游泳推进力背后的科学

当你游泳时,你有没有想过你划水的能量有多少被浪费?有多少真正用于推动你在水中向前移动?

这个描述游泳效率的术语是“推动效率”。如果你的能量更多创造了前进的推进力,更少地浪费在水流中,那么你就会变得更快,更有效率。

当你抓水划水以适当的时机向后压水时,你正在努力提高这种推进效率。

1990年,顶级体育科学教授Huub进行了一项实验,比较水中高水平游泳运动员和铁人三项运动员的游泳效率。结果令人兴奋。在相同的游泳速度下,铁人三项运动员将44%的能量输出转换为推进力,而游泳运动员转换率为61%。推进效率的巨大差异突出了游泳运动员与铁人三项运动员相比的优越游泳技术。你的效率可能在10-40%的范围内。同时,Huub测试发现奥运会游泳运动员的推进效率高达80%。

推进力背后的科学

Huub的研究比较了所有相同速度的游泳运动员。当您从慢速游泳到快速游泳时,您的推动效率会发生什么变化?您可能会发现答案非常令人惊讶:随着你的加速,你的推进效率会提高,而当你减速时,它会变得更糟。换句话说,如果你增加你的努力(例如10%)你会获得更大的推进回报(大于10%)。相反,你的努力减少10%,你的推进力下降超过10%。

尽管体育科学家已经很好地认识到效率的这种变化,但很少有高质量的数据可以为游泳者量化。但我们可以通过研究鱼的游泳得到一个粗略的结果。Huub研究了鳟鱼在全部速度范围内的游泳。结果表明速度与推进效率的关系非常紧密:

推进力背后的科学

我们必须小心这些数据,因为它涉及的是鱼类而不是人类,但可以给我们启发。在低速时,鳟鱼80%以上的能量都会流入水中,而在快速时,它们会变得更加高效,只会损失20%。为什么会发生这种情况呢?流体动力学分析是复杂的,超出了本文的讨论范围,但要理解其中的关键点是对水过于温和实际上是非常低效的。

(有趣的是,Huub指出,研究中发现鱼并不愿意非常温和地游,也许天生就认识到这样做的效率低下!)

游泳书籍和互联网上的大部分信息都要你专注于减少阻力,从而让你成为一名更有效率的游泳者。因此,如果在您的脑海中将效率与减少阻力等同起来,那就不足为奇了,但实际上这只是故事的一半。您的整体效率是您的推进效率和阻力曲线的组合。

你可以认为:
总效率=推进效率x阻力效率

重要的是要理解这两个要素同等重要,而不是只考虑一个要素。如果您的推进效率很差,那么您可以通过减少阻力来完成所有工作,但您的总效率只会提高一点点。

以下是我们的建议:

1)要成为一名更有效率的游泳者,可以提高你的推进技术(例如抓水和划水)和减少阻力(例如平衡,身体对齐和打腿),但不要认为其中一个比另一个更重要。

2)正如我们上面所看到的,游泳太温和实际上会降低您的整体效率。

3)不要避开所有游泳特定的健身训练,而只关注游泳训练。你的游泳体能越高,你可以承受的能量输出就越多,因此你的效率就越高。游泳体能是高效游泳运动员的重要组成部分!

4)一个关键发展领域是游泳的节奏。虽然这需要更快地转动手臂,但结果通常是减少工作,而不是增加。之所以发生这种情况,是因为初学者对水的感觉很差,以至于他们的推进效率确实非常低,通过提升他们的划水节奏会得到改善。

5)但注意不要以此为借口来搅动水,这不是我们在这里所说的意思,要通过以正确的节奏和时机按压水来产生有效的推进力。虽然它肯定不会感到轻松。

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