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Leis físicas na natação

definição

Com as leis da física, são feitas tentativas para melhorar e otimizar ainda mais os estilos de natação individuais. Isso inclui flutuabilidade estática, flutuabilidade hidrodinâmica e as várias maneiras de se mover na água. Faz uso de princípios biomecânicos e físicos.

flutuabilidade estática

Quase todo mundo consegue flutuar na superfície da água sem um auxílio de flutuabilidade. Esta aparente perda de peso se deve à flutuabilidade estática.

Por exemplo, se um corpo submerge na água, ele desloca uma certa quantidade de água. Uma força de empuxo (empuxo estático) atua neste corpo.

A flutuabilidade estática corresponde ao peso que o corpo desloca em termos de massa de água
A flutuabilidade estática é oposta à força do peso. (para cima)

Por exemplo, na água, é possível ter um nadador agachado facilmente levantado por uma pessoa significativamente mais fraca. Se você erguer uma parte do corpo para fora d'água, a flutuabilidade estática diminui e o levantamento se torna mais difícil.

A inalação profunda aumenta o volume do pulmão e, portanto, o volume do corpo inteiro e a flutuabilidade estática aumentam.

Por exemplo, um nadador flutuante expira e afunda.

O peso específico (densidade do corpo) é decisivo para a flutuabilidade do corpo na água. Quanto maior a densidade do corpo, mais ele afunda na água. Atletas com ossos pesados e muitos músculos têm maior densidade e afundam significativamente mais, e portanto têm desvantagens ao nadar. Em comparação com os homens, as mulheres têm mais tecido adiposo subcutâneo e, portanto, têm maior flutuabilidade estática e uma melhor posição na água.

flutuabilidade estática e posição da água

A localização na água é crucial para uma natação longa e rápida. 2 pontos físicos de ataque são importantes para a situação correta da água. Por um lado, o centro de gravidade do corpo (KSP) e o centro do volume (VMP). O KSP humano está localizado aproximadamente na altura do umbigo e é o ponto de aplicação da força do peso para baixo. O VMP é o ponto de aplicação da flutuabilidade estática e devido ao tórax volumoso fica aproximadamente na altura do peito. Na água, o KSP e o VMP mudam um sobre o outro. Exemplo: Um cuboide (meio isopor, meio ferro) não está deitado na superfície da água, mas a metade de metal afunda, e o cuboide é vertical, com o lado do isopor para cima.

Semelhante ao cubóide, este princípio funciona com o corpo humano. KSP e VMP se aproximam e, como resultado, as pernas afundam e o corpo fica cada vez mais vertical na água.

Importante! Pernas penduradas muito fundo na água não geram nenhuma propulsão e aumentam a resistência à água, ou seja, pernas para a superfície.

A fim de evitar abaixar as pernas, é aconselhável trabalhar com a respiração diafragma / abdominal em vez da respiração torácica ao nadar, de modo que o VMP seja mantido o mais próximo possível do KSP e, por outro lado, mantenha a cabeça na água e estique os braços para a frente. Isso resulta em uma mudança da cabeça KSP em direção ao VMP.

Leis para corpos deslizando na água

Um corpo que se move na água cria vários efeitos complicados que devem ser explicados para compreender a natação.

As forças que surgem na água são divididas em frenagem e direção.

A resistência total que o corpo humano neutraliza na água é composta de três formas:

A resistência ao atrito surge do fato de que partículas individuais de água são atraídas ao longo de uma certa distância na pele do nadador (Fluxo da camada limite) Este chamado atrito estático diminui com o aumento da distância do nadador. Essa resistência ao atrito depende da estrutura da superfície, e é por isso que, nos últimos anos, as pessoas têm usado cada vez mais trajes de banho de baixa fricção na natação.

A resistência mais importante para a natação é a resistência da forma. Aqui, as partículas de água são movidas contra a direção do movimento / natação e têm um efeito de frenagem no nadador. A resistência da forma depende da forma do corpo e da turbulência da água na esteira. Veja as formas e o fluxo do corpo.

A última resistência ao nadar é a chamada resistência das ondas. Em termos simples, isso significa que, ao nadar e deslizar, a água deve ser elevada contra a gravidade. As ondas surgem. Essa resistência depende da profundidade da água, da qual cada vez mais nadadores estão aproveitando e fazendo as fases de deslizamento em águas muito mais profundas.

Elevação hidrodinâmica

A elevação hidrodinâmica pode ser vista claramente da asa de uma aeronave. A natureza da asa de uma aeronave é projetada de modo que o ar que flui ao seu redor cubra distâncias de diferentes comprimentos nas laterais da asa. Como as partículas de ar se juntam novamente atrás da asa, o fluxo ao redor da asa deve ocorrer em velocidades diferentes. A saber: mais rápido na parte superior e mais lento na parte inferior. Isso cria pressão dinâmica abaixo da asa e pressão de sucção acima da asa. Então, o episódio decola do avião.

A mesma coisa acontece com o nadador na água, mas não tão perfeitamente.

Esse aumento é ilustrado pelo exemplo a seguir. Se você ficar deitado na água, suas pernas afundarão com relativa rapidez.No entanto, se você é constantemente puxado pela água por um parceiro, a flutuabilidade hidrodinâmica faz com que suas pernas sejam mantidas na superfície da água.

A direção da ação na natação é dividida da seguinte forma:

resistência: Contra a direção da natação

Elevação hidrodinâmica: Perpendicular à direção de natação

Dirija: Na direção da natação

Formas corporais e fluxo

Não a área frontal de um corpo, como assumido anteriormente, mas a relação entre a área frontal e o comprimento do corpo desempenha o papel mais importante na resistência na água.

Isso pode ser ilustrado pelo exemplo a seguir.

Se você puxar um prato e um cilindro com a mesma face através da água, a resistência da água na frente do corpo é a mesma, mas a turbulência na esteira é consideravelmente diferente.

O termo resistência da testa, portanto, não é totalmente correto, pois a turbulência na esteira retarda o corpo mais fortemente.

De acordo com as últimas descobertas, as estruturas fusiformes dos pinguins têm menos turbulência na esteira. Peixes com essas formas corporais estão entre os nadadores mais rápidos.

Um exemplo de refluxo:

Uma pessoa andando na água puxa um parceiro agachado na superfície da água atrás dela devido ao efeito de sucção resultante.

Propulsão na água

A propulsão na água pode passar Mudança de forma do corpo (movimento da nadadeira em peixes) ou por Construções gerando propulsão (Hélice). Em ambos os métodos, a água é posta em movimento e, portanto, atua de volta no corpo flutuante. A reação recíproca é chamada de abutment.

Os três princípios para locomoção na água são explicados em mais detalhes abaixo.

1. Princípio da pá de pressão:
Por exemplo. Pés de pato: Aqui, os pés dos patos são movidos perpendicularmente à direção do movimento (para trás). Nas costas existe uma pressão negativa (água morta), que desacelera o corpo flutuante. É necessária muita energia e a propulsão é baixa.

2. Princípio reflexivo:

Por exemplo. Polvo: A lula coleta água em seu corpo e a expele por um canal estreito. Isso cria um impulso no corpo

3. Princípio da ondulação:

Por exemplo. golfinho: Atrás de cada corpo, massas de água em rotação ocorrem na esteira. Na maioria dos casos, entretanto, essas massas de água em rotação são desordenadas e têm um efeito de frenagem. Com os golfinhos, as massas de água são ordenadas por uma onda corporal e podem, portanto, ser úteis para a propulsão. Essas massas ordenadas de água são chamadas de vórtice. Na natação, entretanto, é muito difícil ajustar as massas de água em uma rotação ordenada movendo o corpo. Na faixa de desempenho, no entanto, permite velocidades de natação muito altas.

Conceitos de direção

Conceito de acionamento convencional:

Com o conceito de propulsão convencional, as partes da carroceria utilizadas para dirigir são movidas em linha reta e na direção oposta à direção de natação (actio = reactio). Grandes massas de água são movidas com velocidade crescente, mas com pouca propulsão (vapores de pás).

Conceito de acionamento clássico:

Propulsão por meio de flutuabilidade hidrodinâmica (em comparação com a hélice de um navio).

No entanto, esse conceito de propulsão é controverso porque a hélice sempre recebe água do mesmo lado e as palmas não ao nadar. Além disso, este drive só funciona após um determinado comprimento de corrida, mas a tração do braço ao nadar é de apenas 0,6-0,8 m.

Conceito de unidade Vortex: (modelo usado atualmente)

As massas rotativas de água na esteira dos pés e das mãos tornaram-se cada vez mais importantes como produtor de abutments nos últimos anos.

Um vórtice é criado quando massas de água se movem da estagnação para a área de sucção. Uma tentativa é feita para acomodar uma grande quantidade de água em um espaço pequeno, em comparação com enrolar um tapete. O vórtice aparece atrás dos pés em forma de rolo e atrás das mãos em forma de trança.