【提高】游泳的力學原理

游泳的時候，我們同時受到了阻力和推進力這兩種力的影響。下面介紹在游泳技術中應用的幾個力學原理。

阻力

首先從水的簡化阻力公式說起：
阻力F是與S:物體的投影截面成正比；與V2：物體運動速度的平方成正比；與C：物體形狀和表面的阻力系數成正比；與Re：水環境的阻力系數成正比。

其中Re（水環境的阻力系數）與物體表面的阻力與游泳技術影響不大 。面對游泳的速度有一定的影響。所以，有些運動員在大賽前把身上的毛剃光，藉此來減小磨擦阻力。隨著科學的發展，做泳衣的面料更加先進，出現了防海豚皮的面料，更加輕柔高彈，更加光滑。據說索 普參加悉尼奧運 會穿的泳衣，可以幫助他在100米中提高百分之幾的成績。（可出現索普在奧動會的比賽鏡頭）

而游泳技術與公式中的S、V、C的關系比較大。 （圖一）
圖中帶箭頭的實線，表示迎面阻力，是與S成正比，投影截面越大迎面阻力就越大。（圖二）因此，游泳時，身體越是成水平姿勢，投影截面就越小，阻力就越小。反之，迎面阻力就越大。另外，在做有效劃水的準備動作時，也盡可能縮小投影截面。例如蛙泳收腿時，大腿不要收得過多，小腿要跟在大腿投影后面，向前伸臂時，以手指領先等，都可以減小投影截面。從而減小了迎面阻力。

(圖一)中的浪花表示形狀（漩渦）阻力。形狀阻力最小的是流線型體，如果流線型體的阻力系數為1，那么截面相等，速度相同的其他形狀物體的阻力要大許多，甚至30-100倍。（圖三）這是因為，物體前面的形狀越不好，（非流線型），壓力就越大，物體后面的形狀越不好，漩渦就越多，壓力就越小，物體前后的壓力差越大，所受的形狀阻力（也稱漩渦阻力）越大。因此，在游泳時保持身體的流線型是非常重要的。在出發和轉身后的滑行中，身體要保持平直和一定的緊張度，做好流線型，以減少漩渦阻力（可圖示）。蛙泳應先伸臂再蹬腿，讓手臂接近伸直，做好流線型再蹬腿，不要屈臂在胸前或伸臂同時蹬腿。另外，蹬完腿應拼攏伸直，不要彎曲分腿。爬泳、蝶泳、仰泳打腿時要伸直腳面，勾著腳都會在身后出現大面積的漩渦。另外身體的側向擺動，蛇形游進，<span <='' b=''>

從公式我們知道，游泳時的阻力，與速度的平方成正比，速度增加兩倍，阻力就會增加四倍，在游泳中提高速度心須克服成倍增加的阻力。同時也告訴我們，在向前做有效劃水的準備動作時，不要過猛過快，如蛙泳向前伸臂，和收腿時，不能過猛過快，在爬泳、蝶泳、仰泳打腿時，不要主動向前彎曲小腿來打水。以免增加阻力。

另外，游泳時，勻速地前進，阻力相對要小些。爬泳和仰泳中，當一臂結束劃水前或正結束劃水時，另一臂即開始劃水，使前進速度比較均勻。而蝶泳則不然，兩臂同時劃水，不同時向前移臂，有“時快時慢”的情況，要費很大的力量去克服慣性。這就是爬泳、仰泳要比蝶泳游得快些和省力的原因之一。

推進力

推進力是身體在水中前進的動力，怎樣在游泳獲得較大的推進力呢？
根據牛頓第三運動是定律，作用力和反作用力的大小相等，方向相反。我們在向后作有效劃臂、蹬（打）

腿時，要盡量加大投影截面，和加快速度，這樣能獲得更大的反作用力，即向前推進力。例如蛙泳在向后蹬水的面積（而不是用腳底去蹬水）。而且蛙泳蹬腿，爬、仰、蝶泳打腿，都是用大腿帶小腿做“鞭打”的動作，一方面力臂長，費力大而劃水的效果差（圖五）。這是因為直臂劃水，會產生與前進方向不一致的分力，這個力不是推動前進，在爬泳，蝶泳中，造成身體上下起伏，而在仰泳中產生左右擺動。而高肘屈臂劃水，使手掌和前臂形成最有效的劃水面和合理的劃水方向，并加長了有效的劃水路線，從而取得最大的推動力。 （圖六）最不好劃水動作是沉（拖）肘屈臂劃水，因為小臂和手掌的對水面不好，劃水面太小，劃不到水。
從作用力和反作用力大小相等，方向相反這一定律看，游泳時，應直線向后劃水，但事實在實際中幾乎找不到一個完全直來直去劃水的優秀運動員。各種泳勢的劃水路線都是曲線的。（圖七）這 是因為水是流支斬液體，是可以移動的支撐物，劃水時，水對手產生反作用力的同 時也隨手向后流動，手再沿著直線劃這股還在向后流動的水時，就如逆水游泳一樣，效果就越差。而曲線劃水，就同民間搖櫓船的櫓一樣，曲線劃水，可以不停地對著相對靜止的“新水”給以作用，而得到支撐反作用力。可見，曲線劃水雖然會有分力，但比起“劃空”，推進力還是要大得多。