Создание движущей силы.Траектории и ориентации рабочих звеньев во время гребка

Сила, которая сообщает пловцу движение вперед, создается за счет рабочих (гребковых) движений руками, ногами, туловищем.

Совокупность звеньев тела, механически взаимодействующих с водой для создания движущей силы, называют движителем. На нем имеются рабочие (опорные) плоскости (поверх­ности), которые при работе непосредственно отталкиваются от воды. На рабочие плоскости движителя действует сила реакции воды R.

Она позволяет пловцу опереться о воду и от­толкнуться от нее. Разложим силу R на составляющие по двум направлениям: параллельно перемещению тела пловца вперед и перпендикулярно к нему. Горизонтальная составляющая силы опорной реакции, называемая силой тяги, направлена в ту же сторону, что и скорость движения тела плов­ца. Это основная движущая сила. Вертикальная составляющая опорной реакции (сила’ Q) перпендикулярна к направлению ско­рости движения тела. Если она направлена вверх, ее называют поддерживающей или подъемной силой, если вниз, — топящей.

Соотношение тяговых и поддерживающих сил изменяется в за­висимости от ориентации рабочей плоскости звена относительно направления движения тела. Наиболее выгодным для создания тяговых сил является положение рабочей плоско­сти, близкое к фронтальному.

Например, при плавании кролем и дельфином кисть руки в основных фазах гребка стремится занять положение, перпендикулярное к направлению движения тела, и отклоняется от этого положения не более чем на 30—45°. Эти отклонения возникают, если пловец не может сразу вывести ра­бочее звено в наиболее эффективное для гребка положение, если ему необходимо сохранить оптимальное соотношение тяговых и поддерживающих сил или если он выполняет гребок на наиболее крутом участке криволинейной траектории.

Поддерживающие силы, возникающие на рабочей плоскости руки, играют важную роль в начальных фазах гребка.

Они по­могают сохранить высокое и обтекаемое положение тела и наибо­лее эффективно использовать для продвижения вперед инерцион­ные силы, силы тяжести отдельных звеньев тела, тяговые силы от движений ногами или от гребка другой рукой (например, в кроле).

Сила реакции воды R, являющаяся внешней по отношению к телу пловца, сама по себе вызвать движение пловца не может. Источником движущих сил пловца служат внутренние силы мы­шечного сокращения.

Рассмотрим возникновение движущей силы во время греб­ка рукой на примере сокра­щения широчайшей мышцы спины. Эта мыш­ца разгибает и приводит пле­чо, а при фиксированных ру­ках подтягивает к ним туло­вище.

При напряжении в мышце возникает сила тяги, которую можно условно изобразить в виде двух сил, направленных навстречу друг другу (на рис. 12 это силы F\ и F₂). Одна из этих сил будет обеспечивать рабочее движение руки в во­де. На рабочей плоскости ру­ки возникнет сила опорной ре- _{Рис 12} возникновение акции К, которая уравновесит во время гребка рукой
часть сил мышечной тяги. Лишь при этом обязательном условии другая часть внутренних сил мышечного сокращения вызовет уско­рение движения туловища, приближая его к руке, опирающейся о воду.

Эффективность гребковых движений зависит от формы рабо­чих звеньев, их траектории, ориентации в потоке воды, распреде­ления усилий по ходу гребка.

Основные опорные плоскости — это кисть и стопа. Скорость движения этих звеньев во время гребка наибольшая. Например, кисть проходит в воде путь, в 2—3 раза больший, чем локоть. Скорость движения кисти в отдельные моменты гребка достига­ет 4 м/сек. Ее более плоская форма по сравнению с формой пред­плечья обеспечивает лучшую опору о воду; кисть легко привести в положение, выгодное для гребка.

Анализ траекторий движе­ния кисти во время гребка пред­ставляет особый интерес, пото­му что руки являются основ­ным движителем пловца. Лишь в брассе роль движений рука­ми и ногами примерно оди­накова. Анализ показывает, что кисть во время гребка движется по сложной криво­линейной траектории. Направление движения плавно меня­ется. Изменяется и плоскость. Пространственная траектория гребка. В трехмерной системе движения кисти во время гребка рукой координат траектория принимает вид винтовой линии.

Почти всегда траектории основных рабочих звеньев пловца кривые, так как в большинстве случаев движения руками и нога­ми имеют вращательный или возвратно-вращательный (со сменой направления на обратное) характер.

В процессе развития техники спортивного плавания были оп­ределены оптимальные траектории рабочих звеньев. Они обеспечивают создание необходимой опорной реакции и при­ложение усилий в наиболее выгодные моменты. Оптимальные тра­ектории позволяют также приложить усилия в течение необхо­димого времени к достаточно большой массе воды. Это важно, поскольку скорость пловца увеличивается импульсом тяговых сил (импульс силы при поступательном движении равен произведению силы на время ее действия).

К тому же массе тела пловца необ­ходимо сообщить как можно большее количество движения (ко­личество движения тела Определяется произведением массы тела на его скорость). Для этого нужен достаточно высокий импульс силы. Поэтому траектория по своей длине должна обеспечить про­должительный контакт рабочего звена с водой.

Эффективность движений в большой мере зависит от угла ата­ки рабочей плоскости руки во время гребка. Рассмотрим положе­ние кисти относительно своей траектории, или, что одно и то же, относительно вектора скорости набегающего на кисть потока воды. Угол атаки рабочей плоскости кисти плавно изме­няется и на некоторых участках гребка оказывается меньше 90°.

Кисть во время движения как бы накрывает своей внутренней по­верхностью встречный поток воды, немного «соскальзывая» внутрь или кнаружи от продольной оси тела пловца. В начальных и ко­нечных фазах гребка угол атаки кисти уменьшается до 15—30°. Оптимальные углы атаки позволяют выполнить движение кистью на отдельных участках с более высокой скоростью, в едином рит­ме с другими движениями пловца и обеспечивают наибольшую си­лу тяги во время гребка.

Наиболее полное представление об углах атаки рабочей пло­скости во время гребка можно получить, рассматривая движение в трехмерной системе координат.

Распределение усилий в цикле движений пловца неравномерно. Это связано с поочередным включением в работу различных мы­шечных групп, изменением биомеханических условий по ходу греб­ка, с формой траектории и ориентацией рабочих звеньев в потоке. Все это ведет к тому, что скорость движения кисти во время греб­ка изменяется и по величине и по направлению.