slideshow 1 slideshow 2 slideshow 3 slideshow 4 slideshow 5 slideshow 6 slideshow 7 slideshow 8 slideshow 9 slideshow 10

Научете се от най-добрите плувци в природата: създаването на вълни е загуба на енергия

Научете се от най-добрите плувци в природата: създаването на вълни е загуба на енергия

Попътната струя на майката помага на младите делфини да плуват със скоростта на стадото.Младите делфини плуват до майките си в открития океан до навършване на три години. Малките плуват на разстояние от 10 до 30 сантиметра от тялото на майката и по този начин са „засмукани по протежение на тялото”. Когато големият делфин плува във водата тя измества водата пред себе си и така създава водна струя, която обтича около малкото. Така съпротивлението върху малкото се намалява с 65%. Това намаляване на съпротивлението може също да се усети от плувци, които плуват близо един до друг.

Следния пример показва как плувците могат да извлекат полза от изследванията върху морските животни.

Lyttle(1998) повдигна интересния въпрос “дали дълбочината на плуване оказва влияние върху скоростта на плъзгане”. През 1983 година, Участвах в проект, който даде отговор на този въпрос. Изследването бе насочено върху изразходването на енергия при скачащите морски животни (Blake, 1983).

Цената за плуването е много важен компонент от енергийния бюджет на водните животни. Бяха положени огромни изследователски усилия за разкриването на всички аспекти на тези разходи. От части изследването бе насочено към предоставяне на информация на представителите от риболовния сектор, които се опитват да поддържат световната риболовна индустрия.

Част от тази работа показа, че специфични морфологични и / или поведенчески характеристики са се развили, за да намалят тези разходи. Например, дишащите въздух китоподобни (като делфините), които трябва да излизат на повърхността за да дишат, са развили поведение, което може да минимизира енергийните разходи при дълги миграции.

Проблемът, с който трябва да се справят тези животни е, че съпротивлението на повърхността е значително по-високо от това при плуване под повърхността. Поведението, което някои дишащи въздух водни животни показват е периодично изскачане от водата по време на дълги миграции (Фигура 1). Това поведение минимизира времето прекарано на повърхността и, при определени условия, може да намали цялостния енергиен разход за миграцията (AU & Weins, 1980; Blake, 1983).

Фигура 1: Делфините изскачат от водата по време на дълги миграции за да намалят енергийните разходи причинени от повърхностните вълни.

Водната повърхност създава сериозен проблем за морските животни дишащи въздух, и в действителност това е такъв проблем, че много малко животни прекарват време в този слой на водата (Vogel, 1994). Един миг на повърхността създава повърхностни вълни, обикновено една отпред и една отзад на животното.

Създаването на вълни изразходва енергия, защото водата във вълните е издигната над водната повърхност (Vogel, 1994). По този начин се губи енергия при създаването на тези вълни, и тази изразходена енергия се проявява като допълнителна съпротивителна сила наречена съпротивление на вълните (wave drag) (Фигура 2.).

  

Фигура 2: Видове водно съпротивление (Surfacedrag– повърхностно съпротивление; Wavedrag– съпротивление на вълните; Form drag – съпротивление на формата; Eddy turbulence – турболенция на водовъртежите)

Делът на съпротивлението на вълните в общото съпротивление на тела движещи се на повърхността на водата зависи от няколко фактора като скорост на плуване и скорост на вълната (Denny, 1993).

Моделът разработен от Blake (1983) за изследване на потенциала за намаляване на съпротивлението чрез скокове на дишащи въздух водни животни използва фактор за нарастване на съпротивлението. Този фактор се основава на публикувани данни събрани от обект теглен зад лодка при различни дълбочини под повърхността.

Факторът за нарастване на съпротивлението зависи от относителната дълбочина на потапяне (h/d), което е съотношението на разстоянието от повърхността до осевата линия на тялото (h) към максималната широчина на тялото (d).

По този начин, факторът за нарастване на съпротивлението зависи от размера на тялото. Той има максимална стойност 5, при съотношение на h/d от 0,5 (на повърхността), така че тяло, което се движи на повърхността ще има съпротивление пет пъти по-голямо от съпротивлението при пълно потапяне. Факторът за нарастване на съпротивлението има стойност 1,0 при съотношение h/d от 3,0 (или по-голямо), което означава че съпротивлението е равно на това при напълно потопено тяло. В практическо изражение, тялото е извън влиянието на повърхността, защото не се създават никакви вълни, няма съпротивление на вълните и цялостното съпротивление се минимизира.

Заключение:

При състезателите, скоростта на плъзгане ще бъде намалена, когато се създават повърхностни вълни. Така, по време на фазите на плъзгане и оттласкване от стената, плувците трябва да тренират да плуват на дълбочина, която намалява образуването на повърхностни вълни. Действителната дълбочина, при която се наблюдава намаляване ще зависи от телосложението на плувеца (широчината).

Освен това, ако плувците правят много вълни, когато плуват на повърхността, това ще им коства повече енергия в сравнение с плувна техника или стил, който създава по-малко вълни. Колкото по-малко вълни прави един плувец докато плува, толкова по-малко енергия ще изразходва.

Например, на Фигура 3, плувецът се оттласква от стената след обръщане при дълбочина на осевата линия на тялото му от около 50 см под повърхността. Ако максималната „широчина” на тялото му се приеме, че е 40 см, то h/d=1,25. Оптималната дълбочина за минимум съпротивление на вълните ще е по-голяма от 120 см.

Що се отнася до бързото преплуване на басейна, не е необходимо да сте толкова надълбоко след оттласкването от стената. Вземете под внимание цялото разстояние, което трябва да преплувате (дълбокото гмуркане може да означава отклонение от правата линия и допълнително изразходване на енергия).

Фигура 3: Съпротивление на вълните след оттласкване от стената

Автор: Felix Gmunder
Източник: SVL

БФПС

Българска федерация по плувни спортове

БЧК

Български червен кръст

Реклама

Вашата реклама

Theme by Danetsoft and Danang Probo Sayekti inspired by Maksimer