Учебно-методический комплекс по дисциплине «Плавание» Разработал: (стр. 2 )

Число потерпевших значительно больше: ведь многие из них оказываются спасенными. От этого проблема становится еще значительнее.

Причины несчастных случаев на воде многочисленны, но одна из самых главных — неумение плавать. Последнее ста­новится особенно значимым в отношении детей. Вместе с тем многочисленные современные данные свидетельствуют о том, что к 7-летнему возрасту более 90 % городских школьников не умеют держаться на воде. Около 50 % учащихся общеобра­зовательных школ не умеют плавать, а из тех, кто умее* пла­вать, немногих можно назвать хорошими пловцами. В редких случаях дети в совершенстве владеют спортивными способами плавания, а ведь в спортивной технике сосредоточены, по сути, оптимальные способы передвижения в воде.

Есть еще один не менее важный аспект этой проблемы.

Физический потенциал человека определяется множеством факторов биологического и социального характера. Долгие годы считалось, что природа человека — «делаемая», все в нем вос-питуемо. Сегодня же хорошо известно, что двигательная сфера человека жестко наследственно предопределена на весь период его индивидуальной жизни. Такое понимание принципиально меняет сущность целевых установок физического воспитания и спортивной тренировки. Одной из главных задач при этом ста­новится помочь организму реализовать свой наследственный двигательный потенциал. Методологической основой познания сущности феномена физической активности человека может стать предлагаемый в литературе эволюционный подход (). Его центральной гносеологической задачей является формирование научного знания о естественных зако­нах развития физического потенциала человека и разработка на этой основе стратегии социального стимулирования.

История развития движений богата. По сути, с начала жиз­ни на Земле способность к активному передвижению в простран-

стве стала одним из фундаментальных механизмов приспособле­ния к окружающей внешней среде. По мере усложнения форм жизни усложнялись и двигательные задачи, совершенствовались двигательные аппараты. Потребовался аппарат управления движениями. Такую роль в эволюции взяла на себя центральная нервная система. Таким образом, усложнение и совершенствование двигательных задач миллионы лет шло па­раллельно с усложнением и совершенствованием нервной сис­темы. Все лучшее наследовалось из поколения в поколение. В настоящем известна многоуровневая система управления движениями, работающая, как правило, по «вертикальному» принципу. Она представляет собой «многоэтажную постройку», где низлежащие уровни управления движениями не только обес­печивают решение определенного круга двигательных задач, но и служат фоновыми при построении более сложных движений.

В биологии известен так называемый закон (точнее, правило) Геккеля, сущность которого гласит: каждый появляющийся на свет организм в своем индивидуальном развитии, особенно на начальных этапах, кратко, конспективно повторяет историю развития своих предков, то есть онтогенез во многом повторяет филогенез. Правило еще более справедливо в отношении двига­тельных аппаратов, где оно, по меткому выражению -нштейна, крупнейшего исследователя XX столетия, «чаще вы­полняется, нежели не выполняется». Вероятно, чтобы человеку реализовать свой наследственный двигательный потенциал, свои двигательные способности, нужно также последовательно и не­противоречиво «извлечь» информацию из генотипа, создав со­ответствующие подкрепления во внешней среде.

Водные локомоции* — филогенетически наиболее древние формы движений. Информация о них заложена у человека в генотипе, что подтверждается наличием врожденного плава­тельного рефлекса, а уровни построения плавательных движе­ний находятся в «низлежащих этажах» центральной нервной системы.

Факт, что большая часть первоклассников не умеет плавать, свидетельствует о том, что к началу школьного периода обуче­ния имеются серьезные отклонения в физическом развитии де­тей и, возможно, в их психическом развитии.

Как же организовать массовое обучение плаванию?

Многолетний опыт показывает, что обучать можно:

а) в условиях крытого плавательного бассейна;

* Локомоции — крупные переместительные движения всего тела.

20

21

б) в условиях летних спортивно-оздоровительных лагерей
(открытая вода, наливные конструкции);

в) на пляжах рек, морей, озер (организованно и самостоятельно);

г) в домашних условиях.

Известно, что качество водоемов оценивается по физическим, химическим и гидробиологическим показателям. Последние определяют класс качества и степень загрязненности: «очень чистые» (1-й класс), «чистые» (2-й класс), «умеренно загряз­ненные» (3-й класс), «загрязненные» (4-й класс), «грязные» (5-й класс), «очень грязные» (6-й класс).

Выборочные исследования показывают, что санитарное со­стояние водных объектов Российской Федерации, особенно в местах отдыха населения, неблагополучное. Более 30 % проб не отвечают гигиеническим требованиям по санитарно-хими-ческим показателям и более 20 % — по микробиологическим. Происходит интенсивное загрязнение водных источников лив­невыми и хозяйственно-бытовыми стоками промышленности. Очистительные сооружения предприятий имеют старое обору­дование, не справляются с возрастающей нагрузкой, а многие из них вообще не имеют очистных сооружений. Интенсивное судоходство на крупных реках и озерах сочетается с нарушени­ями технологической дисциплины (слив масел, отходов горю­чего, сланевых вод, засорение бытовыми отходами и мусором). Самоочищение водоемов происходит очень медленно. Даже ма­лые реки и водоемы, раньше собиравшие относительно чистые талые и дождевые воды, теперь также подвержены интенсив­ному сбросу загрязняющих веществ.

Низкое качество воды открытых водоемов, метеорологические условия многих регионов России, другие причины не позволя­ют успешно решать проблему массового обучения плаванию на открытой воде. Невелики и возможности обучения в домаш­них условиях. Здесь речь идет, как правило, о грудных детях. Следует признать, что единственный путь принципиального ре­шения проблемы — обучение плаванию в условиях крытого пла­вательного бассейна.

Настала пора сделать обучение плаванию таким же обяза­тельным, как и среднее образование, и сделать это можно в рам­ках обычных школьных уроков физической культуры.

Опыт показывает, что во всех странах, где плавание являет­ся обязательным школьным предметом (Австралия, Австрия, Германия, США, Вьетнам, Швеция, Япония, Польша, Чехия и Словакия, Болгария, Норвегия, Эстония и другие), число несчастных случаев на воде значительно ниже.

22

В США начальным обучением плаванию охвачены все уче­ники младших классов. Обязательная программа рассчитана на 36 часов. Занятия проводятся два раза в неделю. Обучают двум способам плавания — кролю на груди и на спине одновре­менно. После курса обучения ученики обязаны проплыть 50 мет­ров. Те, кто не овладел программным материалом, посещают дополнительные занятия. Есть 36-часовая программа факуль­тативных занятий. Она не повторяет обязательных уроков: мальчики на внеклассных занятиях играют в водное поло, де­вочки осваивают элементы синхронного плавания. Обучение платное.

В Норвегии половина часов школьной программы, выделен­ных на физкультуру, отводится плаванию.

В Швеции урок по плаванию проводится один раз в две неде­ли на протяжении всего периода школьного обучения. Ежегод­но ученики сдают экзамен по плаванию. Требования к учащим­ся растут из года в год. Те школьники, которые не осваивают программный материал за год, проходят курс дополнительных занятий в летнее время в школах плавания.

Во Франции обучению младших школьников плаванию уде­ляется огромное внимание. К окончанию школы дети должны уметь плавать. Обучение не ограничивается лишь тем, что ре­бенок может благополучно выбраться из воды при опасной си­туации или суметь проплыть небольшое расстояние. Умение плавать необходимо рассматривать как нечто большее и зна­чительное.

В школьной программе республики Вьетнам обязательные занятия по плаванию проводятся с пятого класса. Цель обуче­ния — не только приобретение жизненно важного навыка, но и воспитание выносливости и прикладных умений.

В Чехии и Словакии начало занятий плаванием предусмот­рено программой с первого класса. Задача первых двух лет обу­чения — прочно освоить подготовительные упражнения и пры­жок вниз ногами. В третьем классе все ученики обязаны овладеть техникой одного спортивного способа плавания. Кон­трольный норматив, определяющий умение плавать, — проплы-вание 25 метров спортивным способом. Основная направлен­ность обучения в школе — овладение техникой спортивных способов и приобретение прикладных навыков. Занятия прово­дятся 2 раза в неделю. Продолжительность урока — 45 минут. Урок состоит из двух частей (на суше и в воде). Обучение спортивной технике начинается с обучения кролю на спине. Широко используются подручные средства (штанги, доски,

23

 

кольца, мячи, предметы и т. д.). Большой объем упражнений направлен на овладение техникой движений ногами. Началь­ный курс обучения рассчитан на 40 уроков, затем ученики сда­ют экзамен по плаванию, где обязаны продемонстрировать умение проплыть 50 метров двумя спортивными способами. На плавание в целом в начальной школе отводится до 250 часов.

В бывшей ГДР плавание являлось обязательным предметом. Обучение начиналось с третьего класса. К моменту окончания средней школы все учащиеся должны были уметь плавать. За­чет получали школьники, овладевшие двумя способами плава­ния, одним из которых обязательно должен быть брасс.

Таким образом, можно с уверенностью заключить, что про­блеме обучения детей плаванию во многих странах мира уделя­ется серьезное внимание. Наиболее отличительными являются следующие признаки системы обучения: уроки плавания вклю­чены в школьное учебное расписание; ежегодный экзамен с выставлением оценки; один—три урока в неделю; количество занимающихся в одной группе — не более 15 человек; учебный материал изучается на суше и в воде; изучаются не только эле­менты начального плавания, но и спортивные способы плава­ния, —' главным образом, кроль на груди и брасс.

Несмотря на недостаточную обеспеченность крытыми пла­вательными бассейнами, проблему массового обучения детей (школьников) уже сегодня можно успешно решать. Наши тео­ретические расчеты показывают, что при умелой организации дела на имеющейся площади так называемого « зеркала поверх­ности» со всеми третьеклассниками можно организовать 36-часовой курс начального обучения, предусмотренный про­граммой, рекомендуемой Национальной федерацией плавания для обязательного обучения. В ряде городов Российской Феде­рации есть положительный опыт такой работы.

Вода — колыбель нашей жизни. По сути, она — сама жизнь. Такое понимание позволяет квалифицировать движения в пла­вании как естественные, а существующие сегодня спортивные способы плавания считать тем лучшим, что отобрано человеком в процессе его эволюции и взаимоотношений с водной средой. Это дает возможность рассмотреть, проанализировать, описать плавательные движения с помощью всех известных в природе и обществе законов. Это могут быть законы физики, химии, философии, биологии, медицины и многих других дисциплин.

Обратимся к анализу движений пловца.

24

Глава II ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПЛАВАНИЯ

Основные термины и понятия

Для описания движений в плавании, характеристики техни­ки плавания, анализа ошибок, необходимости их исправления и для решения многих других задач педагогу и самому занима­ющемуся необходимо знание специальных терминов и понятий, наиболее часто употребляемых в плавании.

Некоторые из них имеют следующие условные обозначения:

Направления выполняемых движений:

Вперед — направление, совпадающее с направлением движе­ния пловца.

Назад — направление, противоположное направлению дви­жения пловца.

Влево и вправо — направления влево и вправо от направле­ния продвижения пловца.

Вниз — направление, совпадающее с направлением действия сил тяжести.

Вверх — направление, противоположное направлению вниз.

Оси тела пловца

(рис. 1):

«Продольная» — ли­ния, проходящая через средние точки сечений в грудной и тазовой час­тях.

«Поперечная» — ли­ния, проходящая гори­зонтально и поперек про­дольной оси через тело пловца, слева направо.

25

«Вертикальная» — линия, проходящая че­рез тело пловца сверху вниз.

Плоскости тела (см. рис. 1):

«Фронтальная» — вертикально расположенная плоскость, проходящая через тело пловца слева направо (та, которая рас­положена «во фронт»).

«Горизонтальная» — плоскость, параллельная плоскости воды.

«Сагиттальная» — вертикальная плоскость, проходящая через тело пловца спереди назад.

• Термины

Угол атаки туловища — угол, образованный двумя состав­ляющими: продольной осью тела пловца и линией, параллель­ной поверхности воды, — направлением движения пловца.

Угол атаки кисти — угол, образованный линией, характе­ризующей направление встречного потока воды и продольной осью кисти.

Центр тяжести (ЦТ) — точка приложения равнодейству­ющей сил тяжести тела пловца.

Центр давления (ЦД) — точка приложения равнодейству­ющей сил давления, действующих на покоящееся или движу­щееся в жидкости тело.

Траектория — линия, которую описывает условная точка тела при своем движении.

Угол атаки плоскости — угол между плоскостью и траек­торией ее движения.

Плоскость — поверхность, имеющая два измерения.

Движитель — совокупность биозвеньев, взаимодействую­щая с водой с целью создания движущей силы.

Движущие силы. — силы, способствующие продвижению пловца в заданном направлении.

Силы, сопротивления — силы, препятствующие продвиже­нию пловца в заданном направлении.

Силы тяги — силы, создающие тяговые усилия за счет ак­тивных мышечных сокращений.

Опора — место для прочного контакта; сам контакт; актив­ное воздействие; предмет, служащий для поддержки.

Реакцияопоры — отражение опоры, контакта; результат пос­ледействия; последействие опоры.

Рабочая поверхность движителя — та поверхность, на ко­торой происходит контакт движителя с опорой.

«Миделево сечение» — проекция контуров тела пловца на фронтальную плоскость.

Цикл — система повторяющихся движений, при которых исходное положение и конечное положение совпадают; они ана­логичны.

Темп — количество движений в единицу времени.

Ритм — упорядоченность кинематических и динамических элементов структуры движений.

Шаг — расстояние, на которое пловец перемещается в задан­ном направлении за один цикл движений.

Паттерн дыхания — соотношение объемно-временных па­раметров дыхательного цикла.

Движения пловца определяются: а) особенностями среды, в которой происходят двигательные действия пловца; б) особен­ностями организма пловца; в) особенностями взаимоотношений организма пловца и среды, в которой происходят его движения.

Свойства воды

Особенности среды (воды) можно охарактеризовать рядом ее свойств.

Они описываются с помощью физических величин.

Под термином «физическая величина» понимают измеряе­мые характеристики (свойства) физических объектов (предме­тов, состояний, процессов). Математические соотношения меж­ду физическими величинами выражают физические законы.

В физике применяются основные и производные величины. Известны 7 основных величин: длина, время, масса, темпера­тура, сила тока, количество вещества, сила света. Остальные величины — производные.

Плотность воды. Вода обладает плотностью. Это — величи­на, производная массы. Тела, имеющие одинаковые объемы, но состоящие из разных веществ, обладают различной массой. Отношение массы тела к его объему называется плотностью (р):

где: т — масса; V— объем.

Плотность дистиллированной воды при температуре 4°С рав­на 999,973 кг/м3, т. е. практически единице. Много это или мало? Если обратиться к аналогичному показателю — плотнос­ти воздуха, то его величина при такой же температуре (и нормаль-

26

27

ном атмосферном давлении — 101,ЗкПа) равна 0,001274 кг/. Становится ясно, что плотность воды выше плотности воздуха примерно в 760 раз. На этом основании можно заключить, что вода обладает высокой плотностью.

Известно, что плотность зависит от температуры материала. Молекулы жидкости обладают подвижностью, вследствие это­го изменяется не только плотность, но и объем. Такая динами­ка становится явно заметной при сравнении данной зависимос­ти с аналогичными, свойственными другим средам. Вместе с тем надо отметить, что плотность воды при изменении температу­ры меняется очень мало. Так, в диапазоне температур от 4° до 90С изменение составляет лишь 3,5 % и несущественно с прак­тической точки зрения. Если же вспомнить, что в условиях пла­вательного бассейна температура воды колеблется в пределах всего нескольких градусов (24—26°С), то данная зависимость представляет скорее теоретический интерес.

На плотность воды оказывают влияние растворенные в ней соли. Так, например, соленая морская вода имеет показатель плотности 1010—1030 кг/м3, т. е. на 2—3 % больше, чем пре­сная.

Плотность воды несколько понижает хлор, используемый в наших плавательных бассейнах с профилактической целью.

Плотность слабо зависит от давления жидкости. Вода мало-сжимаема (но сжимаема). При погружении на глубину 1000 м давление увеличивается с 1 атм. у поверхности до 100 атм., плот­ность же воды повышается лишь на 0,5 % .

Вследствие высокой плотности передвижение в воде значи­тельно затруднено. Так, если бегун международного класса пре­одолевает дистанцию 100 м за 10,00 и его соревновательная скорость равна 10 м/с, то пловец, показывая примерно анало­гичный результат международного класса на дистанции 100 м/с 50.00, имеет соревновательную скорость лишь 2 м/с. Ясно, сколь огромна разница. Отсюда одна из главных задач, стоящих перед пловцом, — как можно значительнее снизить сопротив­ление поступательному движению в заданном направлении. Го­ризонтальное положение — первое, важнейшее решение дан­ной проблемы.

Более того, организм современного человека не готов к пере­движению в воде с более высокими скоростями. Буксировка пловца со скоростью 3 м/с вызывает у него неприятные ощуще­ния, а 10 м/с — предельная скорость, которую выдерживает пловец; при этом отмечаются множественные подкожные кро­воизлияния, растяжение связок, травмирование суставов (при

недостаточно фиксированных конечностях) и даже случаи по­тери сознания.

Вес воды. Известно, что любые два тела притягиваются друг к другу. Это обусловлено их массой. Сила тяготения называет­ся гравитационной силой.

Самое известное проявление притяжения масс — это суще­ствование силы тяжести, с которой Земля действует на все тела. Величина этой силы определяется законом всемирного тяготе­ния, сформулированным И. Ньютоном:

где: F — гравитационная сила, с которой два тела притягиваются друг к другу; т1 — масса первого тела; т2 — масса второго тела; R — расстояние между центрами масс; у — гравитационная постоянная,

равная 6,67 10—8 см3/г с2 (в системе СГС).

Все тела в данной точке Земли падают с одинаковыми уско­рениями относительно ее поверхности. Вследствие суточного вращения Земли ускорение свободного падения будет обуслов­лено векторной суммой двух сил: силой притяжения Земли и центростремительной силой. Равнодействующая этих сил на­зывается силой тяжести. Сила тяжести есть не что иное, как вес тела. Она определяется следующим выражением:

F = mg,

*

где: т — масса тела;

g — ускорение свободного падения.

На практике же чаще оперируют понятием «удельный вес»; оно используется в большом количестве специальной литературы по плаванию, то есть отношением веса тела к его объему. В слу­чаях, когда удельный вес измеряется в кг-с/дм3, численные зна­чения удельного веса и плотности вещества совпадают.

Сжимаемость воды. Несмотря на большую подвижность мо­лекул жидкости, в частности воды, взаимодействия между от­дельными молекулами жидкости остаются очень стабильными.

28

29

 

Между ними действуют силы, величина которых зависит от аг­регатного состояния вещества. В случаях твердых тел и жидко­стей эти силы задают объем тела. Последний может изменять­ся лишь под воздействием внешних сил. Это означает, что молекулы располагаются на некотором равновесном расстоянии друг от друга. Если расстояние между молекулами оказывает­ся меньше равновесного значения, между молекулами возни­кают силы отталкивания; при большем расстоянии — силы при­тяжения. Чтобы лучше убедиться в этом, можно обратиться к следующему простейшему опыту. Стакан воды, налитый до самого верха, закрывается бумагой, затем бумага придержи­вается ладонью. Стакан переворачивается вверх дном. После этого рука опускается. Вода остается в стакане. Это и свидетель­ствует о том, что есть силы, удерживающие воду в стакане. Силы молекулярного взаимодействия представляют собой равнодей­ствующую сил отталкивания и притяжения, компенсирующих друг друга при нормальном равновесном состоянии между мо­лекулами. Несмотря на то что воду принято считать практичес­ки несжимаемой жидкостью, в обычных условиях покоящаяся жидкость все-таки сжимается под действием сил тяжести (соб­ственный вес жидкости + атмосферное давление). Это обуслов­лено наличием в жидкости внутреннего давления — гидроста­тического.

Гидростатическое давление. Давлением (Р) называют отно­шение силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности:

F S '

Давление — величина скалярная. Единица давления (СИ): Н/м2.

Н/м2 = Па (Паскаль) = кг/(см/с2).

Внутри жидкости силы давления действуют повсюду. На од­ной и той же глубине давление одинаково во всех направлени­ях. Специфика свойств жидкости в отличие от твердых тел состоит в том, что давление в ней не зависит от ориентации пло­щадки, на которой это давление рассматривается.

Полное гидростатическое давление складывается из началь­ного давления на поверхность тела (атмосферного давления)

и давления столба жидкости в данной точке. Величина после­днего зависит от глубины погружения и прямо пропорциональ­на ей. Так, погружение тела на 1 см приводит к росту гидроста­тического давления на 1 г/см2. Если вспомнить, что у человека только одна грудная клетка имеет площадь поверхности, рав­ную 6—10 тыс. см2, то можно себе представить, сколь велико действие данной силы.

Поскольку гидростатическое давление на верхнюю и ниж­нюю части погруженного в воду тела различается и давление внизу значительно больше, на тело действует выталкивающая сила, равная в количественном отношении весу вытесненной телом жидкости. В этом заключена суть закона Архимеда. Фак­тически тело теряет в весе столько, сколько весит вытесненная жидкость, то есть вес человека в воде составляет лишь несколь­ко килограммов, его движения происходят в условиях гипогра-витации, что, в конечном итоге, накладывает глубокий отпеча­ток на характер плавательных локомоций.

Теплоемкость. Теплопроводность. Вода характеризуется теп­лоемкостью и теплопроводностью. При 20°С коэффициент удельной теплоемкости примерно в 4 раза выше, чем аналогич­ный показатель воздуха. Удельная теплопроводность воды бо­лее чем в 17 раз выше, чем удельная теплопроводность воздуха. Все это в конечном итоге приводит к значительным потерям теп­ла организмом человека. Не случайно говорят: плавание — это всегда охлаждение. В воде с температурой 25°—26°С обнажен­ный человек за одну минуту теряет тепла в два раза больше, чем в воздушной среде с такой же температурой. Правда, устойчи­вость к охлаждающему воздействию у людей совершенно раз­ная и колеблется в широких пределах. Она лучше у людей с выраженным подкожным жиром, а также специально трени­рованных к условиям плавания в холодной воде.

Преломление света. Водная среда снижает эффективность зрения. Человек, открыв глаза под водой, видит все предметы смутно и расплывчато, даже если вода прозрачна и освещен­ность хорошая. Причина этого заключается в том, что величи­на преломления (коэффициент преломления) световых лучей в воде близка к величине преломления их роговицей глаза.

Преломляющая сила глаза складывается в основном из пре­ломляющей силы роговицы и хрусталика. Показатели прелом­ления роговицы и находящейся за ней жидкости почти такие угСс у КЭ. К у обыкновенной воды, поэтому световые лучи, попада­ющие в глаз, проходят сквозь роговицу, ничуть не преломив­шись, а один хрусталик не в состоянии сфокусировать световой

30

31

поток на светочувствительных элементах, потому-то и нужна прослойка воздуха. Изображение при этом получается вполне отчетливым, только все элементы в воде кажутся на треть круп­нее, чем в действительности. Отсюда вытекает необходимость плавания в маске или в специальных плавательных очках, что усложняет организацию двигательных действий пловца.

Распространение звука. Звуковые волны распространяют­ся в воде значительно дальше, не затухая, и значительно быст­рее. Звуковые колебания в воде распространяются со скорос­тью примерно 1500 м/с, тогда как в воздухе — со скоростью 330 м/с. В силу такой большой разницы наш бинауральный слух не способен дифференцировать источник звука в воде. Кроме того, звуковые колебания воды возбуждают синхронные им колебания черепа. Возникает ощущение, что звук распрос­траняется со всех сторон. В силу отмеченных обстоятельств ориентация в воде является полностью функцией зрения. Плов­цу приходится ориентироваться по немногочисленным предме­там, находящимся в воде или на бортике бассейна, а также по берегу водоема.

Текучесть. Вода обладает текучестью. Текучесть — универ­сальное свойство любого материала любой природы. Это дефор­мационная характеристика. В механике деформацией (strain deformation) называют изменение взаимного расположения точек среды.

В физике изучением течений и деформаций занимается спе­циальный раздел реология. Реология — это наука о «деформа­ции течения» (Binghaen, 1929). По мнению Weiss (1962), — это раздел физики, исследующий деформацию и течение тел под влиянием сил, которые к ним приложены. Baylies (1962) писал, что реология исследует свойства веществ или систему веществ, оказывающих влияние на путь, по которому они движутся.

Таким образом, текучесть — это прежде всего способность материала к изменению положения его отдельных точек или в целом всего объема во времени и в пространстве под действи­ем каких-либо внешних сил (или причин).

Текучесть воды сравнительно высокая. Это дает возможность пловцу перемещаться в заданном направлении, раздвигая от­дельные слои жидкости. В то же время существует большая трудность для реализации двигательной задачи, поскольку опо­ра — подвижная. Значит, усилия нужно прикладывать строго определенно, чтобы создать опору, и это обстоятельство долж­но быть положено в основу элементарных требований к техни­ке плавания.

где: F —сила внутреннего трения; А — площадь соприкосновения; v — относительная скорость граничных плоскостей среды;

32

33

а — расстояние между граничными плоскостями; г] — динамическая вязкость, коэффициент внутреннего трения.

Единица СИ динамической вязкости: [rj] = паскаль-секунду (Па • с) = Н • с/м2 = кг/(мс).

Соотношение между единицами динамической вязкости:

Кроме понятия «динамическая вязкость» применяются по­нятия «текучесть» и «кинематическая вязкость».

Текучестью (со) называется величина, обратная динамичес­кой вязкости:

где: г] — динамическая вязкость.

Единица текучести (СИ): [со] =м2/(Н • с)=1/(Па ■ с). Кинематической вязкостью v называется отношение ди­намической вязкости к плотности среды:

где: г\ — динамическая вязкость; р — плотность среды.

Единица кинематической вязкости (СИ): [v] = м2/с.

Соотношение между единицами кинематической вязкости:

1 стоке (Ст) = 10 4 м2/с; 1 сСт = 10'6 м 2 /с.

Инертность. Частицы жидкости обладают инертностью. Это означает способность частиц сохранять состояние относитель­ного покоя или прямолинейного равномерного движения, пока какая-либо внешняя причина не нарушит этого состояния. В переносном смысле — это продолжающееся влияние причин, условий, сил. Это — пассивность, неподвижность, бездеятель­ность. Пассивность частиц жидкости создает трудности для ка­чественной мощной опоры в воде.

Поверхностное натяжение жидкости. Из всех удивительных свойств воды наименее известна ее способность образовывать чрезвычайно прочную пленку на поверхности. Поверхностное натяжение обусловлено силами притяжения между молекула-

ми. Внутри жидкости они взаимно компенсируются. На моле­кулы, находящиеся вблизи поверхности, действует некомпен-сируемая результирующая сила, направленная внутрь от по­верхности. Поэтому, чтобы переместить молекулу из глубины на поверхность жидкости, надо совершить работу против этой результирующей силы. В результате на поверхности жидкости молекулы обладают определенной потенциальной энергией.

Сила поверхностного натяжения воды настолько велика, что на поверхности удерживаются предметы, которые, казалось бы, плавать не должны. Если на поверхность воды осторожно положить стальную иголку или лезвие безопасной бритвы так, чтобы неловким движением не разорвать пленку, эти предме­ты не утонут.

Известно, что жизнь многих насекомых связана с поверхно­стной пленкой. Они не способны плавать, нырять и никогда не выходят на сушу, они скользят на широко расставленных ко­нечностях, как лыжники по поверхности снега. Надо заметить, что кончики их лапок покрыты множеством волосков.

Ученые давно заметили, что чем чище вода, тем больше нуж­но усилий, чтобы разорвать ее поверхность. Молекулы раство­ренных в воде веществ (в первую очередь, газов), вклиниваясь между молекулами воды, делают ее менее прочной. Очищенная вода (конечно, не абсолютно) обладает удивительной прочнос­тью. Чтобы разорвать столбик диаметром 2,5 см, нужно прило­жить силу около 900 кг! (B. C. Сергеев, 1969). Примерно такова прочность некоторых сортов стали. А чтобы разорвать столбик такой же абсолютно чистой воды, нужна сила, равная 95 тон­нам! Если бы на Земле где-нибудь были такие условия, по по­верхности воды можно было бы ходить или скользить на конь­ках, как по настоящему крепкому льду.

Сегодня трудно в полной мере оценить значение данного свой­ства воды для технй*ки плавания. Сведений в литературе, по крайней мере по плаванию, нет. Вместе с тем уместно было бы вспомнить, что движения пловца совершаются на поверхно­сти на границе двух сред — воды и воздуха.

Таким образом, рассмотрены некоторые свойства воды. Ра­зумеется, не все, а лишь некоторые — те из них, которые в наи­большей степени определяют технику плавания. Теперь есть возможность с этого базисного уровня более глубоко рассмот­реть то, что определяет взаимоотношения пловца с водой. Та­кой подход позволит наполнить отмеченное знание конкретным практическим содержанием и логически завершит переход от теории к практике.

34

35

Гидростатика

Знакомство с гидромеханикой естественно начать с ее наи­более простой части — гидростатики.

Рассмотрим частный конкретный случай: тело находится в воде неподвижно, при этом на него действуют силы тяжести и силы гидростатического давления.

Силы тяжести направлены вертикально вниз, силы гидро­статического давления — перпендикулярно к поверхности во всех ее точках. Сила тяжести постоянна по величине, прило­жена к точке, называемой «общий центр тяжести» (ОЦТ), рас­положенной, как правило, в пределах объема тела и, посколь­ку сила — векторная величина, есть направление вектора — вертикально вниз (рис. 3).