Курс лекций по дисциплине «Плавание с методикой преподавания»
жүктеу/скачать 1,26 Mb.
|
| 6. Физические свойства воды.
Для правильного понимания основ плавания, а точнее, гидродинамики и биомеханики, необходимо знать физические свойства воды. Физические свойства характеризуют физическое состояние материала или вещества, а также его способность реагировать на внешние факторы, не влияющие на химический состав. Вода — прозрачная жидкость без цвета и запаха, при +100°С — кипит, при 0°С — замерзает. К физическим свойствам воды относят плотность, вязкость, текучесть, теплопроводность, теплоемкость. Плотность — важное физическое свойство, влияющее на плавучесть, а соответственно, на технику плавания и на обучение. Плотность характеризуется количеством массы вещества, приходящейся на единицу объема, и вычисляется по следующей формуле: ρ = m/V, где m — постоянная масса вещества или материала, кг, V — объем, занимаемый эти материалом, м3. Все тела при нагревании расширяются, при охлаждении сжимаются. Все, кроме воды. В интервале температур от 0 до +4°С вода при охлаждении расширяется, а при нагревании сжимается. При +4°С вода имеет наибольшую плотность, равную 1000 кг/м3. При более низкой и более высокой температуре плотность воды несколько меньше. Благодаря этому осенью и зимой в глубоких водоемах конвекция происходит своеобразно. Вода, охлаждаясь сверху, опускается вниз, на дно, только до тех пор, пока ее температура не достигнет +4°С. Поэтому в больших водоемах вода с температурой +4°С опускается на дно, а более холодная — находится ближе к поверхности. И хотя зимой поверхность водоема скована льдом, на дне температура всегда равна +4°С. Это свойство воды позволяет рыбе зимовать в замерзших водоемах. Плотность тела человека сопоставима с плотностью воды, что создает условия для его возможности беспрепятственно держаться на поверхности. В процессе дыхания плотность (так же, как, соответственно, и другой схожий, но несущий другое смысловое и физическое значение параметр — удельный вес) тела изменяется. В среднем это от 0,976 кг/м3 при вдохе (уменьшается) и до 1038 кг/м3 при выдохе (увеличивается). Это связано с тем, что воздух, вдыхаемый через легкие, обладает малой плотностью, (примерно в 816 раз меньше воды) и поэтому лишь увеличивает объем (по принципу надувного шарика), но не добавляет массы (веса), и наоборот. При вдохе легче держаться на поверхности воды, при выдохе легче нырять, погружаться. Морская вода тяжелее речной на 2,5–3 % из-за наличия в ней большого количества солей, ее плотность в среднем равна 1025 кг/м3. Поэтому в морской воде человеку легче держаться на поверхности, чем в пресной. Все это создает более благоприятные условия для обучения плаванию. Вязкость - свойство жидкостей оказывать сопротивление при перемещении одной частицы жидкости относительно другой. Вязкость жидкости зависит от температуры. С повышением температуры вязкость уменьшается. Изменение вязкости влияет на ощущения пловца, его «чувство воды». Спортсмены высокой квалификации, например, чувствуют изменения вязкости в бассейне даже при незначительных колебаниях. Текучесть - обратная величина вязкости. Наиболее характерным свойством жидкостей, отличающим их от твердых тел, является низкая вязкость (высокая текучесть). Благодаря ей вода принимают форму сосуда, в который налита. Теплоемкость - свойство материала и вещества при нагревании поглощать определенное количество тепла, а при охлаждении выделять его. Теплопроводность - способность материала или вещества передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разности температур. Учитывая, что нормальная температура тела человека составляет 36,6°С, то чем больше разница по сравнению с температурой воды, тем быстрее идет теплоотдача. Так как теплоотдача в воде очень велика, а теплопродукция тела небезгранична, то через некоторое время даже при достаточно комфортной температуре появляется «гусиная кожа», а затем и озноб. Поэтому нахождение человека в воде должно быть строго дозированным в зависимости от температуры воды. Так же, на поверхность тела, погруженного в воду, действует гидростатическое давление. Боль в ушах, которую испытывает пловец, нырнувший на большую глубину, вызвана гидростатическим давлением на барабанную перепонку уха. Гидростатическое давление зависит от глубины погружения. Когда тело пловца находится в воде неподвижно, на него действует только сила тяжести и выталкивающая сила воды. Сила тяжести P постоянна по величине и приложена к общему центру тяжести тела (ОЦТ). Выталкивающая (архимедова) сила Q обусловлена разностью гидростатического давления на нижнюю и верхнюю поверхность тела, погруженного в воду, и направлена вверх. По величине она равна силе тяжести воды, вытесненной телом. Центр тяжести вытесненного объема воды называют центром давления (ЦД). К этой точке и приложена выталкивающая сила. Тело находится в гидростатическом равновесии, если сила тяжести P уравновешивается выталкивающей силой Q: P= Q2 Если на заданной глубине на тело пловца не действует никакие другие силы и Q>P, то тело всплывает до тех пор, пока не будет выполнено условие P= Q. При P>Q тело тонет. Плавучесть человека зависит от средней плотности тканей его тела, плотности воды, вдоха или выдоха. Чем меньше средняя плотность тканей тела спортсмена, тем лучше его плавучесть. При глубоком вдохе пловец, как правило, обладает положительной плавучестью; при полном выдохе – отрицательной (тонет). У пловца, находящегося в воде в горизонтальном положении с руками вдоль бедер, ОЦТ тела расположен, как правило, ближе к ногам по сравнению с ЦД тела. Т.к. сила тяжести и выталкивающая сила воды направлены противоположно и линии их действия не совпадают, то возникает вращающее действие пары сил. Равновесие тела пловца нарушается: ноги и нижняя часть туловища начинают опускаться вниз. Равновесие тела улучшится, если пловец вытянет руки вперед. На условия равновесия будут влиять также дыхательные движения, изменяющие объем тела. Передвижение человека в воде основано на свойстве жидкости оказывать сопротивление движущемуся телу. Это сопротивление возникает на гребущих поверхностях рук, ног и всего тела в виде реакции воды на эти поверхности. Таким образом, пловец, находящейся в воде, может опираться на нее руками, ногами, всем телом и вызывать действие реактивных сил. На тело, помещенное в воду, действует также подъемная сила. Не менее важным свойством воды является ее способность к волнообразованию. Это свойство основано на наличии силы тяжести, вязкости и подвижности водной среды. Размеры волн, возникающих при движении пловца по поверхности воды, зависят от его технической подготовленности. жүктеу/скачать 1,26 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|