Физиология плавания — подъемная и потопляющая сила, лобовое сопротивление

Физиология плавания

Основана на определенных механических процессах при движениях в водной среде, которые отличают такой вид тренировок от других физических нагрузок.

Основные факторы физиологии пловца:

  • плавучая сила;
  • лобовое сопротивление;
  • движущая сила;
  • положение тела в воде;
  • энергообразование;
  • эффективность движений;
  • функционирование дыхательной и сердечно-сосудистой системы;
  • терморегуляция организма;
  • мышечный фактор.

Подъемная и потопляющая (обратная) сила

Такой показатель определяется объемом мышечной ткани и жировой прослойки, их пропорцией в конкретном организме, величиной погружения спортсмена в воду, а также объемом кислорода, который поступает в легкие.

Чем больше объем жировой прослойки, тем легче спортсмену удерживаться на воде без приложения определенного усилия. Чем выше показатель потопляющей силы, тем интенсивней приходится совершать работу мышцами для удерживания на водной поверхности.

Лобовое сопротивление

Большая часть мышечной работы в водной среде приходится на подавление силы сопротивления, оказываемой при передвижении. Этот показатель получил название – сила лобового сопротивления. Она определяется формой и объемом тела спортсмена, скорости передвижения, а также показателем вязкости жидкости.

По статистике, величина лобовой силы у женской половины спортсменок меньше, чем аналогичный показатель у пловцов. Это объясняется меньшей площадью тела. Лобовое сопротивление также меняется при различном положении корпуса в разных техниках плавания, и от определенной фазы цикла движений.

Основным показателем нагрузки на организм пловца является преодоление лобовойсилы при передвижении с высокой скоростью.

Движущая сила

Продвигающая сила появляется во время интенсивной мышечной работы спортсмена. Ее величина складывается из следующих показателей: подъемная сила и величина лобового сопротивления.

Максимальное значение силы продвижения достигается при использовании техники брасса, и составляет примерно 22 кг. Больший вклад в силу продвижения с такой техникой плавания создается движением ног. В технике кроль активирует движение гребки верхних конечностей.

А в стиле баттерфляй примерно одинаковое соотношение вклада работы рук и ног.

Образование энергии

Существует два механизма образования энергии при передвижении в воде: аэробный и анаэробный механизм. В заплывах на короткие дистанции используется анаэробная система воспроизводства энергии, а в заплывах на большие расстояния – аэробная.

Эффективность передвижения и энергетических затрат

При плавании затрачивается примерно в 5-10 раз энергии больше, чем при беговой тренировке с аналогичной скоростью.

Эффективность нагрузки вычисляется по величине, равной отношению полезной работы к значению энергии, затрачиваемой для ее выполнения. У непрофессиональных пловцов достаточно низкий показатель эффективности работы – не более 7%. У профессиональных спортсменов с высоким уровнем подготовки показатель эффективности достигает 30%.

Для заплыва на 1000 метров у женщин (не занимающихся спортом профессионально) тратится примерно 250-300 ккал, аналогичный показатель для спортсменок составляет не более 150 ккал. Для пловцов-любителей энергозатраты равны 400-500 ккал на 1000 метров, а у профессиональных спортсменов – не более 200 ккал.

Работа сердечно-сосудистой и дыхательной системы

Для передвижения в воде требуется большой объем легких для набора достаточного количества воздуха. У высококлассных спортсменов емкость легких равна 5-6,5 литров, у женщин этот показатель не превышает 2,5 литров. Для людей, не занимающихся плаванием, но находящихся в таком же возрасте, объем легких меньше на 10-20%.

В любом способе плавания цикл движений четко скоординирован с дыханием. При этом вдох становится менее длинным, а выдох, наоборот, увеличивается по длительности. В среднем за 1 минуту пловец совершает около40 дыхательных циклов. Частота дыхания при беговой тренировке выше, чем при плавании.

С повышением скорости пропорционально увеличивается частота сердечных сокращений (ЧСС). Как правило, этот показатель меньше, чем при беговых тренировках.

По сравнению с беговыми дисциплинами, показатель артериального давления у пловцов выше (примерно на 10-20%).

Мышечный фактор

Передвижение в воде способствует задействованию практически всех групп мышц. Это необходимо не только для увеличения скорости, но и для сохранения баланса и координации движений.

Для профессиональных спортсменов характерно наличие большего числа медленных волокон. Но чем больше быстрых волокон в организме пловца, тем выше его скорость на спринтерских дистанциях. А большее число медленных волокон оптимально для пловцов на стайерских дистанциях.

Механизм терморегуляции

В стандартных условиях температура тела пловца выше, чем температура воды в бассейне. Находясь на суше, организм легко поддерживает постоянную величину температуры тела, даже при значительных изменениях температуры окружающей среды. Но в водной среде механизм терморегуляции иной. Для сохранения оптимальной температуры тела в состоянии покоя необходима температура жидкости около 330.

Примерно 95% всей энергии, вырабатываемой при плавании, расходуется на образование тепла. И при интенсивной нагрузке в воде непродолжительное время, терморегуляция в организме спортсмена нарушается незначительно.

Каждый из физиологических процессов оказывает большое влияние на плавание и организм спортсмена.

Правильное дыхание при плавании

Интервальные тренировки

Спортивное питание пловца

Польза плавания в бассейне

Аллергия на хлорку в бассейне

Источник: http://azswimm.az/stati-o-plavanii/60-fiziologiya-plavaniya

Плавание как физиологический процесс – свежие статьи и интересная информация

Все мы знаем, что плавание полезно для организма, оно укрепляет здоровье и делает человека сильнее. Предлагаем разобраться, в чем именно выражается его польза в ракурсе физиологии.

Главным отличием плавания от другой привычной для человека активности – это среда, в которой происходят действия.

В водной среде действуют совсем другие механические факторы, нежели в воздушной среде, это лобовое сопротивление, плавучая сила, движущая сила, порождаемая физическими усилиями пловца.

Любой вид плавание подразумевает горизонтальное положение тела, что несвойственно для привычной активности, более того, теплоемкость воды намного выше, чем воздуха.

Подъемная сила

Ей противодействует сила потопляющая. Величина подъемной силы зависит от веса человека и соотношения в его организме различных типов тканей, веса каждой из них.

Также влияние оказывает объем воздуха, который способны вместить в себя легкие, не последнюю роль играет степень погружения тела в воду.

Чем больше у человека жировых тканей, тем легче ему удержаться на поверхности, потребуется минимальное количество усилий, вода сама будет выталкивать тело наверх. Чем выше показатель потопляющей силы, тем интенсивнее должны работать мышцы, чтобы тело оставалось на поверхности воды.

Сила лобового сопротивления

Самым сложным процессом в плавании с точки зрения физиологии является не удержание тела на поверхности, а противодействие сопротивлению к каждому движению. Это противодействие называют лобовым сопротивлением, сила зависит веса и телосложения, скорости движений, плотности воды.

Для мужчин сила лобового сопротивления больше по причине того, что у них больше поверхность тела, чем у женщин. Также факторами, формирующими силу лобового сопротивления, являются положение тела, которое меняется в зависимости от стиля, и фаза плавательного цикла.

В скоростном плавании главной и самой интенсивной нагрузкой является преодоление силы лобового сопротивления.

Движущая сила

Ее также называют продвигающей или пропульсивной. Источник этой силы – работа мышечной системы пловца, значение движущей силы равняется сумме подъемной силы и силы лобового столкновения.

Максимальная движущая сила, зафиксированная при плавании брасом, составила 22 кг.

При плавании брасом движущую силу в большей степени создают ноги, при плавании кролем – руки, а при баттерфляе руки и ноги задействуются примерно в равной степени.

Образование энергии

Плавание требует больших энергетических затрат, воспроизведение происходит одновременно по аэробной и анаэробной системе образования энергии. Анаэробная система включается на спринтерских дистанциях, а на дистанциях стайерских большую роль играет аэробная система.

Сколько энергии расходуется при плавании?

Если взять человека и рыбу, размер которой будет соответствовать параметрам телу человека, то человек будет тратить на плавание в 30 раз больше энергии. Для человека плавание и бег с равной скоростью будут сильно отличать по энергетическим затратам, на плавание будет потрачено в 5-10 раз больше калорий.

Для того, чтобы высчитать эффективность работы, необходимо узнать отношение полезной работы к количеству израсходованной энергии. У плавания очень низкая эффективность, даже у профессиональных спортивных пловцов она не превышает 4-7%. Для сравнения эффективность ходьбы или бега колеблется от 20 до 30%.

Женщины с хорошей подготовкой тратят на заплыв длиной в километр 75-150 ккал, а женщины без подготовки – 250-300 ккал. Для преодоления той же самой дистанции у подготовленного мужчины уйдет 150-200 ккал, у неподготовленного – 400-500 ккал. Эти результаты впечатляют.

Работы сердечно-сосудистой и дыхательной систем

У тех, кто профессионально занимается плаванием, очень большой объем легких, для мужчин этот показатель составляет 5-6,5 литров, для женщин – 4-4,5 литра. Это на 10-20% превышает объем легких людей того же пола, возраста и комплекции.

Увеличение объема легких происходит за счет особого дыхания при плавании, оно синхронизируется с гребками.

Вдох становится короче, а выдох длиннее, количество циклов уменьшается, то есть дыхание становится более редким, чем при ходьбе и беге. Для плавания кролем на спине количество циклов может доходить до 64 циклов в минуту, для других стилей – до 40.

У тренированных пловцов максимальный сердечный выброс совпадает с этим же показателем при беге, у тех, кто не обладает должной подготовкой, этот показатель будет на 25% ниже, чем при беге.

Обычно скорость плавания ниже, чем при беге, чем выше скорость пловца, тем выше пульс человека, эти показатели увеличиваются прямо пропорционально. Чем ниже температура воды – тем ниже частота сердечных сокращений.

Максимальный показатель пульса при плавании меньше, чем при беге в среднем на 10-15 ударов в минуту. Что касается артериального давления, при плавании оно превышает тот же показатель при беге на 10-20%.

Работа мышечной системы

В плавание включаются все группы мышц, какие-то в большей степени, какие-то — в меньшей. Мышечная система выполняет функцию координации движения и баланса, это необходимо для стабилизации положения и передвижения тела в воде. Максимальная работа при плавании приходится на пояс верхних конечностей, мышцы рук, а если речь идет о плавании кролем, то активно включаются еще и ноги.

Если сравнить количество медленных мышечных волокон у спортсменов и людей без физической подготовки, то их процент у профессионалов будет значительно выше. Если взять двух человек с равными физиологическими показателями, то тот, у кого больше медленных мышечных волокон, будет более успешен в спринтерских дистанциях, а тот, у кого их меньше, лучше справится с длинными расстояниями.

Особенности терморегуляции при плавании

При физической активности в воздушной среде человеку приходится постоянно поддерживать температуру тела, то же самое происходит при активности в водной среде. Температура воды значительно ниже, чем температура кожи человека.

Для того, чтобы поддерживать нормальную температуру неподвижного тела, когда оно находится в воде, вода должна быть не холоднее 33 градусов. Около 95% всех затрат энергии во время плавания уходит на поддержание температуры тела.

При активном плавании на короткие дистанции при оптимальной температуре воды в бассейне тепловой режим тела человека существенно не нарушается.

Источник: https://fiteria.ru/statji/plavanie-kak-fiziologicheskiy-protsess.html

Физиология плавания

Особенности плавания, отличающие его от физической работы в условиях воздушной среды определяются механическими факторами, связанными с движением в воде (плавучая сила, лобовое сопротивление, движущая сила в результате усилий пловца), горизонтальным положением тела при плавании и большой теплоемкостью воды.

Подъемная (или обратная ей — потопляющая) сила — Величина ее зависит от веса (объема) различных тканей тела (особенно мышц и жировой ткани) и их соотношения в теле пловца; от степени погружения тела в воду, от объема воздуха в легких. Люди с большим количеством жира способны удерживаться на поверхности воды без каких-либо дополнительных усилий. Чем больше потопляющая сила, тем больше должна быть мышечная работа для удержания тела у поверхности воды.

Лобовое сопротивление — При плавании основная мышечная работа тратится даже не на удержание тела на воде, а на преодоление силы сопротивления движению тела. Эта сила называется лобовым сопротивлением. Ее величина зависит от скорости движения пловца, размеров и формы тела, вязкости воды.

Читайте также:  Какая должна быть температура в бассейне, фото / какая должна быть температура воздуха в бассейне, видео

Лобовое сопротивление у мальчиков в среднем больше, чем у девочек из за большей поверхности тела. Величина лобового сопротивления сильно зависит от положения тела в воде при разных стилях плавания, а также фазы плавательного цикла.

При высокой скорости плавания преодоление лобового сопротивления — главный компонент физической нагрузки для человека.

Движущая, или пропульсивная (продвигающая), сила — Возникает в результате активной мышечной работы пловца и представляет собой сумму действия двух сил – подъемной силы и лобового сопротивления. Наибольшая движущая сила при плавании брассом — около 22 кг. В брассе наибольший вклад дает работа ног. В кроле — работа рук. В баттерфляе движущая сила рук и ног примерно одинакова.

Энергообразование — Чтобы получить необходимую энергию для плавания в организме задействуется анаэробная и/или аэробная система энергообразования. На спринтерских дистанциях преимущественно задействована анаэробная система, на стайерских — аэробная.

Энергозатраты и эффективность — Расходы энергии у человека при плавании примерно в 30 раз больше, чем у рыбы сходных размеров, и в 5-10 раз больше, чем при беге с той же скоростью.

Эффективность работы определяется как отношение полезной работы к расходуемой для ее выполнения энергии.

Эффективность плавания крайне низкая и составляет 4-7% у высококвалифицированных пловцов (механическая эффективность наземной работы — ходьбы, бега — 20-30%.).

Источник: https://pedportal.net/doshkolnoe-obrazovanie/fizkultura/fiziologiya-plavaniya-945243

Учебник для институтов физической культуры

страница 19

Спортивная деятельность в условиях водной среды (плавание) имеет ряд физиологических особенностей, отличающих ее от физической работы в обычных условиях воздушной среды. Эти особенности определяются механическими факторами, связанными с движением в воде, горизонтальным положением тела и большой теплоемкостью воды.

Скорость и энергетические расходы при плавании зависят от трех основных механических факторов: 1) величины подъемной (плавучей) сил ы, противодействующей весу тела, или обратной ей величины — потопляющей силы; 2) лобового сопротивления продвижению тела в воде и 3) движущей силы, возникающей в результате эффективных продвигающих- (пропульсивных) усилий пловца.

Подъемная (или обратная ей — потопляющая) сила, в соответствии с законом Архимеда на погруженное в воду тело действует подъемная (выталкивающая) сила, равная весу объема воды, вытесненного телом.

Величина этой силы зависит, во-первых, от веса (объема) различных тканей тела (прежде всего мышц и жировой ткани) и их соотношения в теле данного человека; во-вторых, от степени погружения тела в воду, точнее, от веса (объема) частей тела, находящихся над и под поверхностью воды, и, в-третьих, от объема воздуха в легких. Вес тела в воде составляет .

лишь несколько килограммов. У людей с большим количеством жира потопляющая сила (вес тела в воде) равна 0, так что они способны удерживаться на поверхности воды без каких-либо дополнительных усилий. Поскольку у женщин объем жировой ткани относительно больше, положение тела в воде у них обычно более высокое, чем у мужчин.

Среди пловцов большую плавучесть имеют стайеры, тело которых занимает более горизонтальное положение (ближе к поверхности воды),так как они имеют большее жировое депо и более низкий удельный вес тела, чем спринтеры (соответственно 1,0729 и 1,0786).

Рис. 77. Связь между потреблением О2 и потопляющей силой во время удержания тела на поверхности воды

Когда тело спокойно удерживается на воде, некоторые части тела находятся над водой и легкие лишь отчасти заполнены воздухом. Поэтому на тело действует потопляющая сила, которой должна противостоять мышечная активность, создающая противоположно направленную силу. О степени этой активности можно судить по величине потребления кислорода сверх уровня полного покоя. Чем больше потопляющая сила, тем сильнее должна быть мышечная работа для удержания тела у поверхности воды и. тем выше потребление О2 (рис. 77). У женщин эта сила колеблется в пределах 1,6 — 4,7 кг, у мужчин — 4,9 — 5,8 кг.

Лобовое сопротивление. При плавании основная мышечная работа затрачивается не на удержание тела на воде, а' на преодоление силы сопротивления движению тела, которая называется лобовым сопротивлением. Ее величина зависит от вязкости воды, размеров и формы тела, а главное — от скорости продвижения его.

Люди с большой поверхностью тела испытывают более значительное сопротивление воды, чем люди с меньшей поверхностью тела. Соответственно у мужчин лобовое сопротивление в среднем больше, чем у женщин. Однако при учете размеров поверхности тела это различие между женщинами и мужчинами несущественно.

На величину лобового сопротивления влияет положение (форма) тела в воде при разных стилях, плавания и в различные фазы плавательного цикла.

Рис. 78. Сопротивление при пассивной буксировке с разной скоростью при трех разных положениях тела: 1 — без поддержки; 2 — с поддержкой ног; 3 — с поддержкой рук

При высокой скорости продвижения в воде преодоление лобового сопротивления составляет главный компонент физической нагрузки-для пловца. Если путем буксировки протягивать тело человека по воде, то лобовое сопротивление этому пассивному продвижению растет примерно пропорционально квадрату скорости буксировки (рис. 78). При активном плавании из-за движений головой, туловищем и конечностями лобовое сопротивление больше: при плавании кролем примерно в 1,5 раза, а при брассе в 2 раза.

Движущая, или пропульсивная (продвигающая), сила. Эта сила возникает в результате активной мышечной деятельности пловца и представляет собой сумму действия двух сил — лобового сопротивления и подъемной силы, возникающей при плавательных движениях. Она определяет скорость и направление движения тела пловца.

Прямо измерить пропульсивную силу не удается, ее определяют у спортсмена, привязанного к измерительному устройству. Наибольшая движущая сила зарегистрирована при «привязанном» плавании способом брасс — около 22 кг. При других способах: плавания эта сила примерно одинакова — максимально 13-14 кг. В брассе наибольший вклад дает работа ног, а в кроле на груди и на спине — работа рук.

В плавании способом баттерфляй движущая сила рук и ног примерно одинакова.

Скорость плавания. Средняя чисто дистанционная скорость (в середине бассейна) при плавании на 100 м составляет максимально: в кроле — около 1,9 м/с, в дельфине — 1,8 м/с, на спине — 1,7 м/с, в брассе — 1,5 м/с. Таким образом, наибольшая скорость достигается при плавании кролем, наименьшая — брассом.

Расходы энергии у человека при плавании примерно в 30 раз больше, чем у рыбы сходных размеров, и в 5-10 раз больше, чем при беге с той же скоростью.

При очень низкой скорости плавания значительные различия в энергетических расходах у людей объясняются разной потопляющей силой (плавучестью) у них.

При плавании с одинакозой скоростью женщины расходуют меньше энергии, чем мужчины, главным образом потому, что у женщин больше плавучесть.

Рис. 79. Потребление О2 у высококвалифицированных пловцов при разной скорости плавания разным стилем: 1 — дельфин; 2 — брасс; 3 — на спине, 4 — вольный стиль

С увеличением скорости плавания потребление О2 возрастает при плавании вольным стилем экспоненциально (примерно пропорционально квадрату скорости), а при плавании брассом и дельфином — линейно, лишь несколько замедляясь при большой скорости (рис. 79). Такой характер зависимости между энергетическими расходами (потреблением О2) и скоростью плавания разными способами объясняется прежде всего особенностями изменения лобового сопротивления и механической эффективности. Энергетические расходы при плавании брассом и дельфином вдвое больше, чем при плавании вольным стилем.

Наибольшее потребление О2, которое может быть достигнуто при работе только руками или только ногами, составляет соответственно 70-80 и 80-90% от наибольшего его потребления при полноценном плавании.

Максимальная скорость плавания при работе руками меньше, чем при работе руками и ногами, что соответственно ведет к более низкому потреблению О2.

Однако при плавании кролем это различие крайне мало, что связано с высокой эффективностью гребков руками.

На дистанции 100 м (50-60 с) примерно 80% энергии обеспечивается анаэробным путем (околомаксимальная анаэробная мощность). С увеличением дистанции возрастает аэробный компонент энергопродукции: на дистанции 400 м он превышает 50% общей энергопродукции. На дистанциях 800 и 1500 м о^ень важную роль играют мощность и емкость кислородной системы.

Скорость, начиная с которой содержание молочной кислоты в крови быстро увеличивается (анаэробный лактацидемический порог), соответствует примерно 80% от МПК.

Тренированные пловцы способны работать на относительно высоком уровне потребления О2 (60-70% от МПК) без повышения содержания лактата в крови. При максимальной скорости плавания анаэробный гликолиз обеспечивает 50-60% энергии.

Максимальная концентрация лактата в крови у высококвалифицированных спортсменов достигает 18 ммоль/л.

Эффективность плавания. Эффективность работы определяется как выраженное в процентах отношение полезной работы к расходуемой для ее выполнения энергии. Эффективность плавания крайне низкая. Даже у высококвалифицированных пловцов она составляет 4-7%.

(Для сравнения: механическая эффективность наземной работы — ходьбы, бега, работы на велоэргометре — 20-30%. Отметим, однако, что при работе на ручном эргометре на «суше» эффективность также низкая — примерно 10%).

Наибольшая эффективность отмечается при плавании кролем — 6-7% (максимум до 15%), наименьшая — брассом (4-6%).

Рис. 80. Энергетическая стоимость плавания брассом с разной скоростью

При одинаковой скорости плавания (одним, и тем же способом) тренированный пловец расходует заметно меньше энергии, чем нетренированный (рис. 80). Эффективность плавания у нетренированного человека может быть в 8 раз меньше, чем у высококвалифицированного пловца. Индивидуальные колебания механической эффективности в плавании значительно больше, чем в таких видах наземной спортивной деятельности, как бег, ходьба, работа на велоэргометре.

Исключительно большие различия в потреблении О2 не только между нетренированными и тренированными людьми, но даже между высокотренированными пловцами указывают прежде всего на сложность плавательной техники. Кроме того, большое значение, как уже отмечалось, имеют размеры и форма тела (определяющие лобовое сойротивление), положение тела в воде, размеры и подвижность «весел», создающих движущую силу.

В определенных пределах с увеличением скорости плавания, вплоть до оптимальной, эффективность нарастает. При дальнейшем

увеличении скорости она падает. Оптимальная скорость зависит от способа плавания и техничности пловца. В диапазоне относительно небольших скоростей (0,4- 1,2 м/с) для данного человека энергетическая стоимость проплывания (кролем) 1 км постоянна, т. е. не зависит от скорости плавания. Пловцы с плохой техникой расходуют больше энергии на единицу дистанции при любой скорости.

Удельный вес девочек и мальчиков вплоть до периода полового созревания заметно не различается. Соответственно и энергетическая стоимость плавания (со скоростью 0,7 м/с) на единицу дистанции с учетом размеров тела у них одинакова.

Примерно с 15 лет этот показатель значительно снижается у девушек и повышается у.юношей.

На сверхдлинных дистанциях оптимальное соотношение между лобовым сопротивлением и механической эффективностью у женщин более чем компенсирует их сравнительно низкое МПК- Это объясняет определенное преимущество женщин перед мужчинами в плавании на сверхдлинные дистанции.

Энергетическая стоимость проплывания 1 км дистанции составляет у нетренированных женщин 250 — 300 ккал, у нетренированных мужчин — 400 — 500 ккал, у спортсменок — 75- 150 ккал, у спортсменов- 150 — 200 ккал.

У нетренированных (в плавании) людей МПК при плавании в среднем на 15-20% ниже, чем в наземных условиях (например, .при беге на тредбане). Чем выше тренированность пловца, тем ближе его «плавательное» МПК (определяемое при плавании) к абсолютному («наземному»). У высокотренированных пловцов «плавательное» МПК в среднем примерно лишь на 6-8% ниже абсолютного, выявленного во время бега в «гору» на тредбане, и примерно равно МПК при работе на велоэргометре. У выдающихся пловцов МПК при плавании такое же, как и при беге, или даже немного выше.

Читайте также:  Анализы, необходимые для посещения бассейна, фото / анализы, необходимые для посещения бассейна, видео-инструкция

Эти данные говорят о высокой специфичности плавательной тренировки, что связано с такими уникальными особенностями плавания, как горизонтальное положение тела в воде (в отличие от обычного вертикального положения при работе в наземных условиях), активация меньшей мышечной массы к преимущественная работа мышц рук и пояса верхних конечностей (в отличие от преобладающей работы мышц ног и туловища при наземных локомоциях).

Следовательно, МПК,. измеряемое в наземных условиях, не может быть полноценно использовано для оценки аэробной работоспособности пловца, а его тренировка, направленная на увеличение максимальной аэробной мощности, должна быть в основном плавательной.

Во время плавания различными способами МПК достигается при неодинаковых скоростях: в брассе — при меньшей скорости, чем в других способах. При одинаковом способе плавания менее тренированные спортсмены достигают своего уровня МПК при более низких скоростях, чем более тренированные пловцы.

Выдающиеся пловцы, особенно стайеры, отличаются высоким МПК — в среднем 5,2 л/мин (4-6 л/мин) при плавании и 5,4 л/мин (4,7-6,4 л/мин) при беге на тредбане, т. е. разница составляет в среднем 5,6%.

Соответствующие показатели у женщин — 3,4 л/мин (2,9-3,7 л/мин) и 3,6 л/мин (3,4-4 л/мин).

Относительное «беговое» МПК (на 1 кг веса тела) у мужчин составляет в среднем 68,6 мл/кг-мин (62,5-76,4), у женщин — 55,3 мл/кг-мин (47,8-61,2), что ниже, чем у представителей «земных» видов спорта, требующих проявления выносливости.

Пловцы обычно весят больше, чем бегуны-стайеры. Поэтому относительное МПК у пловцов меньше, чем у хороших стайеров.

Во время плавания вес тела слишком мал и в отличие от «наземных» локомоций не играет практически никакой роли как фактор нагрузки. Расход энергии при плавании не пропорционален весу тела, как при беге.

Поэтому максимальные аэробные возможности у пловцов лучше оценивать по абсолютному МПК (л/мин).

Источник: http://www.voeto.ru/nuda/uchebnik-dlya-institutov-fizicheskoj-kuleturi/stranica-19.html

Механические факторы

Скорость и энергетические расходы при плавании зависят от трех основных механических факторов: 1) величины подъемной (плавучей) сил ы, противодействующей весу тела, или обратной ей величины – потопляющей силы; 2) лобового сопротивления продвижению тела в воде и 3) движущей силы, возникающей в результате эффективных продвигающих- (пропульсивных) усилий пловца.

Подъемная (или обратная ей – потопляющая) сила, в соответствии с законом Архимеда на погруженное в воду тело действует подъемная (выталкивающая) сила, равная весу объема воды, вытесненного телом.

Величина этой силы зависит, во-первых, от веса (объема) различных тканей тела (прежде всего мышц и жировой ткани) и их соотношения в теле данного человека; во-вторых, от степени погружения тела в воду, точнее, от веса (объема) частей тела, находящихся над и под поверхностью воды, и, в-третьих, от объема воздуха в легких. Вес тела в воде составляет .

лишь несколько килограммов. У людей с большим количеством жира потопляющая сила (вес тела в воде) равна 0, так что они способны удерживаться на поверхности воды без каких-либо дополнительных усилий. Поскольку у женщин объем жировой ткани относительно больше, положение тела в воде у них обычно более высокое, чем у мужчин.

Среди пловцов большую плавучесть имеют стайеры, тело которых занимает более горизонтальное положение (ближе к поверхности воды),так как они имеют большее жировое депо и более низкий удельный вес тела, чем спринтеры (соответственно 1,0729 и 1,0786).

Когда тело спокойно удерживается на воде, некоторые части тела находятся над водой и легкие лишь отчасти заполнены воздухом. Поэтому на тело действует потопляющая сила, которой должна противостоять мышечная активность, создающая противоположно направленную силу.

О степени этой активности можно судить по величине потребления кислорода сверх уровня полного покоя. Чем больше потопляющая сила, тем сильнее должна быть мышечная работа для удержания тела у поверхности воды и. тем выше потребление О2 (рис. 77).

У женщин эта сила колеблется в пределах 1,6 – 4,7 кг, у мужчин – 4,9 – 5,8 кг.

Лобовое сопротивление. При плавании основная мышечная работа затрачивается не на удержание тела на воде, а’ на преодоление силы сопротивления движению тела, которая называется лобовым сопротивлением. Ее величина зависит от вязкости воды, размеров и формы тела, а главное – от скорости продвижения его.

Люди с большой поверхностью тела испытывают более значительное сопротивление воды, чем люди с меньшей поверхностью тела. Соответственно у мужчин лобовое сопротивление в среднем больше, чем у женщин. Однако при учете размеров поверхности тела это различие между женщинами и мужчинами несущественно.

На величину лобового сопротивления влияет положение (форма) тела в воде при разных стилях, плавания и в различные фазы плавательного цикла.

При высокой скорости продвижения в воде преодоление лобового сопротивления составляет главный компонент физической нагрузки-для пловца.

Если путем буксировки протягивать тело человека по воде, то лобовое сопротивление этому пассивному продвижению растет примерно пропорционально квадрату скорости буксировки (рис. 78).

При активном плавании из-за движений головой, туловищем и конечностями лобовое сопротивление больше: при плавании кролем примерно в 1,5 раза, а при брассе в 2 раза.

Движущая, или пропульсивная (продвигающая), сила. Эта сила возникает в результате активной мышечной деятельности пловца и представляет собой сумму действия двух сил – лобового сопротивления и подъемной силы, возникающей при плавательных движениях. Она определяет скорость и направление движения тела пловца.

Прямо измерить пропульсивную силу не удается, ее определяют у спортсмена, привязанного к измерительному устройству. Наибольшая движущая сила зарегистрирована при “привязанном” плавании способом брасс – около 22 кг. При других способах: плавания эта сила примерно одинакова – максимально 13-14 кг. В брассе наибольший вклад дает работа ног, а в кроле на груди и на спине – работа рук.

В плавании способом баттерфляй движущая сила рук и ног примерно одинакова.

Скорость плавания. Средняя чисто дистанционная скорость (в середине бассейна) при плавании на 100 м составляет максимально: в кроле – около 1,9 м/с, в дельфине – 1,8 м/с, на спине – 1,7 м/с, в брассе – 1,5 м/с. Таким образом, наибольшая скорость достигается при плавании кролем, наименьшая – брассом.

Расходы энергии у человека при плавании примерно в 30 раз больше, чем у рыбы сходных размеров, и в 5-10 раз больше, чем при беге с той же скоростью.

При очень низкой скорости плавания значительные различия в энергетических расходах у людей объясняются разной потопляющей силой (плавучестью) у них.

При плавании с одинакозой скоростью женщины расходуют меньше энергии, чем мужчины, главным образом потому, что у женщин больше плавучесть.

С увеличением скорости плавания потребление О2 возрастает при плавании вольным стилем экспоненциально (примерно пропорционально квадрату скорости), а при плавании брассом и дельфином – линейно, лишь несколько замедляясь при большой скорости (рис. 79). Такой характер зависимости между энергетическими расходами (потреблением О2) и скоростью плавания разными способами объясняется прежде всего особенностями изменения лобового сопротивления и механической эффективности.

Энергетические расходы при плавании брассом и дельфином вдвое больше, чем при плавании вольным стилем.

Наибольшее потребление О2, которое может быть достигнуто при работе только руками или только ногами, составляет соответственно 70-80 и 80-90% от наибольшего его потребления при полноценном плавании.

Максимальная скорость плавания при работе руками меньше, чем при работе руками и ногами, что соответственно ведет к более низкому потреблению О2.

Однако при плавании кролем это различие крайне мало, что связано с высокой эффективностью гребков руками.

На дистанции 100 м (50-60 с) примерно 80% энергии обеспечивается анаэробным путем (околомаксимальная анаэробная мощность). С увеличением дистанции возрастает аэробный компонент энергопродукции: на дистанции 400 м он превышает 50% общей энергопродукции. На дистанциях 800 и 1500 м о^ень важную роль играют мощность и емкость кислородной системы.

Скорость, начиная с которой содержание молочной кислоты в крови быстро увеличивается (анаэробный лактацидемический порог), соответствует примерно 80% от МПК.

Тренированные пловцы способны работать на относительно высоком уровне потребления О2 (60-70% от МПК) без повышения содержания лактата в крови. При максимальной скорости плавания анаэробный гликолиз обеспечивает 50-60% энергии.

Максимальная концентрация лактата в крови у высококвалифицированных спортсменов достигает 18 ммоль/л.

Эффективность плавания. Эффективность работы определяется как выраженное в процентах отношение полезной работы к расходуемой для ее выполнения энергии. Эффективность плавания крайне низкая. Даже у высококвалифицированных пловцов она составляет 4-7%.

(Для сравнения: механическая эффективность наземной работы – ходьбы, бега, работы на велоэргометре – 20-30%. Отметим, однако, что при работе на ручном эргометре на “суше” эффективность также низкая – примерно 10%).

Наибольшая эффективность отмечается при плавании кролем – 6-7% (максимум до 15%), наименьшая – брассом (4-6%).

Источник: http://physiology.com.ua/mexanicheskie-faktory/

Плавание

Плавание Спортивная деятельность в условиях водной среды (плавание) имеет ряд физиологических особенностей, отличающих ее от физической работы в обычных условиях воздушной среды. Эти особенности определяются механическими факторами, связанными с движением в воде, горизонтальным положением тела и большой теплоемкостью воды.

Механические факторы Скорость и энергетические расходы при плавании зависят от трех основных механических факторов: 1) величины подъемной (плавучей) сил ы, противодействующей весу тела, или обратной ей величины — потопляющей силы; 2) лобового сопротивления продвижению тела в воде и 3) движущей силы, возникающей в результате эффективных продвигающих (пропульсивных) усилий пловца. Подъемная (или обратная ей — потопляющая) сила, в соответствии с законом Архимеда на погруженное в воду тело действует подъемная (выталкивающая) сила, равная весу объема воды, вытесненного телом. Величина этой силы зависит, во-первых, от веса (объема) различных тканей тела (прежде всего мышц и жировой ткани) и их соотношения в теле данного человека; во-вторых, от степени погружения тела в воду, точнее, от веса (объема) частей тела, находящихся над и под поверхностью воды, и, в-третьих, от объема воздуха в легких. Вес тела в воде составляет лишь несколько килограммов. У людей с большим количеством жира потопляющая сила (вес тела в воде) равна 0, так что они способны удерживаться на поверхности воды без каких-либо дополнительных усилий. Поскольку у женщин объем жировой ткани относительно больше, положение тела в воде у них обычно более высокое, чем у мужчин. Среди пловцов большую плавучесть имеют стайеры, тело которых занимает более горизонтальное положение (ближе к поверхности воды),так как они имеют большее жировое депо и более низкий удельный вес тела, чем спринтеры (соответственно 1,0729 и 1,0786). Когда тело спокойно удерживается на воде, некоторые части тела находятся над водой и легкие лишь отчасти заполнены воздухом. Поэтому на тело действует потопляющая сила, которой должна противостоять мышечная активность, создающая противоположно направленную силу. О степени этой активности можно судить по величине потребления кислорода сверх уровня полного покоя. Чем больше потопляющая сила, тем сильнее должна быть мышечная работа для удержания тела у поверхности воды и тем выше потребление кислорода. У женщин эта сила колеблется в пределах 1,6 — 4,7 кг, у мужчин — 4,9 — 5,8 кг.

  Лобовое сопротивление. При плавании основная мышечная работа затрачивается не на удержание тела на воде, а на преодоление силы сопротивления движению тела, которая называется лобовым сопротивлением.

Ее величина зависит от вязкости воды, размеров и формы тела, а главное — от скорости продвижения его. Люди с большой поверхностью тела испытывают более значительное сопротивление воды, чем люди с меньшей поверхностью тела. Соответственно у мужчин лобовое сопротивление в среднем больше, чем у женщин.

Однако при учете размеров поверхности тела это различие между женщинами и мужчинами несущественно. На величину лобового сопротивления влияет положение (форма) тела в воде при разных стилях, плавания и в различные фазы плавательного цикла.

Читайте также:  Бассейны иркутска: солнечный газпром и изумруд, спартак и кристалл - цены и адреса

При высокой скорости продвижения в воде преодоление лобового сопротивления составляет главный компонент физической нагрузки для пловца.

Если путем буксировки протягивать тело человека по воде, то лобовое сопротивление этому пассивному продвижению растет примерно пропорционально квадрату скорости буксировки. При активном плавании из-за движений головой, туловищем и конечностями лобовое сопротивление больше: при плавании кролем примерно в 1,5 раза, а при брассе в 2 раза.

  Движущая, или пропульсивная (продвигающая), сила. Эта сила возникает в результате активной мышечной деятельности пловца и представляет собой сумму действия двух сил — лобового сопротивления и подъемной силы, возникающей при плавательных движениях. Она определяет скорость и направление движения тела пловца.

Прямо измерить пропульсивную силу не удается, ее определяют у спортсмена, привязанного к измерительному устройству. Наибольшая движущая сила зарегистрирована при «привязанном» плавании способом брасс — около 22 кг. При других способах: плавания эта сила примерно одинакова — максимально 13-14 кг.

В брассе наибольший вклад дает работа ног, а в кроле на груди и на спине — работа рук. В плавании способом баттерфляй движущая сила рук и ног примерно одинакова. Скорость плавания.

Средняя чисто дистанционная скорость (в середине бассейна) при плавании на 100 м составляет максимально: в кроле — около 1,9 м/с, в дельфине — 1,8 м/с, на спине — 1,7 м/с, в брассе — 1,5 м/с. Таким образом, наибольшая скорость достигается при плавании кролем, наименьшая — брассом.

  Расходы энергии у человека при плавании примерно в 30 раз больше, чем у рыбы сходных размеров, и в 5-10 раз больше, чем при беге с той же скоростью. При очень низкой скорости плавания значительные различия в энергетических расходах у людей объясняются разной потопляющей силой (плавучестью) у них.

При плавании с одинаковой скоростью женщины расходуют меньше энергии, чем мужчины, главным образом потому, что у женщин больше плавучесть. С увеличением скорости плавания потребление кислорода возрастает при плавании вольным стилем экспоненциально (примерно пропорционально квадрату скорости), а при плавании брассом и дельфином — линейно, лишь несколько замедляясь при большой скорости.

Такой характер зависимости между энергетическими расходами (потреблением кислорода) и скоростью плавания разными способами объясняется прежде всего особенностями изменения лобового сопротивления и механической эффективности. Энергетические расходы при плавании брассом и дельфином вдвое больше, чем при плавании вольным стилем.

Наибольшее потребление кислорода, которое может быть достигнуто при работе только руками или только ногами, составляет соответственно 70-80 и 80-90% от наибольшего его потребления при полноценном плавании. Максимальная скорость плавания при работе руками меньше, чем при работе руками и ногами, что соответственно ведет к более низкому потреблению кислорода.

Однако при плавании кролем это различие крайне мало, что связано с высокой эффективностью гребков руками. На дистанции 100 м (50-60 с) примерно 80% энергии обеспечивается анаэробным путем (околомаксимальная анаэробная мощность). С увеличением дистанции возрастает аэробный компонент энергопродукции: на дистанции 400 м он превышает 50% общей энергопродукции.

На дистанциях 800 и 1500 м о^ень важную роль играют мощность и емкость кислородной системы. Скорость, начиная с которой содержание молочной кислоты в крови быстро увеличивается (анаэробный лактацидемический порог), соответствует примерно 80% от МПК.

Тренированные пловцы способны работать на относительно высоком уровне потребления кислорода (60-70% от МПК) без повышения содержания лактата в крови. При максимальной скорости плавания анаэробный гликолиз обеспечивает 50-60% энергии. Максимальная концентрация лактата в крови у высококвалифицированных спортсменов достигает 18 ммоль/л.





Эффективность плавания. Эффективность работы определяется как выраженное в процентах отношение полезной работы к расходуемой для ее выполнения энергии. Эффективность плавания крайне низкая. Даже у высококвалифицированных пловцов она составляет 4-7%. (Для сравнения: механическая эффективность наземной работы — ходьбы, бега, работы на велоэргометре — 20-30%. Отметим, однако, что при работе на ручном эргометре на «суше» эффективность также низкая — примерно 10%). Наибольшая эффективность отмечается при плавании кролем — 6-7% (максимум до 15%), наименьшая — брассом (4-6%). При одинаковой скорости плавания (одним, и тем же способом) тренированный пловец расходует заметно меньше энергии, чем нетренированный. Эффективность плавания у нетренированного человека может быть в 8 раз меньше, чем у высококвалифицированного пловца. Индивидуальные колебания механической эффективности в плавании значительно больше, чем в таких видах наземной спортивной деятельности, как бег, ходьба, работа на велоэргометре. Исключительно большие различия в потреблении кислорода не только между нетренированными и тренированными людьми, но даже между высокотренированными пловцами указывают прежде всего на сложность плавательной техники. Кроме того, большое значение, как уже отмечалось, имеют размеры и форма тела (определяющие лобовое сойротивление), положение тела в воде, размеры и подвижность «весел», создающих движущую силу. В определенных пределах с увеличением скорости плавания, вплоть до оптимальной, эффективность нарастает. При дальнейшем увеличении скорости она падает. Оптимальная скорость зависит от способа плавания и техничности пловца. В диапазоне относительно небольших скоростей (0,4- 1,2 м/с) для данного человека энергетическая стоимость проплывания (кролем) 1 км постоянна, т. е. не зависит от скорости плавания. Пловцы с плохой техникой расходуют больше энергии на единицу дистанции при любой скорости.

  Удельный вес девочек и мальчиков вплоть до периода полового созревания заметно не различается. Соответственно и энергетическая стоимость плавания (со скоростью 0,7 м/с) на единицу дистанции с учетом размеров тела у них одинакова.

Примерно с 15 лет этот показатель значительно снижается у девушек и повышается у юношей.

На сверхдлинных дистанциях оптимальное соотношение между лобовым сопротивлением и механической эффективностью у женщин более чем компенсирует их сравнительно низкое МПК- Это объясняет определенное преимущество женщин перед мужчинами в плавании на сверхдлинные дистанции.

Энергетическая стоимость проплывания 1 км дистанции составляет у нетренированных женщин 250 — 300 ккал, у нетренированных мужчин — 400 — 500 ккал, у спортсменок — 75- 150 ккал, у спортсменов- 150 — 200 ккал.

 источник: http://rusinfomed.ru

Источник: http://filinov-art.blogspot.com/2011/12/blog-post.html

Гидродинамическое сопротивление при плавании

«Обтекаемость, обтекаемость, обтекаемость». Если бы я получал по доллару каждый раз, когда повторяю это слово, я бы сейчас был мультимиллионером, жим бы в роскошном особняке с собственным 50-ти метровым бассейном.

Если вы часто читаете статьи моего блога, вы наверняка не раз встречались с этим понятием. Итак, что же собой представляет эта загадочная «обтекаемость» и почему она так важная при плавании.

Если говорить простым языком, под обтекаемостью подразумевается расположение тела в воде таким образом, чтобы создавалось наименьшее гидродинамическое сопротивление. При продвижении сквозь воду тело максимально вытянуто и выпрямлено.

В качестве наглядного примера, представьте себе обычную прямую рукоять метлы без самой метлы. Рядом с ней представьте небольшое деревце с многочисленными веточками, торчащими в разные стороны.

Если вы кинете рукоять метлы в воду в вертикальном положении, она, плавно разрезая воду, опустится до самого дна.

Если вы сделаете то же самое с деревцем, оно вероятно даже не полностью погрузится под воду.

Похожие принципы действуют и при плавании. Чем более вытянуто тело, тем быстрее и легче вы можете плыть, прилагая меньше усилий. Итак, если вы до этого думали, что об обтекаемости стоит беспокоиться только профессиональным пловцам, подумайте еще раз. Чем лучше ваше тело расположено в воде, тем больше удовольствия вы получите от плавания и более широкие возможности откроются перед вами.

Главная сила, которую надо преодолеть при обучении плаванию, это сила притяжения. Если бы в наших легких не было воздуха, мы бы просто пошли ко дну.

Однако после того, как мы научились противостоять силе притяжения и обладаем достаточной силой и навыками чтобы с легкостью поддерживать тело на поверхности, приходит время противостоять другим силам, которые мешают быстрому продвижению вперед. Это главным образом силы гидродинамического сопротивления.

Эксперты выделяют 3 основных типа гидродинамического сопротивления: сопротивление формы, сопротивление трения и волновое сопротивление.

 Сопротивление формы связано с тем, что изначально наше тело не такое обтекаемое, как, скажем у рыб. Это создает некоторую турбулентность (вихреобразование) при продвижении тела сквозь воду.

Сопротивление трения связано с контактным взаимодействием воды и тела пловца.

Волновое сопротивление связано с энергией, необходимой для образования волн при движении тела. Этот тип сопротивления в наибольшей степени замедляет тело при плавании.

Разумеется, существуют и другие силы, которые влияют на скорость плавания, однако, говоря об обтекаемости, перечисленные выше типы сопротивления играют наибольшую роль.

Итак, сейчас мы знаем, какие силы замедляют нас в воде. Ка же мы можем уменьшить их влияние, чтобы плавать быстрее и эффективнее? Учитывая, что наибольший эффект оказывает волновое сопротивление, давайте для начала сфокусируемся на нем.

Во многих научных докладах говориться о том, что волновое сопротивление увеличивается с увеличением скорости. Другими словами, чем быстрее мы плывем, тем больше волн образуется. Для их образования расходуется больше энергии, что увеличивает сопротивление.

1)  Отталкивайтесь от бортиков на некоторой глубине. Не отталкивайтесь у поверхности. Исследования показывают, что на большой глубине волновое сопротивление приближается к нулю. Таким образом, оттолкнувшись на глубине 1-1.5м вы будете плыть быстрее, чем если бы оттолкнулись у самой поверхности.

Именно по этой причине Международная федерация плавания (FINA) ввела правило, согласно которому после старта или отталкивания от бортика можно проплыть не более 15 метров под водой.

2)  Держите тело максимально вытянутым после того, как оттолкнулись от бортика или после старта. Это позволит в значительной степени снизить сопротивление формы и трения.

Руки должны быть расположены над головой в вытянутом положении. Ладони находятся одна на другой и держатся вместе большим пальцем верхней руки.

Руки полностью выпрямлены и буквально сжимают голову в зоне за ушами. Если позволяет гибкость, можете даже расположить предплечья одно над  другим.

Вытяните плечи как можно дальше таким образом, чтобы вокруг шеи не оставалось никаких воздушных карманов.

3)  Держите голову в правильном положении. Не поднимайте ее и не смотрите вперед. Помните, что все ваше тело должно представлять собой прямую линию. Всегда смотрите вниз при плавании вольным стилем и вверх при плавании кролем на спине.

При плавании баттерфляем основную часть времени взгляд также должен быть направлен вниз.  Голова вместе с корпусом поднимается только на тот промежуток времени, пока когда руки находятся над водой. При плавании брассом опять же, голова является продолжением прямой линии тела. Шея не двигается.

Взгляд поднимается только тогда, когда поднимается корпус.

4)  Поддерживайте вращение корпуса при плавании. Перекачивание из стороны в сторону при плавании кролем на груди или на спине, когда одна рука вытянута вперед, снижает сопротивление. Чем больше вытягивается тело, тем меньшее сопротивление оно испытывает.

5)  Шапочка для плавания снижает сопротивление трения, создавая более гладкую поверхность головы. Также определенную роль в обеспечении наилучшей обтекаемости могут сыграть правильно подобранные очки для плавания.

6)  Сейчас вы, наверное, сами догадываетесь, почему профессиональные пловцы бреют все тело. Более гладкая поверхность кожи обеспечивает наименьшее трение. Это позволяет им лучше «скользить» в воде.

7)  Некоторые костюмы для плавания значительно снижают сопротивление трения. Это является одной из причин, по которым они были запрещены для использования на соревнованиях. Такие костюмы обеспечивали повышенную обтекаемость корпуса, значительно снижая сопротивление трения.

Итак, в следующий раз, когда отправитесь на тренировку, помните о том, насколько важно обеспечивать максимальную обтекаемость корпуса. А для того, чтобы научиться ее обеспечивать, вам нужна практика.

Источник: https://sporter.md/posts/plavanie/gidrodinamicheskoe-soprotivlenie-pri-plavanii

Ссылка на основную публикацию