 |
|
|
Архитектура Астрономия Аудит Биология Ботаника Бухгалтерский учёт Войное дело Генетика География Геология Дизайн Искусство История Кино Кулинария Культура Литература Математика Медицина Металлургия Мифология Музыка Психология Религия Спорт Строительство Техника Транспорт Туризм Усадьба Физика Фотография Химия Экология Электричество Электроника Энергетика |
Равновесие тела в воде: определение, виды, факторы на него влияющие; значение в спортивном плавании
Вопрос№2. Существенное значение при плавании имеет равновесиев воде. Рассмотрим равновесие тел при статическом плавании. Чтобы его (равновесие) получить, необходимо, чтобы действующая со стороны жидкости выталкивающая сила, приложенная в центре тяжести вытесненной жидкости (центр давления), была не только равна топящей силе (силе тяжести), но и чтобы центр давления был на одной вертикали с центром тяжести. В противном случае выталкивающая и топящая силы создадут моменты пары сил, вращающих тело. Вращение будет наблюдаться до тех пор, пока тело не придет в положение, при котором будут выполнены указанные условия.
Равновесие может быть устойчивым и неустойчивым. Устойчивое статическое равновесие наблюдается, когда центр давления расположен выше центра тяжести (см. рис. 2а). В этом положении при нарушении равновесия под действием внешних сил создается восстанавливающий момент, который стремится вернуть тело в исходное положение. Неустойчивое статическое положение (см. рис. 2б) будет тогда, когда центр тяжести расположен выше центра давления. В данном случае при незначительном отклонении от положения равновесия создается момент сил, который будет вращать тело до достижения положения устойчивого равновесия. а) б) Рис. 2
Рассмотрим расположение центра тяжести и центра давления при горизонтальном положении тела пловца (рис. 3). Оба центра будут находится в одной горизонтальной плоскости на расстоянии нескольких сантиметров друг от друга, что объясняется неоднородным строением человеческого тела. Такое расположение центра тяжести и центра давления вызывает вращение тела вокруг поперечной оси, сопровождающееся опусканием ног. Рис. 3 Если в горизонтальном положении пловец, лежащий в воде лицом вниз, сильно прогнется, то центр давления может оказаться ниже центра тяжести. В данном случае создастся неустойчивое положение, когда, помимо уже имеющего место вращения вокруг поперечной оси (когда наблюдается опускание ног), пловец может быть развернут вокруг продольной оси, т. е. лицом вверх. Равновесие пловца напрямую связано с его индивидуальным анатомическим строением. На поверхность тела, погруженного в воду, действует гидростатическое давление; оно возрастает с глубиной погружения. Боль в ушах, которую испытывает пловец, нырнувший на большую глубину, вызвана гидростатическим давлением на барабанную перепонку уха. Когда тело пловца находится в воде неподвижно, на него действуют только сила тяжести тела и выталкивающая сила воды (рис. 8). Сила тяжести Р постоянна по величине и приложена к общему центру тяжести тела Выталкивающая сила Q обусловлена разностью гидростатического давления на нижнюю и верхнюю поверхность тела, погруженного в воду, и направлена вверх (закон Архимеда). 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 Р уравновешивается выталкивающей силой Q: Р = Q. Если на заданной глубине на тело пловца не действуют никакие другие силы и Q>P, то тело всплывает до тех пор, пока не будет выполнено условие Р = Q. При P>Q тело тонет. Плавучесть человека зависит от средней плотности тканей его тела, вдоха или выдоха, плотности воды. Чем меньше средняя плотность тканей тела пловца, тем лучше его плавучесть. При полном вдохе пловец, как правило, обладает положительной плавучестью; при полном выдохе — отрицательной (то есть тонет). В более плотной, морской, воде плавучесть тела повышается. У пловца, находящегося в воде в горизонтальном положении, руки у бедер (см. рис. 8, а), ОПТ расположен, как правило, ближе к ногам по сравнению с ЦД тела. Так как сила тяжести тела и выталкивающая сила воды имеют противоположное направление и линии их действия не совпадают, то возникает вращающее действие пары сил. Равновесие тела нарушается: ноги и нижняя часть туловища опускаются вниз. Если пловец вытянет руки вперед, равновесие тела улучшится (см. рис. 8, б).
Рис. 8. Действие силы тяжести Р и выталкивающей силы Q на тело пловца при неуравновешенном (а) и уравновешенном (б) гидростатическом его положении.
Поиск по сайту: |
