[转贴]游泳的力学--佚名 -

游泳的力学——三条力学原理（一）

作者：佚名
　　
　　介绍一下与游泳有关的三条力学原理。
　　
　　第一，作用力与反作用力原理。其实，这是牛顿第三运动定律。比如游泳划水时，手给水一个向后的力，水就会给手一个向前的反作用力，从而推动身体前进。这里，举一个例子说明一下。比如爬泳的划水，有三种划水动作，分别是：沉肘划水，直臂划水和提肘划水（正确划水）。沉肘划水是指，划水时肘的位置始终比手低，这是最错误的划水方法。这样做，手给水的力量很小，于是反作用力（推进力）也很小。因为这样游“很省力”，许多初学者和一部分中级选手都会犯这个错误。不过，纠正之后，他们一般都会直接学会正确划水方法。直臂划水是指，划水过程中手臂始终伸直。虽然这种方法产生的推进力比沉肘划水大一些，但也是错误的。因为直臂划水，划水过程开始时，手是向下划的，于是水给人的力向上；划水过程快结束时，手又变成向上划了，水给人的力向下。所以总的算起来，不仅在向上向下的那一部分划水时白白消耗了体力（因为对前进没有作用），而且导致了身体一会儿上升，一会儿下沉，破坏了身体的平稳，增加了阻力。正确的划水方法是提肘划水，这种方法可以最大程度上减少向上或向下划的分力，将几乎所有的力量都用来向后划水。提肘划水，划水动作开始时和直臂划水类似，不过肘抬得比手高，强调抱水；划水动作过程中，肘也始终比手位置高，尽量多地向后划水；划水动作快结束时，手臂又差不多伸直，不过手掌方向向后。正确划水动作比较复杂，这里就只简单说一下，以说明“作用力与反作用力的原理”，等写到爬泳的时候，再详细说。
　　
游泳的力学——三条力学原理（二）
　　
　　第二，动量转移原理。这条原理是说，身体某一部分的动量，可以转移到身体的另一部分或者全身。这在许多运动中都有体现。最有代表性的例子就是立定跳远。起跳的一瞬间用力向前挥臂，在空中的时候，手臂的这一部分动量就会转移到身体，让身体的水平速度得到提高。根据这个原理，我们可以知道，游泳跳水出发的时候，也应该用力挥臂。这样做，手臂的动量就转移到全身，于是可以跳得更远。

第三，阻力与速度的平方成正比。身体在水中受到阻力的大小，是与身体前进的速度成正比的。比如说，速度为每秒0. 5米时，假定阻力为100牛；那么速度加快到每秒1.0米时（原来的2倍），阻力就变为400牛（原来的4倍）；速度加快到每秒1.5米时（原来的3倍），阻力则变为900牛（原来的9倍）。游泳的时候，身体的前进速度与阻力，也是这个关系。另一方面，当划水速度增加时，划水所产生的动力也满足这个关系，因为动力其实是水对手的阻力的反作用力。于是，当划水速度变成原来的2倍时，产生的动力就变成原来的 4倍。这样看来，仿佛划水时速度越快越好，是不是这样的呢？可以说，是这样的，但是存在另一个问题。因为根据肌肉收缩的分析来看，肌肉的能量消耗与速度的立方成正比。于是，当速度变为原来的2倍时，体力消耗将变成原来的8倍；速度变成原来3倍时，体力消耗变成原来的27倍！这也说明了为什么游泳时，手臂动作越快，越是累得早。人是肉做的，不是机器，所以，“划水越快越好”这一点，是不现实的。另外，如果一会儿速度快（比如1.5米/秒），一会儿速度慢（比如0.5米/秒），通过计算可以知道，那么体力消耗（27倍加1倍，共28倍）肯定比匀速（比如1.0米/秒）时所消耗体力（8倍加8倍，共16倍）大，而且大得多。所以，大家也可以看出，我曾经强调过的 “动力的均匀性原则”是多么地重要。总的来说，短距离游泳或者冲刺的时候，可以尽量增加划水频率，以增加动力；在长距离游泳的时候，则要特别注意分配好体力。
　　
游泳的力学——三条力学原理在移臂中的应用（一）
　　
　　移臂，是指一个划水动作完成以后，到下一个划水动作开始，手臂在空中从体后移至体前的过程。所以，移臂又被称为“空中移臂”。在四种游泳姿势中，有空中移臂的占三种（而蛙泳的一般叫做“伸臂”，不叫移臂）。有些人，甚至包括教练，都认为移臂怎样完成都无关紧要。他们认为，手臂能够产生推进力的部分在水下。这种看法是完全错误的，因为移臂的过程会对身体姿势以及划水直接产生影响。错误的移臂动作会破坏身体的流线型，增加身体受到的阻力；也会破坏游泳的节奏，导致划水动作不正确。所以，在这里，说一下空中移臂还是非常必要的。我们就结合刚刚说过的三条力学原理来分析。这样做，一方面，可以让大家对三条力学原理有更加深刻的认识；另一方面，也可以让大家知道空中移臂的一些注意之点。
　　
　　第一，作用力与反作用力原理与移臂。这里，我们先用爬泳移臂来说明。有些人爬泳采用“宽平移臂”。也就是说，移臂时，手臂基本伸直，手臂贴着水面从后移到前，手划了一个半圆形。这是一种错误的移臂动作，因为它会让身体扭动。就比如右手，这样移臂时，动作是沿逆时针方向的。而我们知道，右手这个动作，是肩部肌肉收缩，身体给了手臂一个力才完成的。于是，由作用力与反作用力原理，手臂也会给身体一个力，这个力让身体沿顺时针方向转动。左右手交替移臂时，臀部，腿部就会一会儿顺时针动，一会儿逆时针动，于是产生左右扭动，破坏了身体的平稳和流线型。另一种移臂，有很多游泳相当不错的人都在使用。这种方法手臂仍然基本伸直，但是从身体上方画半圆从后到前。这种方法可以避免身体左右扭动，但遗憾的是，这也是一种错误的移臂方法。至于具体原因，讲到爬泳的时候再详细分析。正确的爬泳移臂，应该提高肘部，让手沿着身体从后到前，基本上走直线。这样可以最大程度上避免身体扭动，让身体平稳前进。再来看仰泳移臂。在仰泳中，“宽平移臂”同样是错误的。仰泳移臂应该手臂完全伸直，手直接在头上方画半圆完成。这样做几乎可以完全避免身体侧向的扭动。至于蝶泳的移臂。一般来说，游蝶泳时，左右手都采用“宽平移臂”。因为蝶泳时左右手同时动作，一臂产生的斜作用正好被另一臂的斜作用所抵消，所以蝶泳这样移臂不会让身体扭动，是正确的。

游泳的力学——三条力学原理在移臂中的应用（二）
　　
　　第二，动量转移原理与移臂。这里，用仰泳移臂来说明一下。仰泳移臂是从体后到体前，在头上方画一个半圆。于是，在移臂动作结束，手入水的瞬间，动量方向是向下的。有的人游仰泳，在手入水的瞬间，将手向下运动的速度减慢，甚至突然将手“停住”。这样做是不正确的，因为这种瞬间减速，会让手臂的动量转移到身体，使头和上身向下运动。经常在仰泳比赛的时候，可以看见有的运动员头部上下起伏，就是这样引起的。所以，想要避免头部上下起伏，就应该在手入水时保持其向下的速度，不要人为的减速。因为手入水以后，水的阻力自然会减小手臂向下的动量的。爬泳和蝶泳移臂，入水的瞬间减速同样会产生不利影响，这以后再讨论。
　　
　　第三，阻力与速度的平方成正比原理与移臂。这个原理，可以直接应用到移臂入水速度的问题上。如果移臂入水的速度变成原来的两倍，那么产生的迎面阻力将变为原来的四倍。所以，加快移臂不仅会破坏游泳节奏，而且会增加阻力。但是另一方面，也不能一味的减慢移臂速度，因为那样会降低划水频率。这个矛盾应该怎样解决呢？比较好的方法，移臂速度要和划水速度协调一致。一般来说，移臂速度比划水速度稍快，但也不能太快。让移臂和划水的速度接近于一致，是保持良好的游泳节奏的重要因素。