Pływanie - teoria.pdf - Pływanie materiały - Homun

FIZYCZNE WŁAŚCIWOŚCI ŚRODOWISKA WODNEGO

1.Ciśnienie.

Jeżeli na powierzchnię q działa siła F prostopadle do tej powierzchni i równomiernie na całą

powierzchnię, to taką wielkość skalarną możemy nazwać ciśnieniem. Ciśnienie to zależy od

gęstości wody i wysokości mierzonej od powierzchni cieczy. Ciśnienie jest to iloczyn

wysokości, gęstości wody i siły ciężkości.

2.Gęstość i ciężar właściwy.

Przez gęstość ( masę właściwą ) i ciężar właściwy rozumiemy masę i ciężar odniesione do

jednostki objętości.

Ciężar właściwy powietrza wynosi w normalnych warunkach ciśnienia i temperatury

1000kG/m 3 , a ciężar powietrza 1,22kG/m 3 .

Woda jest około 820 razy gęstsza od powietrza i ten podstawowy parametr będzie w głównej

mierze determinował zarówno zachowanie się ciała człowieka w wodzie zarówno w

odniesieniu do czynności fizjologicznych, jak i ruchowych człowieka.

3.Przewodnictwo cieplne.

Przewodnictwo cieplne wody jest ponad 28-krotnie, a pojemność cieplna 4-krotnie większa

niż powietrza.

Przewodnictwo cieplne wody wynosi 57kcal/m 2 /h/cm/ C.

CHEMICZNE WŁAŚCIWOŚCI ŚRODOWISKA WODNEGO

Podstawowym i zarazem najczęstszym kryterium oceny jest przejrzystość wody, która w

wodzi czystej dochodzi do kilku metrów, zaś w zanieczyszczonej sięga zaledwie kilku

centymetrów. Właściwości chemiczne wody mogą zatem w znacznym stopniu wpływać na

efekty nauki pływania, nurkowania i innych zadań wykonywanych w wodzie, jak również

pośrednio rzutować na bezpieczeństwo kąpiących się w niej ludzi.

PŁYWALNOŚĆ CIAŁA CZŁOWIEKA

Pionową siłę naporu wypadkowego cieczy na zanurzone w niej ciało nazywamy wyporem .

Wielkość tej siły, zwróconej przeciwnie do siły ciążenia, równa jest ciężarowi cieczy

wypartej przez zanurzone ciało. Zależność ta znana jest jako prawo Archimedesa:

„Ciało zanurzone w cieczy traci pozornie na ciężarze tyle, ile waży ciecz przez to ciało

wyparta” . Ciało stałe zanurzone w cieczy może pozostać w stanie równowagi, jeśli jego

ciężar równy jest ciężarowi wypartego płynu. Suma sił zewnętrznych ( wypór + ciężar 0 jest

wówczas równa 0. Stanie się tak, jeśli ciężar przypadający na jednostkę objętości ciała stałego

będzie równy ciężarowi właściwemu płynu. W przypadku ciał zanurzonych w cieczy

równowaga ciała ustali się dopiero po jego częściowym wynurzeniu. Taki stan równowagi

ciała stałego, poddany jedynie działaniu sił ciążenia i sił hydrostatycznych, kiedy

powierzchnia swobodna cieczy przecina to ciało, nazywa się pływaniem ciała.

Pływalnością będziemy nazywali zdolność człowieka do utrzymywania się na powierzchni

wody przy wyłącznym wykorzystaniu siły wyporu. Pływalność uzależniona będzie od

gęstości wody, w której ciało się znajduje. Pływanie ciała na powierzchni wody zachodzi

wówczas, gdy gęstość ciała, czyli stosunek jego ciężaru do objętości będzie mniejsza od

gestości wody. Im większa ta nierówność, tym lepsza będzie pływalność ciała.

Metody określania pływalności ciała człowieka.

 gęstość mięśni 1,05 – 1,05 g/cm 3 ,

 gęstość tłuszczu 0,92 – 0,94 g/cm 3 ,

 gęstość kości 1,7 – 1,9 g/cm 3 .

Gęstość ciała będzie zależna zarówno od zawartości, jak i gęstości poszczególnych

komponentów. Uzyskanie wyników gęstości ciała pozwala na określenie typu budowy,

zawartości tkanki tłuszczowej oraz tzw. Masy suchej – tkanki aktywnej człowieka.

Gęstość ciała jest wypadkową gęstości poszczególnych tkanek.

Metody bezpośrednie obliczania gęstości ciała:

 Metoda densytometryczna, oparta na ważeniu ciała w wodzie ( K.Mies ). W Polsce tę

metodę stosowali Drobny i Witkowski, którzy przy obliczaniu ciężaru właściwego

uwzględnili procentowy udział powietrza zalegającego w płucach w czasie próby

ważenia ciała w wodzie. Aparat do ważenia ciała w wodzie nazywa się densymer.

 Objętość ciała człowieka można także określić na podstawie objętości wody wypartej

przez zanurzone w niej ciało badanego osobnika.

Gęstość ciała waha się w granicach od 1,014 g/cm 3 do 1,069 g/cm 3 u kobiet, zaś u mężczyzn

od 1,034 g/cm 3 do 1,087 g/cm 3 . Średnia wynosi odpowiednio 1,034 i 1,067. Mężczyźni,

głównie dzięki mniejszej zawartości tłuszczu i większej masie mięśni, mają gęstość ciała

większą od kobiet.

Gęstość ciała bez uwzględnienia powietrza zalegającego w płucach oraz powietrza

oddechowego, choć ma bezpośredni wpływ na pływalność ciał w wodzie, nie odzwierciedla

stanu, w jakim najczęściej człowiek znajduje się w wodzie i dlatego możemy ją uważać za

pewną wartość stałą, nazywając ją pływalnością bezwzględną .

Pływalność ciała człowieka będzie wahała się między gęstością minimalną, tzn. przy

maksymalnym wydechu, a gęstością maksymalną, przy minimalnym wdechu.

Głównym czynnikiem determinującym pływalność minimalną będzie ciężar ciała w wodzie,

zaś pływalność maksymalną – zarówno ciężar ciała w wodzie, jak i pojemność życiowa płuc.

Ciężar ciała w wodzie podczas maksymalnego wydechu był u mężczyzn o 2,103 kg większy

niż u kobiet. W trakcie maksymalnego wdechu różnica w pływalności mężczyzn i kobiet

wyraźnie się zmniejszyła do wartości 0,516kg.

Ocena pływalności ciała prostymi metodami:

Aby uniknąć pomyłki, która może wyniknąć z pomyłki spowodowanej małym

doświadczeniem nauczyciela, opracowano proste testy określania pływalności ciała.

Polegają one na ocenie stopnia unoszenia ciała na powierzchni wody bez dodatkowych

obliczeń, dzięki czemu nauczyciel może w krótkim czasie określić zdolność utrzymywania się

na powierzchni wody u wszystkich swoich podopiecznych.

 Metoda szacunkowa polega na określaniu pływalności na podstawie wynurzonych

części ciała ( obu ramion i głowy ), u ćwiczącego znajdującego się nieruchomej

pozycji pionowej z ramionami wyciągniętymi w górę przy maksymalnym wdechu:

 jeśli ciało zanurza się całkowicie – pływalność jest niska,

 jeśli wynurzone są dłonie – pływalność jest średnia,

 jeśli wynurzone są dłonie i przedramiona – pływalność jest dobra,

 jeśli linia wody przecina ramiona na wysokości czubka głowy, pływalność

szacujemy jako bardzo dobrą,

 jeśli głowa i ramiona wynurzają się nad powierzchnię wody mamy do

czynienia z pływalnością doskonałą.

 Test Curetona polega na pomiarze czasu wypływania badanego na powierzchnię.

Po maksymalnym wdechu i wykonaniu skoku ze słupka lub trampoliny badany

przyjmuje na dnie nieruchomą pozycję kuczną. Od tego momentu mierzy się czas

wypływania badanego na powierzchnię wody. Im krótszy jest czas wypływania, tym

lepsza pływalność ciała. Mankamentem tej metody jest warunek umiejętności

nurkowania badanych osób oraz dobrej przejrzystości wody, umożliwiającej ciągłą

obserwację ćwiczącego.

PŁYWANIE STATYCZNE

Pływaniem ciała nazywamy taki stan równowagi, kiedy powierzchnia swobodna

cieczy przecina to ciało. Równowaga ustala się gdy ciężar wypartej wody równy jest

ciężarowi ciała. Środek masy bryły cieczy wypartej przez ciało pływające wyznacza linię

działania wyporu i nazywany jest środkiem wyporu.

Środek masy bryły ciała zanurzonego w wodzie wyznacza linię działania siły ciężkości i

nazywany jest środkiem ciężkości.

Warunek równowagi, sformułowany poprzednio ujmuje w rozważaniu przypadku

ogólny postulat równowagi, jakim jest zerowa wartość wypadkowej siły i wypadkowego

momentu sił zewnętrznych, działających na ciało.

Stałość równowagi ( stateczność ) wymaga, żeby ciało poruszone chwilowym

działaniem dowolnej siły zewnętrznej powracało do stanu równowagi.

Rozkład komponentów ciała ludzkiego nie jest równomierny: jego górna część, ze

względu na płuca, ma znacznie mniejszą gęstość niż część dolna, zawierająca więcej tkanki

kostnej i mięśniowej.

Działanie sił ciężkości i wyporu w odległości stworzy moment, który będzie dążył do

zachowania wspólnej linii ( pionu ) działania tych sił, obracając ciało wokół osi poprzecznej.

W czasie wdechu ciało zwiększa objętość, ale jedynie w obrębie tułowia, objętość

pozostałych części ciała pozostaje niezmienna. Wyniki badań wykazały, że wraz ze

zwiększeniem zawartości powietrza w płucach środek wyporu przesuwa się w kierunku

głowy, a zatem zwiększa się odległość środka ciężkości od środka wyporu.

Proste metody oceny stateczności oraz sposoby zachowania równowagi stałej pływaka:

Istnieją dwa sposoby bezpośredniego określania stateczności ciała. Za pomocą dynamometru

mierzymy siłę ciążenia nóg. Drugi ze sposobów, znacznie prostszy, polega na pomiarze czasu

opadania nóg od momentu przyjęcia pionu przez oś długą tułowia.

W celu zachowania równowagi stałej ( statecznej ) najbardziej korzystna wydaje się pozycja

zwarta ( kuczna ).

Pamiętając jednak o tym, że człowiek przy wdechu ma pływalność dodatnią, która pozwala

mu na wynurzenie pewnych części ciała nad powierzchnię wody bez strat na pływalności,

brak równowagi stałej możemy zniwelować, wynurzając dłonie nad powierzchnię wody, co

spowoduje, że ich ciężar zdecydowanie przesunie środek ciężkości w kierunku głowy.

PŁYWANIE DYNAMICZNE – RUCHY CIAŁA W WODZIE

1.Opór wody.

Oporem wody będziemy nazywali siłę działająca przeciwnie do kierunku poruszania się ciała,

a jej wielkość zależeć będzie od:

 wielkości projekcji poruszającego się ciała na prostopadłą do kierunku pływania,

 prędkości przesuwania ciała,

 kształtu ciała.

Opór czołowy zmienia się wprost proporcjonalnie do wielkości przekroju czołowego. A

zatem, jeśli powierzchnia przekroju czołowego zwiększa się dwukrotnie, to tez dwukrotnie

zwiększa się opór.

2.Zalezność oporu wody od prędkości pływania.

Opór wody zmienia się proporcjonalnie do kwadratu prędkości pływania.

Wartość kwadratu prędkości jest wartością przybliżoną i może ulegać pewnym zmianom w

zależności od prędkości i kształtu ciała. Jeśli zatem szybkość zwiększa się dwukrotnie, to

opór wody czterokrotnie.

Ruchy wiosłujące należy wykonywać jak najszybciej. Spowoduje to zwiększenie siły oporu

potrzebnego do przesunięcia ciała w pożądanym kierunku.

3.Zależność oporu wody od kształtu i rodzaju powierzchni ciała.

Duży wpływ na wielkość oporu wody ma kształt poruszającego się w niej ciała. Najbardziej

opływową forma jest kształt wrzeciona. Najbardziej opływową będzie pozycja ciała podczas

wślizgu do wody przy skoku startowym lub ta, jaką przyjmuje pływak w trakcie

wykonywania poślizgu po nawrocie: ręce wyciągnięte i złączone w przód przed głową, głowa

miedzy ramionami, nogi wyprostowane i złączone. Uważa się, że wykonywanie ruchu dłonią

z rozstawionymi palcami zmniejsz nieco opór wody powstający na dłoni.

Gładkość ciała poruszającego się w wodzie pozwala na zmniejszenie oporów wody dzięki

zmniejszeniu siły tarcia miedzy ciałem a cząsteczkami wody, znajdującymi się w

bezpośredniej bliskości ciała. W celu zmniejszenia do minimum tego dodatkowego oporu

zawodnicy używają kostiumów kąpielowych uszytych z gładkiej i śliskiej tkaniny, ściśle

przylegającej do ciała. Znane są także przypadki golenia skóry przed ważnymi zawodami.

Smarowanie ciała substancjami powodującymi zmniejszenie oporu nie jest dozwolone w

trakcie zawodów.

4.Dynamiczna siła parcia.

Na nieruchome ciało w wodzie działają dwie siły – siła ciężkości i siła wyporu. Obie

siły działają przeciwnie w płaszczyźnie pionowej względem powierzchni wody.

W pływaniu dynamicznym siły te zachowują swoje znaczenie, lecz pojawia się

dodatkowa siła unosząca ciało ku górze tzw. Hydrodynamiczna siła parcia. Hydrodynamiczna

siła parcia, zwana także siłą nośną , jest definiowana jako składowa reakcji prostopadła do

kierunku ruchu ciała stałego w wodzie. Powstaje ona w przypadku niesymetrycznego opływu

potokami wody ciała ułożonego pod pewnym kątem w stosunku do kierunku pływania. Kąt

ten nazywa się kątem natarcia. Kąt natarcia to kąt zawarty miedzy osią długą tułowia a

kierunkiem ruchu ciała.

Krytyczny kąt natarcia dla człowieka waha się w granicach 8 - 12 .

Jeśli kąt natarcia równy jest zero to, to siła hydrodynamiczna nie powstaje i na ciało działa

jedynie opór czołowy.

W odróżnieniu od siły wyporu, która zawsze skierowana jest ku górze, hydrodynamiczna siła

parcia może działać w dowolnym kierunku. Wielkość tej siły zależy od wszystkich

czynników, od których zależy siła oporu.

Kat natarcia powinien zapewnić powstanie takiej wielkości dynamicznej siły parcia, która

pozwoli na optymalne ułożenie ciała przy powierzchni wody i nie spowoduje znacznego

zwiększenia siły oporu wody.

Kąt natarcia zależy także w dużym stopniu od prędkości, z jaką porusza się pływak. Przy

wolnym pływaniu będzie większy , natomiast przy szybkim wystarczy niewielki kąt dla

zapewnienia utrzymania ciała na powierzchni wody.

Stateczność ciała w pływaniu statycznym zależy, od położenia środka wyporu względem

środka ciężkości. Podczas pływania dynamicznego stateczność ciała zależy w znacznym

stopniu od punktu przyłożenia oporu hydrodynamicznego, a także od wielkości dynamicznej

siły parcia. Wraz ze zmiana kąta natarcia następuje przemieszczanie środka wyporu, na

skutek czego zanika dodatkowy moment obracający ciało nogami ku dołowi.

5.Siły wprowadzające ciało w ruch postępowy.

Podczas pływania dynamicznego podstawowa siłą, która wprowadza lub utrzymuje ciało w

ruchu, jest siła wywołana ruchami wiosłującymi rak i nóg, a także ruchami tułowia.

W wyniku współdziałania poszczególnych części ciała, na które oddziałują siły reakcji wody,

powstaje siła napędowa skierowana w kierunku poruszającego się ciała pływaka.

Pływanie - teoria.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: