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为什么自由泳比其他泳姿速度快?

 看书童 2019-07-29

自由泳最快的主要原因,结合物理知识与训练经验,主要有以下几点:

1、移臂在空气中完成。阻力大大减小,尤其是相较蛙泳而言。

2、身体起伏较小,阻力减小。相对于蛙泳和蝶泳中身体剧烈的上下起伏,自由泳中身体的中轴线非常平稳,游进过程中,身体几乎只有中轴线为中心的摇摆式转动。

3、划程较长,产生的有效阻力更大,主要是相对于仰泳和蛙泳而言。

4、划水动作容易发力,节奏易于掌握。相比于其他三种泳姿,自由泳对身体柔韧性的要求比较低,而且也比较符合人体的运动规律。仰泳是在肩关节向后弯曲的情况下划水,蝶泳的移臂过程要求两臂同时伸出水面。而蛙泳的技术型最强,要求蹬腿时小腿外翻,手臂划水时也对柔韧性有极高的要求。

通俗地说,自由泳是最舒服的泳姿,因为他并没有很多的要求人体在“不自然”的情况下发力。这也是为什么四种泳姿中只有自由泳有超过200米的项目的原因,(当然,这里并不是说自由泳不要求柔韧性,只是相对较低。)

爬泳的速度优势来自于无间断的划水产生的连续动力和划水时侧身迎面积减小带来的阻力减小(侧身时迎水面积减半带来水波阻力减小),本身持续保持流线型也是阻力减小的一个重要原因。

上为爬泳阻力示意,下为蝶泳打腿阻力示意,图片来自不同姿势的流体力学测试

相比于爬泳,蛙泳由于收腿阻力的硬伤无法做到产生持续推力(蛙泳收腿必然产生一个反向推力),仰泳也有反关节划水角度的限制(仰泳划水角度没有爬泳大,所以手部推力也不如爬泳),而蝶泳作为目前记录仅次爬泳的泳姿,手部和腿部的实际推力其实是大于自由泳的,但蝶泳由于换气的起伏使得推力不够均衡(并且移臂过程必然有一个时间间隔,另一个原因是迎水面积较大),动力大但阻力也大,所以目前任然比爬泳稍慢。

自由泳最大的优势,是因为向前摆臂是在空气中水的粘稠度是空气的790倍,[密度约800倍],而粘稠度(viscosity)和密度是直接影响流体阻力的因素),你也不需要细算,总之你需要知道空气中阻力比水中的阻力是微不足道的就行了。

另外,有个小知识,一般手枪子弹打到水里几米就没有杀伤力了。关键词还是粘稠度。

还有一个细节,向前摆臂是空中,导致划水的动作更彻底,动作更长,达到蛙泳的约两倍。

和仰泳相比,爬泳可以利用更有力的胸腹部肌肉,还不是要依赖背部肌肉,因此比仰泳也有一定的优势。

还有一个最大的优势,就是躯干相对水平在前进中比较平稳。换气也就是左右旋转而已,头部仅微微出水。高水平选手换气甚至靠“歪嘴”来完成。更水平更稳定的圆柱体,自然前进速度更快。

不过需要说明的是,严格来说自由泳/爬泳可能并不是最快的泳姿,目前人类最快的泳姿应该是海豚泳/海豚腿,国内叫蝶泳腿,就是奥运比赛运动员在前15米的泳姿。

一个有趣的事实是,不同泳姿背后表现得其实是不同的生物运动方式,抛开因人类自身上的一些微弱差别来看就会发现,可能蛙的'蛙泳'快过脊索动物如北极熊的'爬泳',企鹅的'蝶泳'又快过'蛙泳',而鲭鱼的'爬泳'可能又快过企鹅的'蝶泳'。 

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