انواع نیروی مقاوم آب

نیروی مقاوم شکلی

همان طوری که از نامش پیداست، این طبقه از نیروهای مقاوم بازدارنده، در اثر شکل و حالتی که بدن شناگر در  آب و در حال حرکت به سمت جلو به خود می گیرد، تولید می شود. به طوری که قبلا ذکر شد، شناگران می خواهند فضای اشغال شده در آب را به حداقل ممکن برسانند. آنان با نگهداری بدن به حالت افقی این عمل را انجام میدهند.

(مگر در مواردی که حرکات بالا و پایین بردن بدن در مقایسه با نیروی مقاوم، نیروی جلوبرنده بیشتری تولید می کنند. آنها بایستی بدنشان ما را در آب طوری هدایت کنند تا این که همه ی طرح های لایه های آب به سمت عقب بدن مخروطی شکل شده و در عین حال، در قسمت جلوی بدن کوچک ترین سطح ممکن برخورد با آب ارائه نمایند .

آنها باید حالت متعادلی را بین پازدن با عمق کافی به منظور حرکت به جلو و پازدن به عمق خیلی زیاد که باعث افزایش بیش از حد نیروی مقاوم می شود، ایجاد نمایند.

بدن آنها نباید بیش از حد لزوم از یک پهلو به پهلوی دیگر بچرخد، هرچند که آنها باید به منظور افزایش نیروی جلو برنده، بدن خود را تا اندازه یی در آب بغلتانند. شناگران باید در تمام تکنیکهای شنای رقابتی از قرار گرفتن صحیح در وضعیت مطلوب افقی آگاه باشند و وضعیت مطلوب جانبی بدن را در شناهای کرال سینه و پشت بشناسند.

در تصویر مقایسه وضعیت خوب و بد بدن در سه شنا از چهار شنای رقابتی در هر شنا تصاویر سمت چپ حالت قرار گرفتن در وضعیت مناسب و تصاویر سمت راست حالت قرار گرفتن بدن در وضعیت بد و ضعیف را نشان می دهند.

تصاویر سه تکنیک شنا از چهار شنای رقابتی را از لحاظ خوب و بد قرار گرفتن در وضعیت افقی، با هم مقایسه می کند. در این تصویر تأثیر خوب و بد قرار گرفتن و سوگیری بدن را در حالت افقی در شنای کرال سینه نشان می دهد.

در سمت راست، شناگر کرال پشت دارای وضعیت افقی نامناسبی است. او سرش را خیلی بالا و باسن خود را خیلی پایین برده است. شناگر کرال پشت در سمت چپ، سوگیری افقی خوبی را به نمایش گذاشته است. بدن او تقریبا در حالت افقی است و ضربه های پای او تنها در حد و دامنه ی موثر برای تولید نیروی محرکه، عمل می کنند. با وجود این که سر او اندکی به جلو خم شده است، در وضعیت طبیعی قرار دارد.

در شنا های پروانه و قورباغه، موارد خاصی از سوگیری افقی لازم است. در هر دو شنا، برای تولید موثر نیروهای جلوبرنده ی بدن، شناگر به مقدار معینی از حرکت موجی نیاز دارد. در حالی که این حرکت موجی، سطح برخورد جلویی را با آب افزایش می دهد، اما توازن بين افزایش نیروی مقاوم و نیروی جلوبرنده شاید از نوع بهترین باشد، مگر این که شناگر حرکت موجی زیادی داشته باشد.

 

نیروی مقاوم آب

 

شنای قورباغه، یک شنای منحصر به فرد است. اختلاف نظرهای در حال پیشرفتی بر سر شیوه ی موجی Flat Stule  (شیوه تخت) Wave Stule  (غیر موجی) وجود دارد.

هر دو دیدگاه ادعا می کنند که شیوه ی آنها حداقل نیروی مقاوم شکلی را تولید می کند. شناگران با شیوه ی موجی، بیشتر بالا و پایین می روند؛ با این وجود، شاید آنان در مقایسه با شناگران شیوه ی تخت نیروی مقاوم کمتری تولید کنند.

این امر به دلیل این است که آنها در مرحله ی استراحت پاها سرعتشان کم نمی شود. در شنای قورباغه وقتی پاهای شناگران مرحلهی استراحت را طی می کنند، نیروی مقاوم بیشتر از هر مرحله ی دیگر شناست.

تصویر وسطی سمت راست شناگر قورباغه یی را با روش تخت نشان میدهد که پاهایش مرحله استراحت را | طی می کند. او نسبت به شناگر سمت چپ که دارای روش موجی است، در حالت افقی تری قرار دارد.

با این وجود، چون به روش تخت شنا می کند مجبور است ران های خود را به سمت پایین و جلو بکشد. با باسن قرار گرفته در سطح آب، تنها راه نگه داشتن کف پاها در زیر آب در موقع استراحت پا، آوردن رانها به سمت پایین و جلو است.

وقتی پاها در پایان مرحله ی استراحت قرار گرفته ران های او یک سطح صاف و تخت در برابر جریان آب ایجاد می کند که در این صورت نیروی مقاوم را به طوری قابل ملاحظه بالا می برد.

این نیروی مقاوم به طور مستقیم به وسیله ی معکوس شدن جهت دو جریان از مولکولهای آب جلوی رانهای شناگر، نشان داده شده است.

شناگر روش موجی، در تصویر، با پایین آوردن باسن، قادر است پاهایش را بدون خم کردن از ناحیه ی لگن، برای ضربه ی بعدی آماده کند. در نتیجه او رانهایش را به سمت جلو هل نخواهد داد. ران ها حالت و شکل باریک تری دارند که تلاطم کمتری به وجود می آورد .

 

در شنای پروانه، شناگری که در سمت چپ قرار دارد برای افزایش نیروی جلوبرنده به مقدار مطلوب، در بدن موج ایجاد کرده است، حالت موجی بدن آن قدر زیاد نیست که نیروی مقاوم شکلی را افزایش دهد. این وضعیت در مورد شناگر سمت راست صدق نمی کند.

او خیلی عمیق پا می زند و هنگام ورود دستها به داخل آب، سرش را خیلی پایین می برد و در این مرحله از شنا برای تطبیق این وضعیت، فضای بیشتری را در آب اشغال می کند، به طوری که تنهاش به حالتی تقریبا عمودی در می آید. این حالت جریان آب را برگردانده، باعث تلاطم و در نتیجه افزایش نیروی مقاوم شکلی خواهد شد.

چنان که قبلا اشاره شد، در شنای کرال سینه و کرال پشت، حرکت بیش از حد بدن شناگر روی پهلو، می تواند وضعیت مطلوب جانبی بدن او را مختل سازد.

در تصویر بالا یک نمای بالایی از شناگران کرال سینه را نشان میدهد. شناگر سمت چپ بدنی کشیده و صاف دارد، در حالی که شناگر سمت راست به شدت به پهلو و آن پهلو می غلتد. او دستش را از خط میانی بدنش رد کرده، وارد آب می کند. این امر باعث می شود تا باسن او به طرف همان دست و به خارج تاب بخورد، در حالی که پاهایش در جهت مخالف حرکت می کند و از مسیر جریان خارج می شود. حرکات این پهلو و آن پهلو شدن تلاطم آب را در اطراف بدن او زیاد خواهد کرد

شناگران کرال پشته در تصویر سمت راست نیز بیش از حد دست خود را به عقب دراز کرده است، از این رو به همان شکل بدنش به این طرف و آن طرف تاب می خورد. شناگر سمت چپ و بدن خود را بدون این که دست هایش بیش از حد به عقب برده شوند، به طور مستقیم نگه داشته و زیاد به این طرف ( و آن طرف منحرف نمی شوند.

 

غلت بدن

غلتیدن روی پهلوها می تواند باعث ا کاهش گرایش بدن شناگران کرال ا سینه و کرال پشت در مورد خارج شدن از وضعیت مطلوب جانبی گردد. اس در گذشته، متخصصان شنا به غلط بر این باور بودند که شناگران وقتی بدن – خود را در وضعیت صاف روی سطح آب نگه دارند، احتمالا با نیروی مقاوم کمتری مواجه می شوند.

این امر یک نتیجه گیری منطقی به نظر می رسد؛ – به جز در مورد شنای کرال پشت و کرال سینه که شناگران حق انتخاب ال چندانی ندارند. انتخاب آنها چرخیدن یا غلتیدن است.

دلیلش این است که در هر دو شنا، یکی از دستها از بالای آب و دیگری از داخل آب حرکت کرده و کشش آب را انجام میدهد. بدن شناگر به پیروی از حرکت دستها، به طوری طبیعی از یک پهلو به پهلوی دیگر می غلتد.

اگر آنها بخواهند وضعیت مسطحی را با تنه ی خود حفظ کنند، نیروهای چرخشی ناشی از دست ها، تنه ي معلق در آب را در جهت های جانبی و موجی شکل به چپ و راست می برد.

 

نیروی مقاوم موجی

تلاطم در سطح آب علت به وجود آمدن این نوع از نیروی مقاوم است. همه ی ما میدانیم که بعضی از استخرها به دلیل ساخت نامطلوب و یا ناقص بودن خطوط مسابقه، نسبت به سایر استخرها موج بیشتری دارند.

ما امواج که بدین طریق ایجاد می شوند خارج از کنترل شناگرانند و شاید در نتیجه ی نهایی مسابقه تأثیر چندان زیادی نداشته باشند. هر چند ممکن است روی زمان ها اثر بگذارند. این امواج بر تمام شناگران به طور یکسان اثر می گذارند. شناگران تا اندازه یی روی – امواجی که خود تولید می کنند، کنترل دارند .

حرکاتی که امواج منحنی شکل در آب ایجاد می کنند و بدن را به عقب می کشند، باعث کند شدن سرعت شناگر به جلو خواهد شد. امواج منحنی شکل به وسیله ی سر و تنه ی شناگران در حالت حرکت به جلو، پهلو و یا بال و پایین تولید می شوند.

این امواج همچنین به وسیله ی حرکات مرحله ی استراحت دست و پا ایجاد می شوند. اندام های بدن که به سمت جلو هل داده می شوند باعث تلاطم آب می گردند.

این امر فشار در جلو را زیاد می کند که به نوبه ی خود یک نیروی به سمت عقب به بدن شناگر وارد کرده و سرعت رو به جلو را سریع و به طور قابل توجهی کاهش می دهد.

در شکل روشی را نشان می دهد که در آن، حرکات مرحله ی استراحت دست و پا می تواند موجب افزایش نیروی مقاوم شود. این شناگر کرال سینه در مرحله استراحت، دست خود را به شدت در آب می کوب.

شناگری که دست ها و بازوان خود را بدین طریق در آب هل می دهد و به جلو می راند، در زمان کوتاهی برابر یک شانزدهم در حدود ۳۰ درصد از سرعت خود می کاهد. این کاهش در سرعت پیشروی وقتی در تعداد دست در طول استخر ضرب شود، می تواند اثر بسیار منفی بر اجرا و زمان شناگر باقی بگذارد.

شناگران کرال پشت و کرال سینه، موقعی که با فشار پشت دست به آب، مرحله ی ورود دست در آب را انجام می دهند، بارها اشتباه مشابهی را مرتکب می شوند. خیلی بهتر است که دستها از پهلو وارد آب شوند. این امر باعث کاهش سطح برخورد دست با آب می شود.

 

نیروی مقاوم اصطکاکی

شناگران در مدت سی سال گذشته، قبل از مسابقات مهم به طور تشریفاتی بدن خود را می تراشیدند. متخصصان در خصوص کاهش رکوردی که از این طریق حاصل می شد، اختلاف نظر داشته، علل مختلفی از قبیل پدیده های روانی، حرکتی و یا فیزیولوژیکی را مطرح می کردند.

غالبا، برای دلیل فیزیولوژیکی احتمال کمتری قائل بودند. اکنون شواهد فیزیولوژیکی یی وجود دارد که این تأثیر را به کاهش نیروی مقاوم اصطکاکی نسبت می دهد.

اصطکاک بین پوست بدن شناگر و آب سبب می شود تا آنها برخی از مولکول های آب را به همراه خود ببرند. این مولکول ها با مولکول هایی که بلافاصله در جلوی آنها قرار دارند، برخورد می کنند و در جهات مختلف باز پس رانده می شوند. آنها با فشار به داخل جریانات همجوار وارد و سبب ایجاد الگوی وسیعی از تلاطم می شوند که حاصل آن افزایش نیروی مقاوم است.

 

عوامل اصلی تأثیرگذار بر مقدار نیروی مقاوم اصطکاکی که شناگران با آنها مواجهند، عبارتند از: سطح بدن، سرعت شنا و ناهمواری های سطح بدن آنها شناگران هیچ کنترلی روی مساحت سطح بدنشان ندارند و سرعت آنها با توجه به آهنگ حرکت شنای آنها در بخش های نخستین مسابقه، تا اندازه یی قابل کنترل است .

تنها عامل دیگری که باقی می ماند صاف و صیقلی کردن آنها است که آن را به عنوان منبع اصلی کاهش نیروی مقاوم اصطکاکی می شناسیم. بدیهی است که سطح صاف در مقایسه با سطح ناهموار اصطکاک کمتری ایجاد می کند. شارپ و همکارانش (۱۸۹۹؛ شارپ و کاستیل، Sharp & Coworders (1919 شواهدی دال بر این که این روش کار باعث کاهش نیروی مقاوم اصطکاکی می شود، ارائه نمودند.

آنها یک گروه از شناگران را قبل و بعد از تراشیدن موی بدنشان مورد آزمایش و رکوردگیری قرار دادند. بین دو مرحله ی رکوردگیری و روز فاصله وجود داشت. در هر دو نوبت رکوردگیری، شناگران شناهایی با سرعتی زیر بیشینه و با سرعتی مشابه شنا کردند.

پژوهشگران تراکم اسید لاکتیک خون آنها را اندازه گیری کردند تا مقدار تلاش آنها را برای طی مسافت تعیین نمایند. آنها همچنین مسافت طی شده در هر دوره ی کامل دست را اندازه گرفتند.

هنگامی که شناگران بدنشان را تراشیدند، توانستند شناهای تنظیم شده را با کاهش قابل ملاحظه یی از تراکم اسید لاکتیک به پایان برده و در هر دوره ی کامل دست مسافت بیشتری را طی نمایند. میانگین تراکم اسید لاکتیک برای گروه شناگران در حین شنای مشابه قبل از تراشیدن بدن ۴۸ / ۸ میلی مول در لیتر و بعد از آن۷۶ / ۶ میلی مول در لیتر بود.

میانگین مسافت طی شده در هر دوره ی کامل دست شنا قبل از تراشیدن بدن ۰۷ / ۲ متر بود که پس از آن به ۳۱ / ۲ متر رسید. فرض شد این افزایش مسافت طی شده در هر دورهی کامل دست شتا به خاطر کاهش نیروی مقاوم اصطکاکی و ناشی از تراشیدن بدن باشد

 

در مرحله ی دیگری از این تحقیق، از شنای “مهار شده” Telhered

Swim شناگر در آب به وسیله کابل در نقطه ای ثابت شنا می کند و سعی می کند بر خلاف وزنه ای که او را به عقب می کشد موقعیت خود را در آب حفظ کند  استفاده شد.

پژوهشگران با اندازه گیری اکسیژن مصرفی در طی مراحل مختلف افزایش کار مقدار انرژی هزینه شده را تعیین کردند. علاوه بر این، نتایج حاصل از گروه گواه نیز با هم مقایسه شدند. گروه تجربی نتایج مشابه با بخش اول تحقيق از نظر تراکم اسید لاکتیک خون و همچنین افزایش مسافت طی شده در هر دوره ی کامل دست شنا، به دست آوردند. لیکن اعضای گروه کنترل که بدن خود را نتراشیده بودند در هیچ یک از شاخص های اندازه گیری پیشرفتی نداشتند.

با این که شناگران در شناهای عادی پیشرفت داشتند، لیکن در طی آزمایش شنای “مهارشده میزان انرژی هزینه شده در نزد آنها کاهش نیافت.

این امر امکان احساس حرکتی بهتر در آب را که ناشی از تراشیدن بدن آنهاست بی اعتبار می کند، و در نتیجه، کارایی بیشتر مکانیکی به عنوان دلیلی برای پیشرفت آنان در شناهای تنظیم شده، منظور نخواهد شد. چنانچه در اثر تراشیدن بدن، آنها به کارایی بهتری در شنا کردن می رسیدند، باید میزان اکسیژن مصرفی آنها در طی انجام کار در سطوح مختلف شنای “مهار شده” کاهش پیدا می کرد.

از طرف دیگر، چون آنها به هنگام شنای “مهارشده” در آن حرکت نداشتند میزان نیروی مقاوم اصطکاکی برابر آنها ناچیز و قابل اغماض بوده است. بنابراین با فرآیند حذف، به نظر می رسد نیروی مقاوم اصطکاکی کمتر، دلیل منطقی تلاش کمتر آنان در شناهای تنظیم شده بعد از تراشیدن بدن باشد.