在本届奥运会,这是最让科宝激动紧张的一场比赛,中国队男子4×100米混合泳接力夺冠,同时打破了美国队在该项目长达40年的垄断。然而,你是否知道,他们不仅要与对手竞争,还要与水流中的各种阻力抗争。
有研究数据显示,世界级水平的游泳运动员最多能达到9%的前进效率,而其余的91%,都用来克服各种形式的阻力。游泳时,运动员主要受到这三种阻力的影响:形状阻力、波浪阻力和摩擦阻力。
形状阻力——游泳时最大的阻力
形状就是我们的身体,阻力就是我们身体在向前游进时最前端的破水与水的反作用力 。不同形状的物体在水中行进时,阻力自然是不同的,举个例子,尖形船头和方形船头的船遇到的形状阻力就不同。
游泳运动员在游泳时,形状阻力占总阻力的50%~80%,是游泳阻力的主要成分。形状阻力由运动物体前后的压强差引起,当游速增加时,形状阻力的绝对值与速度的平方成正比例增加。
运动员为了减少阻力,无论是什么泳姿,都以减少身体起伏为目标。比如自由泳的侧头换气,几乎只有半张嘴处于水面之上,这时如果波浪过大,会影响呼吸节奏。
波浪阻力——游泳时“谨防浪大”
波浪阻力是由于身体制造的波浪而形成的阻力,像船的波浪那样,会撞击船体产生摇晃,阻碍前行。
运动员在游泳时,在水中占据的路线越宽,波浪就越大,克服波浪阻力需要的能量也就越多。在游自由泳和仰泳时,游泳运动员通过增多身体处于侧卧位的吋间,减少平卧的时间,形成较窄的前进路线。
另外,波浪总是在水面附近形成的。水位越深,产生的波浪就越少,所受到的波浪阻力相应也就越小。所以,泳池的深浅也会影响运动员的成绩。水越深,运动员在水中活动所引发的底部反弹波浪会越小;水越浅,运动员入水引发的波浪反弹越大。
潘展乐在男子100米自由泳中夺得金牌,在赛后的采访中他提及,这是他游过的最难游的池子。原因就是和泳池的深浅有关,世界泳联从2023年1月起执行新标准,要求奥运会比赛泳池深度至少2.5米,如果要举行包括花样游泳比赛等在内多项赛事,泳池深度必须为3米。而巴黎拉德芳斯体育馆临时搭建的比赛泳池,深度只有2.3米。
摩擦阻力——“光溜溜的游得快”
为什么运动员都要把体毛刮得干干净净?因为好看吗?当然不是!是为了减少摩擦阻力,即使它只有8%的影响。
当人体在水中向前运动时,身体周边的水沿着身体表面轮廓向身体运动相反的方向流动时所产生的一种阻力。无论是高速游进还是低速游进,摩擦而产生的阻力均是耗能最小的,但是它会不断地产生。 游泳选手想法设法使摩擦阻力减到最低程度,大都穿紧身大小相称的泳衣,并往往在大赛前刮除体毛。
还记得曾经的“鲨鱼皮”泳衣吗?生物学家发现,鲨鱼皮肤表面粗糙的V形皱褶可以大大减少水流的摩擦力,使身体周围的水流更高效地流过,鲨鱼得以快速游动。“鲨鱼皮泳衣时代”创造了很多到今天都没有被打破的世界记录,可见摩擦阻力对游泳成绩的影响还是很大的。
1999年10月,国际泳联正式允许运动员穿鲨鱼皮泳衣参赛。2000年悉尼奥运会,伊恩·索普穿着鲨鱼皮泳衣一举夺得3枚金牌,使得鲨鱼皮泳衣名震泳界。2009年7月,国际泳联决定于2010年5月之前全球禁用高科技泳衣。
以上就是游泳中要尽量减少的三种阻力,了解了游泳背后的力学原理,我们一起期待中国“飞鱼”们在游泳赛场上创造更多的世界记录。
来源: 众创科普