游泳与力学的距离.doc

游泳与力学的距离 开场白 通常，游泳者问得最多的两个问题是：1）我为什么一直学不会游泳？2）为什么我游不快，游不远？我以为，游泳技术问题是一个符合解剖生理的力学问题。游泳的每一个细节都与这两者息息相关。虽然，道理归道理，一个人一但下了水，很难还能去考虑什么力学问题，但是，对于这些道理的熟悉和了解，对学习游泳可以产生一种潜移默化的作用，可能突然地在某一天，你会对自己的某个动作细节有一种“灵感”，这时你再回过头来想想这些道理，或许就能有一个明白的认识，就能帮你提高游泳水平。对于公众，任何道理都应该通俗简单明了，在下面的文字中我将尝试做到这一点。 1、 沉浮与升降 大家都知道阿基米德（原谅我引用洋人的名字，下不为例），知道那个著名的王冠的故事以及流体中静止物体的浮力定理。说到游泳首先便是沉浮问题，有意思的是人体的比重刚好稍微小于水的比重，结果是你想把自己全部都泡进水里的话，则偏有一部分要浮出水面；而你想要把身体某一部露出水面的时候，其它部分就不免沉入水中。 对于刚学习游泳急于要明白如何才能换气的学习者来说，这给你的启示就是：为了露出嘴巴，必须把身体的其它部分都没入水中！ 阿基米德定理只适用于静止物体。飞机的比重远大于空气比重，停机坪上的飞机所获得的空气的浮力和飞机的重量相比不过九牛一毛。可是飞机能飞上天！因为它在空气中运动的时候可以获得足够的升力。 这一点给我们的启示是，即便你非常的消瘦，就算你的比重要大于水的比重，你也可以照样学会游泳！问题就在于如何在游动中获得额外的浮力——升力。 见过飞机的翅膀吗？它的下面是平的，上面是鼓起来的，就是说机翼断面是向上凸的。根据一条著名的流体力学定理，当空气分别流过这样的机翼上下两侧的时候，机翼下面会产生较大的压力，这个压力是向上的，称为升力，从而能把飞机托起来。如果机翼的断面是下凹的话，那么由于产生的“升力”是向下的，飞机就永远飞不起来了。（与升力有关的另一个问题是合适的迎角，就是前端稍微上抬）。 现在，你对自己游泳时身体躯干该保持一个怎样的位置形状是否有了一些朦胧的认识？正确的形状是：头略高，脚略低（就是有一点点迎角），躯干保持平直地卧/躺在水中。经常见到一些游泳者费力地抬头换气，越努力抬头越难抬起头来。他们可能同时违背了上面的两个道理：水面露出部分过多造成浮力减少身体下沉（从而身体有一个周期性的上下运动，纯粹是白费力！）；抬头时提臀塌腰使躯干成为下凹的形状，使“升力”向下，人下沉。仰泳时也是一样，弯腰抬头（身体呈凹状）想看脚的方向往往很困难，而当你鼓起腰，将眼睛尽量向后方水平线方向看的时候（身体呈上凸），你的头甚至肚皮都非常容易露出水面了。 2、 铅球与轮浆 大家都知道作用力与反作用力的道理：二者大小相等、方向相反，分别作用在两个物体上。我们游泳时不论是划水或者打腿，都是为了获得水对我们的反作用力，推动我们前进。 大家推过铅球或某个重物吗？推动它也许需要大的力气，但当物体开始滚动或滑动的时候，继续推动它就不再需要那么大的力了，当然，此时物体对我们的反作用力也减小了。此时，为了持续保持物体对你的大的反力，你需要加力去推它，让它提高滚动或滑动的速度才行。 任何一种泳姿的手部划水动作，当你开始划水，并造成那部分‘被你划着的水’跟着你的手‘滑动’的时候，它就不能继续为你提供前进的动力了。这时侯你就必须去划另外的‘新的、未被你划动的水’，或者对‘已经被你划动的水’加力，才能继续获得水对你的反力来推动你前进。 从这里引出的道理是：游泳的手部划水路线，其深度和左右位置都是始终在变化的（即符合生理，又正好能让你寻找到未被划动的水），即是一个‘S’形。不论蛙泳还是爬泳，由于人体的结构所限，后半程很难再划到所谓的‘未被划动的新水’，因此解决的办法就是在划水的后半程加力。特别是爬泳，当胳膊划过胸前之后，如果不加力，很容易‘丢失’水对手臂的压力感，这一点对高速短距离的游进特别重要。 大家可能记得《尼罗河傍的惨案》里的轮船，推动船的叶轮象两个转动的大水车。爬泳的手臂动作有点象这个大转轮，当胳膊划至与身体垂直位置（就是胸前）的时候，获得的力量最大，这个力量的大小等于图1-1里三角形的面积，划水力量越大，三角形的底边越长，面积越大。三角形顶的位置相当于我们的肩膀，底相当于我们的手掌。因此尽管划水时手掌是最有效的划水部位，但整条胳膊都发挥到作用才是主要的。 如果给你一只浆，让浆垂直于水面平移地划水，那么得到的划水力量是多大呢？是图1-2里的矩形面积。用的力量越大，底边越长，面积越大。 从这里我们可以得到一个加大划水力量的办法：利用肩的灵活性。如果你的肩拉不开，那么你的划水就以肩为轴，力量就象上面提到的轮船的叶轮；如果你能拉开肩膀，让肩产生一个后拉的动作，那么你获得的力量将是叶轮与浆的叠加，就会等于图1-3中的面积。因此