыб - тунцов и акул - слизи на коже очень мало и кожа имеет шершавую, а не гладкую поверхность.

Подмечено, что размер и распределение чешуи по телу также связаны с гидродинамическими характеристиками рыбы. Наличие чешуи на туловище препятствует образованию складок кожи при мышечных сокращениях, т. е. сохраняет обтекаемость тела рыбы. Крупная чешуя обычна для малоподвижных рыб с коротким, но высоким телом. Мелкая чешуя характерна для рыб с вытянутым телом, совершающих угревидные движения. Лучшие пловцы среди рыб имеют среднюю и мелкую чешую, причем у последних чешуя может вообще отсутствовать в наиболее гибкой части хвостового стебля.

Следует признать, что способность рыб к снижению гидродинамического сопротивления до сих пор остается во многом загадочным явлением природы. Физические методы измерения сопротивления тел живых и мертвых рыб показали, что у живых рыб гидродинамическое сопротивление значительно ниже. Для поддержания скорости движения 4 L/C живая рыба затрачивает энергии в 2 раза меньше ожидаемой расчетной величины. Предполагают, что решающая роль в преодолении гидродинамического сопротивления принадлежит особым свойствам живого тела - мышечным сокращениям и взаимодействиям кожных покровов с водяными потоками.

Кроме того, живые рыбы умело используют энергию вихревых потоков воды, возникающих при каждом резком изгибе тела. В интересных опытах М. V. Rosen рыб помещали в сосуд, заполненный водой и слоями молока. Оказалось, что при каждом движении тела или хвоста рыбы в области жабр возникают местные водовороты. Рыба движется вдоль дорожки ("дорожка Кармана"), состоящей из водяных завихрений. Тело рыбы получает дополнительную энергию ускорения при контакте с каждым завихрением, так как завихрение слегка подталкивает тело рыбы по оси движения. Это явление описано не только у рыб, но и у всех подвижных водных животных от насекомых до дельфинов. Особенно эффективно используются водяные вихри животными при движении в плотной стае. Частота изгибов тела рыб, или ундуляция, довольно высока (табл. 5.5). Она в основном и определяет относительную скорость рыб. Чем чаще рыба совершает изгибы тела, тем большую скорость она развивает.

5.5. Максимальная ундуляция некоторых видов рыб

Вид рыб	Длина тела, см	Ундуляция, Гц
Тунец	100	30

Карп	25	10
Вьюн	20	10
Бычок	15	20
Гольян	7	15
Колюшка	7	15
Хамса	12	30
Тиляпия	21	12

Физики добавляют к уже отмеченной способности рыб снижать гидродинамическое сопротивление еще и способность сохранять энергию при импульсном характере движения.

В соответствии с этим законом при волнообразном и импульсном движении тела в воде импульсный характер движущей силы распространяет в воде свое действие на движущееся тело и при расслаблении скелетной мускулатуры рыбы. Этот эффект дополняется вихревым потоком, возникающим позади рыбы.

Исследования показали некорректность сопоставления движения рыбы и неживых физических тел в воде. В физиологии известен так называемый "парадокс Грея". Еще в 30-е годы американский исследователь Дж. Грей при сопоставлении расчетных энергетических затрат, необходимых для движения в воде дельфина, с реальными затратами энергии животного обнаружил парадоксальное явление. Для движения со скоростью 40 км/ч дельфину длиной 180 см необходимо развить мощность не менее 2,5л. с. Реально дельфин не способен развить мощность даже в 0,5 л. с.

Подобный парадокс обнаружен и у рыб. Например, лососи не обладают необходимыми энергетическими и мощностными ресурсами для нерестовых миграций. В действительности лосось при миграциях затрачивает энергии в несколько раз меньше по сравнению с идеальной физической (неживой) моделью. Коэффициент полезного действия энергетических затрат, расходуемых на двигательные усилия у рыб, в разных экспериментах оценивается 60-90%. Максимальный КПД зарегистрирован при скоростях движения от 1 до 8 L/C. Удельная мощность, развивается при этом рыбой, составляет около 8 Вт/(кг o с). Интересно, что при быстром плавании или резком броске обмен энергии возрастает в 2-7 раз по сравнению со стандартным обменом на фоне большой кислородной задолженности. Величина кислородного долга оценивается в 45 % величины стандартного обмена и ликвидируется в течение нескольких часов относительного покоя.

Неожиданно высокая мощность скелетной мускулатуры рыб отчасти объясняется повышением температуры тела во время движения. Так, у тунцов разница между температурой воды и температурой тела составляет 5-13 °C. Однако, оставаясь пойкилотермными животными, рыбы проявляют большую зависимость от температуры окружающей среды. Показано, что максимальную скорость движения каждый вид рыбы проявляет в определенных температурных диапазонах. Для нерки температурным оптимумом является температура воды 15 °C. Только при этой температуре она развивает крейсерскую скорость 5 L/C в течение 1 ч движения. Как понижение температуры воды до 10 °C, так и ее повышение до 20 °C снижает скоростные возможности рыбы.

Подобная закономерность обнаружена и у других видов рыб - карася, пикши, нототении, но в другом температурном диапазоне, зачастую очень узком. Например, нототения наиболее активна при минус 1,8 °C и уже при 2 °C прекращает движение.

Влияние температуры окружающей среды на крейсерскую скорость рыб осуществляется через обмен веществ и изменение вязкости воды в зоне контакта с кожными покровами рыбы.

У рыб с хорошо выраженным бросковым характером двигательной активности несколько другие свойства. Бросковые скорости остаются высокими в широком диапазоне температур, что увязывают с некоторым прогревом мышц при броске. Двигательная активность рыбы зависит и от некоторых дополнительных факторов. Так, предельные скорости движения у большинства рыб с хорошим зрением достигаются лишь при достаточном уровне освещенности. Более того, у рыб при этом возникает потребность в зрительных ориентирах. Например, у верховки увеличение зрительных ориентиров с 0 до 50 на 1 м пути сопровождалось ростом линейной скорости движения с 32 до 47 см/с.

Влияет на скорость движения и гидрохимический состав воды. Так, снижение концентрации кислорода в воде с 2 до 1 мг/л сопровождалось снижением скорости движения с 3 до 1 L/C, т. е. в 3 раза. Еще большей чувствительностью к содержанию кислорода в воде отличается форель. Уменьшение концентрации кислорода в воде с 2,5 мг/л всего на 0,5 мг/л сопровождается четырехкратным падением крейсерской скорости рыбы.

Скорость и характер движения рыбы меняются при изменении солености, осмотического давления, содержания диоксида углерода в водной среде. Скорость движения зависит и от физиологического состояния рыбы. Так, критические скорости движения леща после нереста уменьшаются в 3-5 раз. Лососи с незрелыми половыми продуктами (1-3-я стадия зрелости) развивают большую скорость и проявляют большую выносливость, чем рыбы перед нерестом. Отмечены половые различия в скоростных возможностях рыб одного вида. Самцы развивают более высокую скорость по сравнению с самками. У стайных рыб изоляция отдельной особи меняет характер двигательной активности. При этом крейсерская скорость и выносливость уменьшаются, а бросковые скорости могут увеличиваться.

Известно и влияние сытости (голода), наличия (отсутствия) течений на двигательную активность рыб, причем эти влияния различны. Голодные рыбы более активны по сравнению с сытыми, однако предельные крейсерские скорости выше у сытых рыб.

biofile.ru

Джон Делвз. Полное погружение. Как плавать лучше, быстрее и легче

Сопротивление способствует достижению результатов в тренажерном зале, но служит помехой в других видах спорта. Если вы пытались преодолеть встречный ветер, катаясь на велосипеде, то вам понятно, почему были изобретены обтекаемые шлемы, «лежаки» (аэродинамические рули) и даже флягам для воды постарались придать наиболее компактную и обтекаемую форму. Чем меньше лобовое сопротивление воздуха, тем легче и быстрее движение. Напомню: в плавании мы передвигаемся в среде, почти в тысячу раз более плотной, чем воздух! Несмотря на сравнительно невысокие скорости в воде, создание обтекаемой формы чрезвычайно важно. Все эффективные пловцы (как правило, они же и самые быстрые) инстинктивно чувствуют, как правильно расположить свое тело в воде, чтобы скользить по ней с наименьшими усилиями. Я беседовал с доктором Риком Шарпом, директором Международного исследовательского центра водных видов спорта в Колорадо-Спрингс, и он сообщил об интересных результатах одного исследования, неожиданных даже для специалистов. «Мы обнаружили, что сильнейшие пловцы производят меньшую движущую силу, чем пловцы “второго эшелона”. Совершенно очевидно, что их организм способен производить больше энергии, но для быстрого плавания она им не требуется». Другими словами, они побеждают за счет обтекаемой формы тела, а не за счет более мощного гребка. Сильнейшие пловцы шли к этому долгим путем проб и ошибок. Ирония заключается в том, что секрет их успеха всегда лежал на поверхности. Этот факт поражает многих учеников, которые приходят на мои занятия, рассчитывая подтянуть свою технику, со словами: «Я учился плавать в пятидесятые, а с тех пор все стили сильно изменились». Они удивляются, когда я им объясняю, что хорошая техника плавания – это не рюшечки и оборочки, которые завтра выйдут из моды и заменятся чем-то новым. Это принципы эффективного плавания, основанные на вечных законах физики и биомеханики. Они были открыты давно и использовались морскими инженерами для постройки кораблей, но не применялись в практике обучения плаванию, поэтому и кажутся новыми. За нас все уже рассчитали ученые. Нам нужно лишь приложить их знания о движении судов в воде к принципам движения человеческого тела в бассейне. Основных правил быстрого движения в воде (применительно к человеку) всего три: • сбалансировать положение в воде; • вытянуть тело; • плыть на боку[9]. Каждый раз, когда ко мне приходит пловец и просит дать ему совет по улучшению техники работы ног, я вспоминаю свой первый опыт катания на роликовых коньках. В духе времени я решил научиться кататься на роликах. Меня привлекла возможность отличной аэробной тренировки на воздухе. Однако на первом катании я испытал жестокое разочарование. Уже через пятнадцать минут я вынужден был пойти домой, с такой силой меня беспокоила тянущая боль в пояснице. Очень странно, подумал я. Ведь работать должны были только мои ноги. Я поставил задачу преодолеть трудности и накачать слабые мышцы поясницы, понемногу увеличивая проезжаемое расстояние. Я считал, что именно они несут наибольшую нагрузку при катании. Однако в следующий раз я понял, что дело не в мышцах, а в моей неудобной позе. Некоторые, как я заметил, катались плавно, мягко скользя из стороны в сторону на приличной скорости. Другие выписывали кренделя и двигались рывками. Наблюдая со стороны, я осознал, что разницу в катании определяла не сила мышц спины и ног, а правильное положение тела. Опытные роллеры знали, как правильно расположить центр тяжести и в какой момент переносить вес с одной ноги на другую. Как все начинающие, я не сразу освоил эту технику. При весе в 90 килограммов я не мог постоянно удерживать равновесие и, чтобы не упасть, активно нагружал мышцы поясницы. Со временем мышцы, естественно, укрепились бы. Из простого неумехи я превратился бы в сильного неумеху. Поэтому обучение катанию на роликах надо начинать именно с правильного положения тела. Многие не слишком успешные пловцы совершают такую же ошибку. Они знают, что их ноги лежат слишком низко под поверхностью воды. Порой они даже понимают, что это не только самая распространенная ошибка, но и самая большая причина «утечки» энергии. Тогда они берут доску для плавания и хмуро начинают наматывать бесконечные круги в надежде, что подобная тренировка укрепит их слабые мышцы ног. Но ноги-то здесь ни при чем! Слабый удар ногами – не та причина, по которой они медленно плавают. Дело в неправильном положении тела, как при катании на роликах. Различие лишь в том, что в бассейне баланс легко исправить. После чего пловцы с радостью обнаруживают, что для того, чтобы держать правильное положение в воде, им почти не приходится работать ногами. Но правильное положение в воде не врожденный навык, его приобретают с практикой. Человеческое тело не приспособлено к естественному нахождению в водной среде. В процессе эволюции мы адаптировались к жизни на суше, наши длинные ноги и низкий центр тяжести обеспечивают нам равновесие и движение. Выше пояса у нас, образно говоря, много объема, но мало веса, так как легкие, по сути, представляют собой баллоны, наполненные воздухом. Таким образом, мы плавучие в верхней части, а внизу тяжелы как камни. Совершенно естественно, что наша более длинная и тяжелая нижняя половина тела постоянно тянет нас ко дну. Если быстро перебирать ногами в воде, чтобы компенсировать то, какими создала нас природа, можно быстро утомиться. Хуже того: это бесполезно, поскольку тормозит вас именно неправильное положение тела в воде. Замечу, что такого рода техника плавания приводит к плохим результатам и в триатлоне, так как вряд ли вы хотите участвовать в велогонке и беге с трясущимися от усталости ногами. Вам нужен способ держать бедра выше. Такой способ есть. Я называю его «давлением на поплавок». Представьте себе, что происходит, когда пляжный мяч вдавливают в воду. Совершенно верно, вода выталкивает его обратно. У человека есть такой же плавучий «мяч» – грудная клетка. Это и есть ваш поплавок. Вдавите свой «поплавок» в воду, и вода начнет его выталкивать. Продолжайте давить, и вода вытолкнет наверх ваши бедра. Это ровно то, что нужно. Вместо того чтобы колотить ногами по воде, вы просто позволяете воде поднимать бедра к поверхности. Тело в воде можно сравнить с детскими качелями, где точка опоры находится между поясницей и грудиной. И вы можете удерживать баланс, используя голову в качестве противовеса бедрам. Длинная и тяжелая часть тела будет стремиться утонуть. Но используйте вес на противоположной стороне, и вы достигнете баланса. Представьте себе, что через ваше тело по центру проходит металлический стержень от макушки до пояса. Если держать его ровным, то ваши бедра будут подниматься к поверхности. Согните его, например, подняв голову для вдоха вместо того, чтобы повернуть ее вместе с корпусом, и ноги снова потянет вниз. В главе 8 описаны несколько упражнений на развитие техники «поплавка», которые позволят довести ее до автоматизма. Кроме того, вы начнете плавать, словно спускаясь с горки, опираясь на грудь по ходу движения. После небольшой практики вам станет понятно, что, оказывая давление на «поплавок», вода естественным образом будет поддерживать нижнюю половину тела. Неожиданно ставшие более легкими ноги будут без усилий скользить у поверхности воды. Вы словно покатитесь вниз с горки. Рис. 3 наглядно демонстрирует разницу между положением тела, когда его нижняя часть тонет (бедра утоплены, голени «болтаются» внизу), и положением, когда вы держите баланс, надавливая на «поплавок».

Рис. 3 Я не обещаю, что все у вас получится сразу. Менее плавучим пловцам (обычно с жилистым телосложением бегунов или триатлетов) бывает сложнее все время держать бедра у поверхности воды. Если у вас подобное телосложение, то ваше тело естественным образом будет опускаться на несколько сантиметров в воду. Не пытайтесь висеть в воде как пробка. Вы должны занять почти горизонтальное положение, вытягивая бедра и ноги вдоль поверхности воды. Это значительно уменьшит сопротивление воды. Попробуйте, и вы увидите, как это повлияет на вашу скорость. Однако самое большое преимущество правильного положения тела необязательно связано с прорывом в скорости. Более вероятно, что вы будете просто раскрепощеннее чувствовать себя в воде. Как только вы ощутите, что давление на «поплавок» позволяет воде держать бóльшую часть вашего веса, плавать станет намного легче. В таком состоянии можно достичь удивительных результатов. Например, один из моих учеников, Дон Уолш из Нью-Джерси, в возрасте 52 лет превратился в такого искусного пловца, что проплыл 9 часов подряд без устали, соревнуясь в заплыве вокруг Манхэттена. Он утверждает, что все это время чувствовал себя превосходно и нисколько не устал.

Вытянутое тело – лучшая скорость

Когда я только начинал работать тренером, у меня в группе занимались два талантливых спортсмена, которые прощали мне мою неопытность. Скорее я сам учился у них. Первое, что бросилось мне в глаза, была их необыкновенная легкость движений, не зависевшая от темпа плавания. Я и прежде наблюдал эту особенность у более опытных пловцов, но в этот раз меня поразило, что в воде они выглядели существенно выше остальных пловцов. По моим многолетним наблюдениям, высокотехничные пловцы так и выглядят в воде – выше своего реального роста. Опытный пловец ростом 178–179 см в воде выглядит выше, чем новичок ростом 187–189 см. Опытные пловцы действительно плавают, вытягивая тело вперед, и поэтому плывут быстрее. Эта техника базируется на фундаментальном принципе, который кораблестроители использовали веками, и ей может овладеть любой. В 1830-х годах корабли ходили исключительно под парусами. И скорость напрямую зависела от формы корпуса судна. Английский морской инженер Уильям Фруд много экспериментировал со скоростью на судах различной формы. Он открыл, что при прочих равных условиях сопротивление корабля воде уменьшается по мере увеличения его длины по ватерлинии. Другими словами, чем длиннее корпус судна, тем быстрее и легче его ход. Число Фруда, позволяющее рассчитать сопротивление воды движению судна, до сих пор используется для моделирования потенциальной скорости кораблей разной конструкции. Характеристикой сопротивления судна является отношение скорости к его длине. Такой же принцип применим для движения пловцов. С точки зрения морских инженеров, наше тело наряду с яхтами или каноэ представляет собой движущееся тело, нарушающее поверхность водной среды. Оно подчиняется законам физики. Если судно с большей длиной корпуса показывает бóльшую скорость, то и более высокие спортсмены будут плавать лучше. Так оно и происходит. На стометровой дистанции вольным стилем, главной дистанции спринтеров, в среднем побеждают высокие пловцы ростом 198–199 см. Существует ряд технических приемов, позволяющих занимать более вытянутое положение в воде независимо от роста. Это подтверждается математическими расчетами, и их важно понять для своей же пользы. Например, возьмем гипотетического пловца ростом около 183 см, проплывающего милю за 25 минут. Предположим, что он стал принимать гормоны, способствующие росту, и вырос до 270 см. Без дополнительных тренировок, только благодаря своему росту, в соответствии с числом Фруда он теперь сможет проплыть милю всего за 18 минут! Прекрасно. Но как быть, если ваш рост составляет «всего» 180 см и после тридцати лет вы больше не растете? В том-то все и дело, что в воде вы можете «вырасти» до 270 см, просто подняв и распрямив руку над головой. Максимально вытягиваясь в каждом цикле гребка, вы увеличиваете число Фруда и соответственно скорость своего плавания без дополнительных энергетических затрат. Вот простой эксперимент для подтверждения сказанного. Под водой оттолкнитесь от стенки бассейна с максимальной силой, с руками, вытянутыми вдоль тела, и проплывите как можно дальше под водой. Попробуйте сделать то же самое с вытянутыми руками впереди головы и сравните обе дистанции. Приведу один технический прием для вытягивания тела, которому меня научил мой коллега Билл Бумер. Он называется «плавание в передней четверти». На рис. 4 примем поверхность воды в качестве оси Х, а воображаемую линию от точки плеча, перпендикулярную поверхности воды, – в качестве оси Y. Оси разделяют плоскость на 4 квадранта (четверти), при этом передние четверти находятся впереди плеч и под водой.

Рис. 4 Плавание в передней четверти означает постоянное присутствие одной руки в передней четверти (естественно, что в начале гребка там находятся обе руки). По сути, это практика плавания с вытянутыми руками, которые удлиняют тело вдоль продольной оси, то есть фактически увеличивают рост. Пока правая рука находится в передней четверти, левая выполняет гребок, и наоборот. Руки постоянно сменяют друг друга в передней четверти. Отставание в долю секунды может сильно изменить число Фруда. Думаете, это очевидно? Вовсе нет. Практически все пловцы начинают с плавания в задней четверти. Потому что легко попасть в ловушку, рассуждая следующим образом: «Я двигаюсь вперед при помощи рук, которые загребают воду назад. Чем быстрее руки двигаются назад, тем мощнее поступательное движение и выше скорость. Движение с вытянутыми вперед руками будет меня тормозить!» К сожалению, идея плавания в передней четверти не пришла мне в голову раньше. В молодости мне требовалось 24–25 гребков для преодоления дистанции, которую сейчас, в возрасте 50 лет, я проплываю за 14–15 гребков. Короткий быстрый гребок был серьезной технической помехой. Некоторые люди плавают в задней четверти намеренно. Но многие и не умеют плавать иначе. Как только их руки оказываются в передней четверти, они опускают их вниз и назад. Это так называемые «тяжелые» руки, они служат опорой большого веса тела, который при лучшем балансе распределялся бы по-другому. Таким образом, нельзя плавать в передней четверти без достижения правильного положения тела в воде. Но независимо от того, плаваете вы в задней четверти намеренно или нет, плавание в передней четверти не придет к вам естественным путем. Вы должны осмыслить происходящее и начать осознанно тренироваться, закрепляя навык в полной уверенности, что эта техника будет способствовать лучшим, более быстрым и эффективным результатам. Выполняемое технически правильно, плавание в передней четверти приведет вас к новому пониманию роли рук во время плавания. Неожиданно вы осознаете, что использование рук в качестве удлинителей тела более эффективно, чем использование их просто в качестве инструмента для проталкивания воды назад[10]. Поняв это, вы сможете «вырасти» сразу несколькими способами. Во-первых, вытягивайте руки перед началом гребка. Для этого необходимо максимально вытянуть тело. Представьте себе, что вам надо дотянуться до предмета в самом дальнем углу самой верхней полки. В воде важно вытягивать руки вперед, а не вниз. Для некоторых это не так просто: как только их руки оказываются в воде, срабатывает выработанная годами привычка опускать руки ко дну. В этом случае я прошу их представить, что им нужно дотянуться до противоположного бортика бассейна. Тогда и мышцы начинают работать по-другому: рука проносится мягко, красиво и вытягивается далеко вперед. Вслед за ней и тело начинает скользить более легко. Не торопитесь. Не спешите загребать. Оставьте вашу руку в вытянутом положении, перед тем как начать гребок. Если поможет, можно проговаривать: «Вкладывание, вы-тя-ги-ва-ни-е, пауза, захват». Пусть ваша рука свободно вытянется вперед на максимальное расстояние перед началом гребка. Во-вторых, вытягивая руки, почувствуйте их легкость. Они должны быть практически невесомыми, тогда они лучше удлиняют тело. Если вы применяете вышеописанную технику «давления на поплавок» и уравновешиваете голову и бедра, то, скорее всего, ваши руки невесомы. Но большинству пловцов требуется найти нужный баланс в воде. Перед занятиями в бассейне им следует обратить внимание на упражнения, приведенные в главе 8. Выполняя упражнения, вы поймете, что чувство тяжести в руках обычно появляется в двух случаях.

thelib.ru