推進力背後的科學

當你游泳時,你有沒有想過你划水的能量有多少被浪費?有多少真正用於推動你在水中向前移動?

這個描述游泳效率的術語是“推動效率”。如果你的能量更多創造了前進的推進力,更少地浪費在水流中,那麼你就會變得更快,更有效率。

當你抓水划水以適當的時機向後壓水時,你正在努力提高這種推進效率。

1990年,頂級體育科學教授Huub進行了一項實驗,比較水中高水平游泳運動員和鐵人三項運動員的游泳效率。結果令人興奮。在相同的游泳速度下,鐵人三項運動員將44%的能量輸出轉換為推進力,而游泳運動員轉換率為61%。推進效率的巨大差異突出了游泳運動員與鐵人三項運動員相比的優越游泳技術。你的效率可能在10-40%的範圍內。同時,Huub測試發現奧運會游泳運動員的推進效率高達80%。


推進力背後的科學


Huub的研究比較了所有相同速度的游泳運動員。當您從慢速游泳到快速游泳時,您的推動效率會發生什麼變化?您可能會發現答案非常令人驚訝:隨著你的加速,你的推進效率會提高,而當你減速時,它會變得更糟。換句話說,如果你增加你的努力(例如10%)你會獲得更大的推進回報(大於10%)。相反,你的努力減少10%,你的推進力下降超過10%。

儘管體育科學家已經很好地認識到效率的這種變化,但很少有高質量的數據可以為游泳者量化。但我們可以通過研究魚的游泳得到一個粗略的結果。Huub研究了鱒魚在全部速度範圍內的游泳。結果表明速度與推進效率的關係非常緊密:


推進力背後的科學


我們必須小心這些數據,因為它涉及的是魚類而不是人類,但可以給我們啟發。在低速時,鱒魚80%以上的能量都會流入水中,而在快速時,它們會變得更加高效,只會損失20%。為什麼會發生這種情況呢?流體動力學分析是複雜的,超出了本文的討論範圍,但要理解其中的關鍵點是對水過於溫和實際上是非常低效的。

(有趣的是,Huub指出,研究中發現魚並不願意非常溫和地遊,也許天生就認識到這樣做的效率低下!)

游泳書籍和互聯網上的大部分信息都要你專注於減少阻力,從而讓你成為一名更有效率的游泳者。因此,如果在您的腦海中將效率與減少阻力等同起來,那就不足為奇了,但實際上這只是故事的一半。您的整體效率是您的推進效率和阻力曲線的組合。

你可以認為:

總效率=推進效率x阻力效率

重要的是要理解這兩個要素同等重要,而不是隻考慮一個要素。如果您的推進效率很差,那麼您可以通過減少阻力來完成所有工作,但您的總效率只會提高一點點。

以下是我們的建議:

1)要成為一名更有效率的游泳者,可以提高你的推進技術(例如抓水和划水)和減少阻力(例如平衡,身體對齊和打腿),但不要認為其中一個比另一個更重要。

2)正如我們上面所看到的,游泳太溫和實際上會降低您的整體效率。

3)不要避開所有游泳特定的健身訓練,而只關注游泳訓練。你的游泳體能越高,你可以承受的能量輸出就越多,因此你的效率就越高。游泳體能是高效游泳運動員的重要組成部分!

4)一個關鍵發展領域是游泳的節奏。雖然這需要更快地轉動手臂,但結果通常是減少工作,而不是增加。之所以發生這種情況,是因為初學者對水的感覺很差,以至於他們的推進效率確實非常低,通過提升他們的划水節奏會得到改善。

5)但注意不要以此為藉口來攪動水,這不是我們在這裡所說的意思,要通過以正確的節奏和時機按壓水來產生有效的推進力。雖然它肯定不會感到輕鬆。


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