نیروی مقاوم آب

آب ۱۰۰۰ برابر چگال تر از هواست؛ لذا زمانی که بدن در آن به جلو حرکت می کند، آب در برابر حرکت آن با نیرویی بیشتر از نیروی مقاومت، به مقابله با آن می پردازد. این نیرو، همانطور که در شماره قبل مشخص شد نیروی مقاوم بازدارنده است. شناگران زمانی به جلو شتاب می گیرند که نیروهای رانشی به کار گرفته شده بزرگتر از نیروی مقاوم بازدارنده که آنها را به سمت عقب میراند باشد.

بنا به آنچه گفته شد، وقتی نیروهای مقاوم بازدارنده از نیروهای رانشی فزونی یابند، از سرعت رانش آنها کاسته خواهد شد. تغییرات در مقادیر نیروهای رانشی و نیروهای مقاوم بازدارنده نسبت به هم، دلیل بر این مدعاست که شتاب رو به جلوی شناگران در زمان های مختلف، حتی طی هر سیکل حرکتی، افزایش و یا کاهش می یابد.

 

شناگران، با نیروی مقاوم بازدارنده، همانطور که به جلو حرکت می کنند، مواجه می شوند، چرا که آنها بایستی واقعا، جریانی از مولکولهای آب را از مسیر خود کنار بزنند تا بتوانند شکافی در آب برای عبور بدنشان ایجاد نمایند.

شناگران بایستی نیروی مقاوم بازدارنده را هنگامی که تلاش می کنند تا با حرکت به سمت دیگر استخر، بیشترین سرعت متوسط رو به جلو خود را با کمترین تلاش حفظ کنند، کاهش دهند.

تنها استثنای موجود از این گفته ها برای پاها و دست ها می باشد. فقط زمانی که شناگران حرکات رانشی را با آن اندام ها ایجاد می کنند.

حرکات ریکاوری دست ها و پاها، می بایست به شکلی انجام شوند که نیروهای مقاوم بازدارنده را کاهش دهند. نیروی مقاوم بازدارنده ای که شناگران با آن مواجه می شوند به طور مستقیم با تلاطمی که آنها ضمن شنا به سمت دیگر استخر ایجاد می کنند، متناسب است.

متاسفانه، چون بدن انسان، وضعیت آیرودینامیکی خوبی مانند ماهیها و پستانداران آبی ندارد، حتی وقتی که بهترین وضعیت را برای خود بوجود می آورند، با مقدار قابل توجهی از نیروی مقاوم بازدارنده مواجه خواهند بود. عاملی که نیروی مقاوم کششی را حتی بیشتر افزایش می دهد، تغییر دائمی و شدید جهت گیری بدن در آب است. (کلاریس ۱۹۷۹)

در نتیجه شناگران زمانی که در آب حرکت می کنند، تلاطمی را در آب ایجاد خواهند کرد. آنها این تلاطم را نمی توانند از بین ببرند، اما می توانند آنرا با استفاده از برخی از تکنیک هایی که در این فصل و در فصول بعد توضیح خواهیم داد، در شناهای رقابتی، کاهش دهند.

 

اهمیت کاهش نیروی مقاوم بازدارنده

در گذشته تکنیک هایی برای کاهش نیروی مقاوم بازدارنده با استفاده از روشهایی برای بهبود بخشیدن به نیروی رانش، مورد توجه قرار نگرفته بود. هر چند اخیرا، توجه به نقشی که کاهش نیروی مقاوم، در شنای سرعت، ایفا می کند، مجددا رواج یافته است.

بسیاری از کارشناسان اکنون بر این باور، که البته صحیح هم می باشد هستند که کاهش نیروی مقاوم بازدارنده می تواند سرعت شنا را حتی بیشتر از مهارت هایی جهت افزایش نیروی رانشی  بهبود بخشد.

در واقع در مطالعه ای که از کامپیوتر در بازی های المپیک ۱۹۹۲ استفاده شده بود، محققین گزارش کرده اند: ورزشکاران نخبه از نیروهای رانشی حاصل از دستها و پاهایشان به طور محسوسی، خیلی بهره نمی گیرند. در عوض، در کل بدن آن ها حالت آیرودینامیکی خوبی دارد، بگونه ای که نیروهای مقاوم آب را کاهش می دهد.

بنابراین آنها می توانند به سرعت بیشتری در شنا دست یابند

اگر از همان رانش مشابه که شناگران رده های پایین تر به کار می گیرند استفاده کنند از (کا پارت، پیز و توروپ 1996)دلیل اینکه چرا کاهش نیروی مقاوم بازدارنده آب در شنای سرعتی مهم است را می توان با نمودار شکل ۱-۲ نشان داد.

نمودار شکل ۱-۲، نمونه ای از الگوی سرعت مرکز ثقل را برای حرکت دست زیر آب در شنای کرال سینه طی دو دوره عمده در افزایش شتاب (حرکت کشش به داخل و حرکت کشش به خارج) و سه دوره عمده در کاهش شتاب

حرکت کشش به پایین، انتقال از حرکت کشش به داخل و به خارج و ریکاوری بازوها) را نشان می دهد. متوسط سرعت حرکت دست را می توان با محاسبه ارتفاع اوج های نمودار (شتاب گرفتن ها) و افت های نمودار (کاهش یافتن ها در شتاب) و مقدار زمانی که در هر مرحله از حرکات دست صرف می شود، تعیین شود. در شکل ۱-۲ a، متوسط سرعت ۹۸/۱ متر بر ثانیه بود نمودار شکل ۱-۲ b، اثر فرضی حالت آیرودینامیکی بهتر را، بر سرعت متوسط شناگر در یک سیکل حرکتی، نشان میدهد.

حالت آیرودینامیکی بیشتر، میزان کاهش در رانش را در دوره های کاهش شتاب یک سیکل حرکتی، کاهش خواهد داد. در این وضعیت، حالت آیرودینامیکی، سرعت متوسط شناگر را به ۰۴ /۲  متر بر ثانیه در هر حرکتی، افزایش می دهد. هر چند که مثال شکل ۱-۲b  به حد کافی نمایانگر چنین موضوعی نیست.

موقعی که این شناگر بدنش وضعیت آیرودینامیکی بهتری دارد او همچنین با شتاب بیشتری در طی مراحل رانش در سیکل حرکت خود، به جلو رانده می شود، چرا که مقاومت کمتری در مقابل تلاش وی جهت رانش وجود خواهد داشت.

اثر واقعی حالت آیرودینامیکی در شکل ۱-۲ c  بهتر نشان داده شده است.

 

در این حالت شناگر کاهش شتاب در سرعت کمتری و شتاب بیشتری دارد بطوریکه متوسط سرعت وی ۰۷ /۲ متر بر ثانیه در هر سیکل حرکتی از دست می باشد. برای بیان اهمیت حالت آیرودینامیکی، بطور واضح تر، سرعت متوسط در شکل ۱-۲ a، نتیجه زمانی، معادل ۵۰/ ۵۰ را برای ۱۰۰ متر بدست می دهد، در حالی که متوسط سرعت در شکل ۱-۲، زمان محاسبه شده ۳۱/ ۴۸ را برای همان مسافت، نتیجه می دهد. به وضوح، کاهش نیروی مقاوم بازدارنده می تواند بطور قابل توجهی عملکرد را بهبود بخشد.

به طور آشکار، مثال شکل ۱-۲، یک مثال فرضی است و نمی تواند تأثیر عواملی نظیر حرکات غالب جانبی، خستگی، استارت ها و برگشت ها را نشان دهد. با وجود این، نکته موجود در این بحث آنرا با ارزش می سازد. شناگرانی که نیروی مقاوم بازدارنده را کاهش می دهند می توانند سرعت متوسط در هر سیکل حرکتی خود را افزایش دهند. از همه بهتر اینکه، آن ها می توانند این کار را بدون افزایش تلاش عضلانی خود انجام دهند. تکنیک هایی برای کاهش نیروی مقاوم بازدارنده، بعدا در این فصل ارائه خواهد شد. با این حال ابتدا می خواهم اثرات نیروی مقاوم باردار نشد را مورد بحث قرار دهيد .

 

اثر کاهش نیروی مقاوم کششی بر روی سرعت در شنا ویژگی های لایه ای و تلاطمی حرکت آب

آب از مولکول های هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده است. وقتی در یک حالت یکنواخت و غیر متلاطم حرکت می کند، این مولکول ها تمایل دارند که روی هم مثل ورقه های چند لایه به هم چسبیده، بلغزند. به این دلیل جریان آبی که دست نخورده است را تحت عنوان جریان لایه ای ۱ آب می نامیم

شناگران وقتی در آب حرکت می کنند وضعیت لایه ای جریان های مشخص مولکول های آب را بهم می زنند و باعث می شوند که آب دچار تلاطم شود همانطور که قبلا نیز ذکر شد لایه هایی از مولکول های آب بایستی به بالا پایین و طرفین قسمت های مختلف بدن بخش شوند تا شکافی برای عبور آنها از آن ایجاد کنند.

زمانی که این اتفاق می افتد، لایه جریان مولکول های آب به هم می خورند و این مولکولها شديدا شروع به مخلوط شدن و جدا شدن از هم می کنند تا در جهات تصادفی قرار بگیرند.

گفته می شود که در این حالت آب دچار تلاطم شده است. جریان آب متلاطم به حرکات تصادفی و خشن مولکولی های آب، اطلاق می گردد، در حالی که، جریان لایه ای به جریانی از مولکول ها که همگی در یک جهت خاص و با یک سرعت جریان دارند، گفته می شود.

جریان لایه ای آب، در کمترین حد ممکن، نیروی مقاوم باردار شده را ایجاد می کند. جریان متلاطم آب فشار و نیروی مقاوم بازدارنده را افزایش می دهد.

مولکول های آبی که دچار تلاطم شده اند، بر روی لایه آب مجاور، دورتر از جسم، به گونه نامناسبی قرار گرفته و برای آن مزاحمت ایجاد می کند و باعث حرکت در مولکول های آن لایه گردیده و بدین ترتیب الگوی تلاطمی گسترده ای بوجود می آورد.

این الگو، همانند آب سفیدی در سطح آب نمایان می شود؛ ولی در زیر آب نمی توان آنرا دید. تلاطم، به دلیل حرکات گسترده تصادفی مولکولهای آب، به سرعت، فشار آب را در جلو و اطراف شناگران افزایش داده و تمایل دارد که سرعت رو به جلوی شناگران را کاهش دهد، مگر این که شناگران به اندازه کافی نیروی رانشی اضافه ای را برای غلبه بر آن به کار گیرند.

برخی از مولکول های آب، به جای اینکه کنار زده شوند واقعا به بدن شناگران می چسبند. این مولکول ها به عنوان یک جرم اضافه توسط بدن حمل می شوند که این خود موجب تولید اصطکاک شده و سرعت را کاهش میدهد.

بخش های از آب که بلافاصله پشت بدن شناگران قرار می گیرد متلاطم باقی می مانند و تنها قسمتی از آنها برای مدت زمان کوتاهی بعد از عبور بدن از آنها، با مولکول های آب پر میشوند. فشار در محدوده پشت شناگر به طور محسوس کمتر از فشار در جلوی وی می باشد، زیرا شکاف های ایجاد شده در آب، پس از عبور شناگران از آن نمی توانند به سرعت پر شوند و مولکول هایی که در این محدوده هستند برای مدت کوتاهی متلاطم باقی می مانند.

این محدوده کم فشار تمایل دارد تا شناگران را به عقب بکشد، مگر اینکه مجددا شناگران نیروی رانشی را به حد کافی بزرگ برای غلبه بر این تمایل آب، افزایش دهند. مولکول های آب در حال غلتیدن، در محدوده ای که بدن شناگران به تازگی از آن عبور کرده است، تحت عنوان جریان های گردابی نامیده می شوند.

حفره ۲ و مکش انتهایی نیز که جهت معرفی عناوینی برای علت کاهش فشار، استفاده شده اند، تمایل دارند که شناگر را آب متلاطم در مدت زمان کوتاهی، پشت سر شناگری که به تازگی از آن عبور کرده است، پر شده و وضعیت لایه ای آب، مجددا تثبیت خواهد شد.

زمان لازم برای پر شدن حفره ها از آب به اندازه آن حفره و به اندازه الگوی تلاطمی که حفره ها ایجاد کرده اند، بستگی دارد.

اگر حفره ها بزرگ و الگوی تلاطمی وسیع باشد، زمان بیشتری برای پر شدن حفره ها از آب نیاز است، که خود اثر مکش بیشتری را ایجاد خواهد کرد که برای مدت زمان طولانی تری دوام خواهد داشت.

حفره های کوچکتر، الگوهای تلاطمی کوچکتری را ایجاد می کنند که بعد از اینکه شناگر از آن عبور کند، سریع تر پر می شوند، بنابراین اثر مکش کوچکتر و زمان برقراری آن نیز کوتاه تر خواهد بود.

مثال هایی از ویژگیهای آب متلاطم و لایه ای در شکل ۲-۲ نمایش داده شده است. در این تصویر، جریان های لایه ای آب بوسیله خطوط مستقیم و جریان های متلاطم با خطوط چرخشی نمایش داده شده است. همانگونه که اخیرا توصیف شد، آبی که به تازگی در جلو و اطراف شناگر به حرکت درآمده است، متلاطم شده و فشار در جلوی شناگر را افزایش خواهد داد.

این نقطه پر فشار با علامت + در جلوی شناگر مشخص می شود، علامت – درست در پشت بدن شناگر، حفره ها، جایی که مولکول های آب هنوز آنجا را پر نکرده اند، را نشان میدهد. جریان های گردابی یا متلاطم در این ناحیه نمایش داده شده اند (پشت پاهای شناگر)

ترکیب فشار افزایش یافته در جلوی شناگران، جایی که یک دیوار مجازی از آب در حال چرخش ایجاد شده است، و فشار کاهش یافته پشت سر آنها ، جایی که آب متلاطم هنوز (به وسیله مولکول های آب) پر نشده است، اختلاف فشار را از جلو به پشت، افزایش خواهد داد.

در نتیجه، شناگران توسط فشار بالای جلوی بدنشان به طرف پشت هل داده میشوند و توسط فشار پایین پشت بدنشان به سمت عقب کشیده و یا مکیده می شوند.

البته، این تفاوت زیاد در فشار، سرعت رو به جلوی آنها را کاهش خواهد داد مگر اینکه آنها نیروی رانشی را برای غلبه بر آن افزایش دهند. شناگران هم در تمرینات و هم در مسابقات از طریق دنبال کردن هم به طور نزدیک از پشت سر و یا در مجاورت یکدیگر، همدیگر را تعقیب می کنند، بنابراین آنها می توانند در بسته هایی از آب غلتان و گردایی، جایی که حفره ها وجود دارند، دست و پا بزنند چون فشار درست در جلوی شناگران دنباله رو بیشتر از فشار در بسته های آب پشت سر اولین شناگر است ، شناگر تعقیب کننده به منطقه کم فشار کشیده می شود.

مزیت این تعقیب ها توسط شناگران این می باشد که اختلاف فشار موجود، مقداری از کاری را که شناگران تعقیب کننده باید انجام دهند به انجام می رساند، بنابراین آنها می توانند با تلاش کمتر، در سرعت های بالا باقی بمانند. در یک گزارش، محاسبه کرده اند که تعقیب شناگران از پشت سر می تواند عملکرد را به اندازه ۵ /۹  ثانیه در ۴۰۰ متر بهبود بخشد.

 

نیروی مقاوم آب

 

امواج

حرکت شناگران در آب موجب تولید امواج هلالی می شود که در برابر بدن شناگر بلند شده و به بدن شناگر فشار وارد می کند. حرکت رو به عقب این امواج هلالی، سرعت رو به جلوی شناگران را کند می کند. اندازه امواج هلالی با افزایش سرعت شنا افزایش می یابد به گونه ای که موجب ایجاد یک دیوار آبی می شود که ورزشکاران باید از آن بگذرند.

که این به نوبه خود نیز موجب افزایش چشمگیری در نیروی مقاوم بازدارنده خواهد بود. این امواج هلالی چنان اثر کند شونده قدرتمندی بر روی سرعت رو به جلو اعمال می کنند که وقتی سرعت دو برابر می شود، نیروی مقاوم کششی تا ۸ برابر افزایش می یابد، (تورتریپ، لوگان و مک کنی۱۹۷۴)

 

انواع دیگر نیروهای مقاوم کششی وقتی سرعت شنا دو برابر می شود تنها ۴ برابر افزایش می یابند.

اندازه امواج هلالی و نیروی مقاوم بازدارنده را می توان با آرام شنا کردن کاهش داد. اما این انتخاب برای شناگرانی که مایل به پیروزی در مسابقات هستند، قابل اجرا نیست.

بنابراین امواج بزرگ هلالی، فوق العاده مضر بوده و لازم است حتما با آن مقابله شود. شناگران باید از هر نوع عملی که اندازه امواج هلالی را به طور غیر ضروری افزایش می دهند، اجتناب کنند. یکی از این اعمال به طور غیر طبیعی بالاتر از سطح آب حرکت کردن و یا شناورشدن ۴ است.

وقتی که شناگران قوسی به پشت خود میدهند و سرشان را بلند می کنند تا به یک وضعیت بدنی بالای آب دست یابند، امواج هلالی را به طور غیر ضروری افزایش میدهند که این موجب می شود از سرعت رو به جلوی آنها کاسته شود.

شناگران به طور طبیعی در مسابقات با مسافتهای کوتاهتر، در سطح آب شناور خواهند شد چرا که سرعت آنها بالاست. این بدین معنی است که افزایش در فشار آب، درست در جلو و زیر بدن آنها که در نتیجه افزایش سرعت پدید آمده است، تمایل دارد که بدن را به سمت بالاتر در آب هل دهد.

این یک واکنش طبیعی در شنای سرعتی است و نبایستی از آن اجتناب کرد، ولی شناگران نبایستی با قوس دادن به پشت و بالا آوردن سر خود، در تلاش برای افزایش آن باشند.

روش دیگری که شناگران بوسیله آن به اندازه امواج هلالی به طور غیر ضروری می افزایند این است که بدن و سر را به شکل افراطی به پایین و بالا حرکت می دهند. البته در شنای پروانه و قورباغه، مقدار مشخصی از موج بدن برای نفس گیری بهتر و ایجاد اثر سوار بر موج بودن، ضروری است. هرچند که موج اضافی، غیر ضروری است و تنها از سرعت آنها می کاهد.

 

شناگران کرال سینه و کرال پشت مشکلی با موج ندارند ولی آنها می توانند هنگامی که شنا می کنند امواج غیر ضروری را با بلند کردن و پرتاب کردن سر از یک سمت به سمت دیگر افزایش دهند.

شناگران کرال سینه باید با چرخش به یک سمت و بدون بلند کردن سرشان از آب، نفس گیری کنند. شناگران کرال پشت نیز، می توانند با حفظ وضعیت سر به گونه ای که به طور غیر ضروری بالا نباشد و از یک سمت به سمت دیگر حرکت نکند، اندازه امواج هلالی را در حداقل نگه دارند.

طی مسابقات ، شناگران همچنین می بایست با منابع نیروهای مقاوم امواج که بر آن کنترلی وجود ندارد، مواجه شوند. برخی از استخرها امواج بیشتری نسبت به دیگر استخرها دارند که البته این به دلیل ساختار ضعیف موج گیرها و خطوط مسیری نامناسب در میان سایر چیزهاست.

عملکرد ورزشکاران معمولا وقتی در این گونه استخرهای ضعیف مسابقه میدهند، بد میباشد. چون این امواج بر روی همه شناگران به طور یکسان اثر می گذارد، به هر حال، نباید بر روی نتایج مسابقات اثر گذار باشند.

اندازه گیری نیروی مقاوم بازدارنده به طور مشخص نیروی مقاوم بازدارنده می تواند اثر تخریبی قابل ملاحظه ای بر روی سرعت شناگران داشته باشد.

برخی از کارشناسان حدس زده اند که مقدار نیروی مقاوم بازدارنده می تواند توسط اندازه و شکل بدن شناگران و البته مهارتهای آنها تحت تاثیر قرار گیرد (میاشيتا۱۹۹۷، اوميچي، تاكاموتو ومیاشيتا۱۹۸۳، رواردوبيلات ۱۹۹۰، سیدنی و همکارانش ۱۹۹۷). متاسفانه اندازه گیری صحیح اثرات این عوامل امکان پذیر نیست.

برای انجام چنین کاری به اندازه گیری نیروی مقاوم محرکه ۷، نیروی مقاوم بازدارنده ای که به بدنی که دائما در حال تغییر موقعیت و سرعت خود هنگام حرکت در آب است، اعمال می شود، نیاز می باشد. روشهای اندازه گیری برای نیروی مقاوم بازدارنده به شکل کاربردی امروزی، تنها نیروی مقاوم غیرفعال ۸، نیروی مقاوم بازدارندهای که توسط کشیدن اجسام در آب بوجود می آید، را اندازه گیری می کند که تغییری در سرعت و یا موقعیت بوجود نمی آورد.

اندازه گیری های نیروی مقاوم غیرفعال، اطلاعات مفیدی را فراهم کرده است که می توان از آنها برای بهبود وضعیتی که شناگران باید هنگام سر خوردن در آب در نظر داشته باشند، به کار گرفت

هر چند آنها ارزش کاربردی کمی برای تعیین نیروهای مقاوم بازدارنده که شناگران هنگام شنا کردن با آن مواجه می شوند، دارند.

اخیرا تلاش هایی در راستای توسعه فرایندهای اندازه گیری نیروی مقاوم فعال شده است؛ ولی هیچ یک تایید نشده اند (هی ۱۹۸۸، توسانیت و همکار است ، ورب أو همکارانش ۱۹۸۷.

یکی از روش هایی که پیشتاز بوده است، اضافه کردن یک مقیاس وزنی برابر با یک نیروی مقاوم هیدرودینامیک معلوم، به شناگر در حال حرکت، می باشد و سپس در مقایسه با شنای بدون وزنه، محاسبه اینکه به چه میزان وزنه اضافه شده، از سرعت کاسته و یا به چه میزان انرژی صرف شده را افزایش میدهد.

کولموگوروو داپلیشچوا ۱۹۹۲ ، كولجر گوردو و رامیانتسوا  ۱۹۹۸ شناگران در ابتدا با یک سرعت ثابت و در یک وضعیت ایستا در آب، هم با وزنه و هم بدون وزنه متصل به بدنشان، کشیده می شدند تا نیروی مازادی که برای غلبه بر وزن اضافی در حال کشش لازم بود، مورد بررسی قرار گیرد.

سپس آنها با همان سرعت در حالی که وزن های مشخص را می کشیدند در آب شنا می کردند. زمانی که اندازه نیروی مقاوم غیر فعال وزنه مشخص می باشد، مقدار آن را می توان از نیروی لازم برای غلبه بر وزنه، طی شنای واقعی کم کرد. آنچه می ماند، نیروی لازم برای غلبه بر مقاومت آب طی شنای واقعی است و این نیرو برابر با نیروی مقاوم فعال فرض شده است.

 

صحت این روش به دو فرضیه زیر بستگی دارد:

۱- شناگران به اندازه یکسانی، چه وقتی آزادانه و چه وقتی وزنه ای را در آب می کشند، نیرو صرف می کردند.

۲ – شناگران هم با وزنه و هم آزادانه، با سرعت متوسط یکسانی در هر سیکل حرکتی دست و پا، شنا می کردند.

 

هر دوی این فرضیه ها، صریحا نیازمند یک دقت کامل است بویژه اگر از | ورزشکاران خواسته شود که با سرعتی نزدیک به سرعتشان در مسابقات رقابتی، شنا کنند. محاسبات ما بستگی به این موضوع دارد که آنها درحال شنا با وزنه، تلاش یکسانی را به کار ببرند مانند وقتی که آزادانه شنا می کنند.

این یک کار فوق العاده مشکلی است، حتی با مناسب ترین ابزارهای در یک مطالعه اخير، دست دوستان داشته اند، این است را باید به گزارش کرده اند که شناگران به نظر نمی آید که بتوانند و یا بخواهند تلاش یکسانی را وقتی آنها با حداکثر سرعت، هم با وزنه و هم بدون وزنه شنا می کنند، صرف کنند.

منبع دیگر خطا این است که ارزش های عددی بدست آمده از شنا با وزنه و بدون وزنه، بایستی به یک سرعت متوسط بابت، ہوسیله کامپیوتر شبیه سازی و تبدیل شود.

عوامل دیگری که باید بوسیله مدل کامپیوتری در نظر گرفته شود، مسافت در هر دوره حرکتی، حداکثر و حداقل سرعت در هر سیکل حرکتی و زمان هر سیکل می باشد.

خطای ممکن در تبدیل مقادیر بدست آمده، برای شنا با وزنه و بدون وزنه، با یک سرعت متوسط ثابت تقریبا بین ۶ درصد تا ۸درصد گزارش شده است ( کوليو أورود و دارد دارد با ۱۹۹۲) در نتیجه خیلی مشکل است که بتوان به ارزش عددی واقعی نیروی مقاوم فعال دست یافت. به نظر می رسد که نیروی مقاوم فعالی که شناگران هنگام حرکت در آب با توجه تغییر دائمی وضعیت بدنشان، با آن مواجه می شوند، به طور قابل توجهی دارای مقدار بیشتری از نیروی مقاوم غیر فعالی خواهد بود که مشاهده شده است.

هر چند، مقایسه واقعی ارزش های عددی اندازه گیری شده برای نیروهای مقاوم فعال و غیرفعال، نتایج متضادی به همراه داشته است.

گلاز کور و دننتیوو (۱۹۷۷) بیان کرده اند که نیروی مقاومی که شناگران طی شنای آزادانه ( بدون وزنه )، با آن روبرو شده اند، نزدیک به دو برابر نیروی مقاوم غیر فعالی است که آنها آن را به صورت وزنه )) می کشند.

این محققان از یک روش بیوانرژیک استفاده کرده اند که در آن نیروی مقاوم فعال از اختلاف انرژی مصرفی بین شنا با وزنه و شنا بدون وزنه، تعیین شده است.

مقادیر محاسبه شده آنها برای نیروی مقاوم فعال، سپس با مقادیر اندازه گیری شده برای نیروی مقاوم غیر فعال مقایسه شدند. هر چند که کولموگوروو و دایلیشچوا (۱۹۹۲)، گزارش کردند که مقادیر نیروی مقاوم فعال، واقعا کمتر از مقادیر برای نیروی مقاوم غیر فعال در سه شنا از چهار شنای رقابتی است. تنها استثنا در شنای قورباغه بود.

این محققان یک روش هیدرودینامیکی را به کار گرفتند که در آن مقادیر نیروی مقاوم فعال به صورت ریاضی از اختلاف بین سرعت در شنا با وزنه و شنا بدون آن محاسبه و سپس با محاسبات برای نیروی مقاوم غیر فعال در شنا با وزنه و بدون وزنه، مقایسه می شدند.

 

اینکه آیا روش های به کار گرفته شده در این نوع مطالعات واقعا نیروی مقاوم فعال را اندازه گیری کرده اند.

یا برخی از جوانب ارتباطی بین نیروی لازم برای شنا، انرژی مصرفی و یا مقاومت آب، هنوز سؤالات بی پاسخ هستند. هر چند که نتایج حاصله از این در بررسی متضادند، به صورت قابل قبولی به نظر می رسد که ورزشکاران وقتی که دائما وضعیت و سرعت را طی شنای واقعی تغییر می دهند، بیشتر از وقتی که با سرعتی ثابت و در یک وضعیت ثابت و آیرودینامیکی، کشیده می شوند، با نیروی مقاوم کششی مواجه اند.

بنابراین نیروی مقاوم فعالی که شناگران با آن روبرو می شوند، احتمالا بالاتر از مقادیری است که برای نیروی مقاوم غیر فعال مشخص شده است.

به طور فرضی هرکس مقدار بیشتر بودن آن را مشخص می کند؟ کلاریس، تخمین زده است که مقادیر واقعی برای نیروی مقاوم فعال می تواند ۸۵درصدتا ۳۰۰ درصد بیشتر از اندازه نیروی مقاوم غیر فعال در سرعت های متفاوت در شنا باشد. هرچند که اندازه گیری های قابل قبولی در حمایت از نیروی مقاوم فعال نداریم، اکثر ما باور داریم که برخی از شناگران از مزیت های متمایزی نسبت به سایر شناگران بهره می برند که اینها با توجه به توانایی شان عبارت اند از:

۱- فرض اینکه آنها شکل بدنی هیدرودینامیک مانند بهتری طی چهار شنا دارند و ۲- در تغییر از یک شکل به شکل دیگر طی هر دوره حرکتی کمترین میزان اختلال را در آب اطراف

خودشان، ایجاد می کنند. حالات و روش های تغییر، بعدا در این بخش مورد بحث قرار می گیرد. هرچند که در ابتدا می خواهم فاکتورهای درگیر در کاهش و یا افزایش نیروی مقاوم بازدارنده را توضیح دهم.

 

شناگران چگونه نیروی مقاوم بازدارنده را ایجاد می کنند؟

مهم ترین عواملی که نیروی مقاوم بازدارنده را که شناگران طی حرکت در آب با آن مواجه می شوند، تعیین می کنند، عبارتند از :

۱- فضایی که آنها در آب اشغال می کنند

۲ – شکلی که شناگران به بدن خود در آب میدهند

٣ – حركات اندامهایی که آب را به جای حرکت به پشت، به جلو هل میدهند.

۴- اصطکاک بین بدن و جریان آب که در تماس با بدن می باشد

 

 

نیروی مقاوم آب

 

بنا به دلایل آشکار، نیروی مقاوم بازدارنده ای را که در نتیجه فضای است که شناگران در آب اشغال می کنند و از شکلی که به خود در آب میدهند، ایجاد می شود، نیروی مقاوم شکل (فرم )۱ نامیده شده است.

این نیرو در نتیجه شکلی است که شناگران طی حرکت در آب به خود می گیرند. اثر حرکت اندامهای بدن که آب را به جلو هل میدهند را نیروی مقاوم مداخله گر و اثر اصطکاک را نیروی مقاوم اصطکاکی نامیده ام.

نیروی مقاوم فرم همان طور که مشخص است، نیروی مقاوم فرم، محصولی است هم از فضایی که بدن شناگران در آب اشغال می کند و هم شکلی است که شناگران در مقابله با آبی که به آن دست می یابند، به بدن خود میدهند.

فضایی که بدنشان اشغال کرده است، تابعی از اندازه بدن و چگونگی خوب تنظیم کردن بدن در جهات افقی و هم جانبی می باشد. بدن انسان ها برای حرکت در آب با حداقل مقاومت ساخته نشده است.

بهترین شکل بدن برای این منظور، وضعیت بدن ماهیها و پستانداران آبی می باشد: نرم و صاف، بدون نمایش وضعیتی کند در آب و بدنشان هم از جلو و هم از پشت باریک شده است.

انسان ها، نه نرم اند و نه خیلی خوب باریک می شوند. شانه هایمان از گردنمان با زوایای تند بیرون زده اند، بدنمان در کمر باریک شده و دوباره در لگن پهن می شود و پاهایمان بیشتر کند کننده است تا اینکه در قسمت آخر پاها باریک باشند. علاوه بر این، برای شنا کردن دستهایمان دائما جهت آماده شدن برای هر سیکل جدید حرکتی باید به جلو در مقابله با آب حرکت کند و پاهایمان بایستی دائما خارج از خطوط تن برای تولید نیروی رانشی ضربه بزنند. هر چقدر انسان از نظر جثه بزرگتر باشد فضای بیشتری را در آب اشغال کرده که خود باعث نیروی مقاوم بازدارنده بزرگتری خواهد بود.

با این وجود، چون ورزشکاران پر جثه معمولا قوی تر از رقبای کوچکترشان هستند، در بسیاری از موارد، این ورزشکاران پر جثه تر می توانند برای نیروی مقاوم اضافه شده، با توانایی خود، نیروی رانشی بیشتری را به کار گیرند.

ورزشکاران زن، برخی اوقات از این قاعده مستثنا هستد. برخی از زنان اندازه جثه بیشتری به نسبت قدرت خود در زمان بلوغ دارند، لذا در رسیدن به عملکرد سابق خود با مشکل مواجه می شوند.

دیگر عواملی که فضای اشغال شده توسط شناگر را در آب تعیین می کند، مربوط به این نکته می باشد که آنها چگونه بدنشان را به صورت افقی و جانبی تنظیم می کنند.

شناگران با حفظ بدن تا جای ممکن در وضعیت افقی، به صورت کشیده از سر تا نوک انگشتان پا، فضای کمتری را اشغال می کنند.

آنها همچنین اگر تمامی بخش های بدن را درون محدوده ای به اندازه عریض ترین قسمت بدن، معمولا شانه ها، حفظ کنند، فضای کمتری را اشغال می نمایند. به عبارت دیگر اگر شناگران اجازه ندهند که بدنشان به صورت حرکات مارپیچی شکل حرکت کرده و پاها و مفاصل لگن شان از یک سمت به سمت دیگر تاب بردارد، می توانند فضای کمتری را اشغال نمایند.

هر چند که حرکات رانشی می توانند با تنظیم بدن در راستای افقی و ، جانبی، در برخی از حرکات، بیشتر از حرکات دیگر، تداخل کند.

در تمامی حرکات، شناگران بایستی در مسیرهای افقی و جانبی، برای تولید نیروی رانشی موثر، دست و پا بزنند. بنا به همین دلیل، در شنای پروانه و قورباغه بایستی به بدن خود موج دهند.

پس شناگران بایستی بین تنظیم بدن (در جهت مناسب و از دست دادن نیروی رانشی) تعاملی را ایجاد نمایند.

پس جای تعجبی نیست که در جایی که به کاهش نیروی مقاوم بازدارنده ،اتوجه شده است، فضایی که شناگران در آب اشغال می کنند، مورد نظر باشد .

با شکلی که شناگران به بدن خود در آب میدهند، احتمالا اثری عمیق بر سرعت رو به جلوی آنها دارد. جثه هایی که بیشتر باریک شده اند، نیروی مقاوم بازدارنده کمتری را نسبت به جثه های لبه دار، ایجاد می کنند.

در نتیجه، علی رغم اینکه شناگران برای کاهش نیروی مقاوم بازدارنده، شکل بدنی خوبی ندارند، آنها می بایست گوشه های برجسته بدنشان را تا جای ممکن، به استثنا زمانی که با آنها نیروی رانشی را به کار می گیرند، باریک کننده مشاهده شناگران سطح جهانی نشان میدهد که انواع مشخصی از بدن ها، نیروی مقاوم فرم کمتری را به خاطر وضعیت بدنی که در آب به خود می گیرند، ایجاد می کنند.

برای مثال، شناگران بلند و باریک با بدن های باریک شده، باید نسبت به شناگرانی که کوتاه تر و عضلانی ترند برتری داشته باشند.

هرچند که کالا و بس (۱۹۷۹ ، هیچ رابطه ای بین شکل بدن و نیروی مقاوم اندازه گیری شده طی شنای واقعی، پیدا نکرده است. شاید حتی باریک ترین و بلند قامت ترین شناگران نیز، نتوانند به حد کافی حالت آیرودینامیکی را به خود بگیرند تا تلاطم آب را از بین ببرند. احتمال دیگر این می باشد که شناگران با بدن های پایین تر از معیارهای ایده آل بتوانند عدم برتری خود را با باریک تر کردن دقیق وضعیت بدنشان در آب، حفظ کنند. اثر فضا را در بخش اول این فصل مورد بحث قرار خواهم داد و اثر شکل بدن را بعدا ارائه خواهم کرد .

 

اثر فضای اشغال شده توسط بدن بر نیروی مقاوم فرم

فضایی که شناگران در آب اشغال می کشند، تواما هم مولفه های افقی و هم مولفه های جانبی را شامل می شود. مولفه افقی به عمق بدن و مولفه جانی به فضایی که بدن از یک سمت تا سمت دیگر، اشغال می کند، مربوط می شود .

تنظیم افقی یک روش برای کاهش نیروی مقاوم فرم این است که تا حد ممكن بتوان بر سطح آب بدون کاهش نیروی رانشی، وضعیت افقی را حفظ کرد. تصاویر شکل های ۳-۲، وضعیت های افقی خوب و بد را برای یک شناگر کرال سینه با هم مقایسه می کند. شناگر شکل ۳-۲  a، یک وضعیت افقى خوب دارد.

بدن وی تقریبا نسبت به سطح آب افقی است و شیب رو به پایین وی از سر تا نوک انگشتان پا در حداقل ممکن است. در نتیجه، وی خنداقل فضای ممکن را در آب نسبت به شناگر در شکل ۳-b۲، اشغال می کند. این شناگر یک اشتباه متداول، در تلاش برای حرکت به شکل شناور در آب را مرتکب می شود.

وی سرش را بالا نگه می دارد و به پشتش قوس میدهد و بنابراین مجبور است پا را محکم تر و عمیق تر بزند تا وزن بدن را روی آب نگه دارد. در نتیجه بدنش به طرف پایین، از سر تا نوک انگشتان شیب دار خواهد بود، به طوری که جریان مولکول های آب را خیلی بیشتر از شناگر a در شکل ۲ – ۳ مختل می کند.

شکل ۳-۲: تاثیر بر نیروی مقاوم توسط فضایی که شناگر در آب اشغال می کند. شناگر a یک وضعیت افقی در آب دارد که اجازه می دهد بدنش حداقل فضا را در آب اشغال کند. شناگر b در تلاش است که با ضربات عمیق تر پاها، شناور بماند. وی بدنش را به طرف پایین شیب داده که این موجب می شود وی فضای بیشتری را در آب اشغال کند.

زمانی که حرکات ضربه ای پا مورد توجه قرار می گیرد، شناگران بایستی قوياً بين عمق کافی ضربات پا هماهنگی لازم را برای کشش بدن خود به جلو داشته باشند.

اما نه چندان عمیق پا بزنند تا فضایی، بیش از آنچه که نیاز است را اشغال کنند. عمق ایده آل برای هر شنای رقابتی، در فصل مربوطه، جایی که مکانیک حرکتی شنای مربوطه، شرح داده می شود، تشریح خواهد شد.

تنظیم افقی خوب و بد بدن، برای سه شنای رقابتی باقی مانده در شکل ۲ – ۴ برای مقایسه نشان داده شده است. شناگر کرال پشت در شکل ۲۴ a تنظیم افقی بدنی خوبی دارد چرا که وی سرش را در راستای بدنش حفظ کرده است و لگنش را خیلی پایین نمی اندازد. این حالت را با شناگر ۱۴ مقایسه کنید که سرش را خیلی بالا و لگنش را خیلی پایین نگه داشته امر پس این شناگر به طور قابل توجهی فضای بیشتری را در آب اشغال می کند..

شکل ۴-۲: تنظیم افقی خوب و بد در کرال پشت، قورباغه و پروانه. شناگران تصاویر a تنظیم افقی خوبی نشان می دهند، در حالیکه مثال هایی برای تنظیم افقی بد در هر شنا در تصاویر b مشاهده می شوند این قانون کلی که شناگر بایستی تا حد ممکن در سطح آب در وضعیت افقی باقی بماند در مورد شنای کرال سینه و کرال پشت کاربرد یکسانی دارد.

شنای پروانه و قورباغه از این قانون مستثنی می باشند. این دو شنا جایی که تنظیم افقی بدن مورد توجه است، وضعیت ویژه ای را ارائه می کنند. موج بدن و مکانسیم تنفس موجب خواهند شد که شناگران طی دوره های مشخص در هر شنا، کمتر افقی بمانند.

هر چند که این حرکات موجی شکل ضروری اند، چرا که نیروی رانشی بیشتری را تولید می کنند. شناگر در هر دو شنا، بایستی قويا هماهنگی لازم را بین موج اضافی و حرکت کافی رو به بالا و رو به پایین بدن، برای تولید نیروی رانشی مناسب، ایجاد کند.

تصاویر شناگران پروانه و قورباغه، تنظیم بدنی افقی خوبی در شکل ۴-a۲ و تنظیم بدنی افقی بدی را در شکل ۴-b۲ به نمایش می گذارند. همانطور که ذکر شد، موج، یک بخش ضروری ایجاد رانش در این شناهاست. بنابراین حفظ تنظیم افقی خوب، موضوع موج بدن از یک وضعیت افقی در سطح به یک وضعیت شیب دار در بالای سطح آب می باشد.

شناگران در این شناها، نبایستی اجازه دهند که حرکات موجی شکل، بخش های بدن را خیلی به عمق ببرد. تنظیم افقی ضعیف بدن می تواند منتج از پا زدن خیلی عمیق و یا پایین افتادن زیاد لگن وقتی که شناگران به طرف پایین موج می زنند باشد.

همانطور که توضیح داده خواهد شد، شناگران در هر دو شنا، اگر بدن را به شکل مناسب موج دهند، توسط عمل موجی شکل طی مرحله ریکاوری دست ها، به جلو کشیده می شوند. هر چند که اگر موج زیادی داشته باشند منبع رانش را از دست خواهند داد. مطالب بیشتری برای گفتن در مورد حرکت موجی شکل در شماره های بعدی ارائه خواهیم کرد

 

تنظیم جانبی

حرکات جانبی اضافی نیز نیروی مقاوم فرم را افزایش خواهند داد. قسمت هایی از بدن بویژه لگن ها و پاها که چرخش جانبی در خارج از فضای آبی که توسط تنه اشغال شده است، دارند، موجب خواهد شد شناگر با آب و سپس با مقاومت بیشتری در حرکت رو به جلو مواجه شود.

تنظیم جانبی ضعیف، تنها در شناهای کرال سینه و کرال پشت، مشکل بوجود خواهند آورد جایی که حرکات متناوب دستها و پاها، توان بالقوه ای برای حرکت بدن در آب در یک حالت مارپیچی و تاب مانند دارد.

تصاویر موجود در شکل ۵-۲ نمای بالایی شناگران کرال سینه را با یک تنظیم جانبی خوب و بد نشان میدهد. شناگر در شکل ۵-a۲ حالت آیرودینامیکی دارد در حالی که شناگر

b۲ – ۵ با حرکت تاب مانند اضافی از یک سمت به سمت دیگر حرکت می کند.

این حرکات لگن و پاها از یک سمت به سمت دیگر، موجب خواهد شد که وی فضای خیلی بیشتری را در آب نسبت به شناگر a اشغال کند. علاوه بر این، حرکات بدن از یک سمت به سمت دیگر موجب می شود که آب را به جلو و کنار هل دهد. هر دوی این اعمال، نیروهای مقاوم بازدارنده را به صورت فوق العاده ای افزایش خواهند داد.

 

ارائه تکنیک هایی برای کاهش بیشتر نیروی مقاوم

شناگران کرال سینه و پروانه که ریکاوری دستها را در ارتفاعی بالای سرشان انجام میدهند، می توانند به راحتی تنظیم افقی بدنشان را مختل کنند. وزن دست ها، تنه را عمیق تر در آب فرو می برد.

شناگران کرال سینه باید ریکاوری هر دست را تقریبا از کنار به گونه ای که آرنج خم شده است انجام دهند تا مقداری از وزن آنرا در خارج از محدوده بدن قرار دهند. شناگران پروانه نیز بنا به همین دلیل باید دست ها را از کنار به جلو ببرند.

شناگران کرال پشت علیرغم اثر تخریبی ایجاد شده بر روی تنظیم افقی شان، بایستی ریکاوری دستها را مستقیما از بالای سرشان انجام دهند، ریکاوری دستها از کنار به صورت متناوب، تنظیم جانبی را حتی بیشتر بر هم خواهد زد.

برخی از شناگران در تلاش برای سریع شنا کردن، تعدادی از حرکات نادرست را انجام میدهند که موجب می شود بدن آنها از یک سمت به سمت دیگر تاب بخورد. شناگران کرال سینه و کرال پشت می توانند تنظیم جانبی بدن را با چرخش دستهایشان فراتر از خط میانی بدن در زمان ورود به آب از بین ببرند. شناگران کرال سینه همچنین می توانند تنظیم جانبی بدن را با کشیدن دستها فراتر از خط میانی بدن طی حرکات دست زیر آب، از دست دهند.

شکل ۵-۲ اثر حرکات اضافی بدن از یک سمت به سمت دیگر بر روی نیروی مقاوم در شنای کرال سینه، شناگر تصوير a تنظيم جانبی خوبی دارد. وی در آب در فضای کوچکتری حرکت می کند چرا که از یک سمت به سمت  دیگر در یک راستا می غلتند. این حالت را با شناگر تصویر b  که لگن و پاهایش به خارج از محدوده شانه هایش تاب می خورد، مقایسه کنید .

هم شناگران کرال سینه و هم شناگران کرال پشت باعث می شوند که لگن و پاهایشان، از یک سمت به سمت دیگر بدن با ریکاوری دست ها از بالای آب در یک مسیر جانبی و وسیع، تاب بخورد.

ریکاوری دست با یک چرخش دورانی بزرگ از کنار، تمایل دارد که مفاصل لگن را به طرف خارج و در مسیر حرکت دست بکشد. شناگران کرال سینه نیاز دارند که ریکاوری دست را به صورتی که آرنج بالا قرار دارد انجام دهند تا مقدار حرکت به سمت خارج دست، طی ریکاوری به حداقل برسد.

همانطور که اخیرا ذکر شد پشت روها بایست ریکاوری دستها را مستقیما از بالای سر در یک وضعیت کاملا کشیده انجام دهند تا حرکت رو به خارج اندام ها را در نتیجه تاثیر آن بر روی تنظیم جانبی بدن را به حداقل برسانند. شناگران پروانه می توانند ریکاوری دستها را به صورت گرد از کنار، بدون اختلال در تنظیم جانبی بدنشان انجام دهند.

توان بالقوه اثر تخریبی تاب خوردن یک دست به کنار بدن، همزمان با چرخش رو به خارج دست دیگر در جهت مخالف، تعدیل می شود، بطوریکه لگن ها از کنار به خارج کشیده نشده، اما حرکت رو به جلو، در یک خط مستقیم را ادامه خواهند داد.

شناگران کرال سینه و کرال پشت همچنین می توانند هم ردیفی افقی اعضای بدن را با کشیدن زیاد بازوها به خارج و اطراف بدن، طی اولین مرحله حرکت دست زیر آب، مختل کنند.

کشیدن زیادی رو به بیرون یک دست، تمایل دارد که بدن را به سمت مخالف هل دهد. همانطور که در فصل سه شرح داده خواهد شد، شناگران در این شناها نمی توانند از حرکت دست به سمت خارج و به کناره ها خودداری کنند، حتی تا حدودی در اوایل حرکت دست زیر آب خود. آنها بایستی چنین کاری را بکنند تا دستها در یک وضعیت خوب قرار گرفته و نیروی رانشی را تا حد ممکن زودتر اعمال کنند.

با وجود این، شناگران در هر دو شنا نبایستی دست ها را به خارج و کنار، جهت گرفتن آب به خوبی، بیشتر از حد لازم حرکت دهند و تحت هیچ شرایطی نبایستی شناگران دستها را در حالی که در حال رساندن آنها به موقعیت گرفتن آب هستند، خیلی به کنار بدن بکشند.

شناگران پروانه و قورباغه باید دستها را، موقعی که می خواهند آب را بگیرند، بیشتر از شناگران کرال سینه و کرال پشت، به خارج و کنار بکشند. نیاز نیست که آنها به کشش دستها به اطراف که تنظیم افقی اعضای بدن را مختل می کند، بنا به دلایلی که با توجه به ریکاوری دستها، توضیح داده شد، توجه نشان دهند.

حرکات همزمان دستها به طرفین که در جهات مخالف انجام می شوند، هرگونه تمایل اندام ها به حرکت رو به بیرون که بدن را از سمتی به سمت دیگر هل می دهد، حذف می کند.

فشارهای رو به خارج قوی می توانند سرعت رو به جلو را کاهش دهند، با این حال، همانند دیگر شناها، حرکات رو به خارج دست ها بایستی آهسته و ترم باشند تا زمانی که به وضعیت گرفتن آب برسند.