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成为游泳冠军的第一步——浮力与重心
发布时间:2024-12-10
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要想学会游泳,第一步就是要学会“浮”。众所周知,当一个物体浸在水中时,物体会受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的水的重量,物体所受浮力的作用点即为浮心。浮力的发现有一个有趣的故事,据说古希腊国王要求阿基米德鉴定皇冠是否为纯金且不能破坏皇冠,阿基米德为此困扰多日也没能找到方法。直到有一天,他在洗澡时发现,当跨进澡盆里时,澡盆里的水面会上升,由此受到启发。他通过测量皇冠放入水中的排水量鉴定了皇冠的真假,也发现了阿基米德原理,奠定了流体静力学的基础。

认识了浮力,接下来我们来想一想怎样利用浮力在游泳时平稳地漂浮在水面上。首先要考虑的问题是如何利用浮力来控制人体在水中的沉浮。在游泳时,人体同时受到重力和浮力的作用。人体的平均密度与水的密度相差不大。当人吸入充足的空气时,胸腔会扩大,也就是人在水中的体积增加了,排水量随之增加。根据阿基米德原理,人受到的浮力变大,身体也自然就浮出水面了。同样的道理,当人呼出气体,身体就会下沉。在游泳时,身体在水中漂浮的高度十分重要,浮得高有利于顺利完成换气和移臂动作。因此,游泳时吸气要快速且充分,吸气后憋气一段时间,然后缓慢呼气,再迅速吸气。通过这样的呼吸节奏,尽量保持胸腔处在扩张状态,可以帮助人体浮在水面上。

如果只考虑浮力与重力的大小关系,只要控制好呼吸就足以让我们在水中沉浮自如。但是,要成为一名游泳运动员,除了要考虑浮力,还要考虑浮心。浮心在游泳中有什么意义呢?人体重心的位置位于人体各部分所受重力合力的作用点,方向垂直向下,而浮心的位置则位于人体浸入水中的体积的中心,方向垂直向上。重心与浮心这两个位置通常并不重合,因而重力与浮力也不在同一直线上,像重力与浮力这样作用于同一物体上的一对大小相等、方向相反且不共线的平行力叫作“力偶”,力偶会使人体翻转。因此,在游泳时,为了更稳定地漂浮在水面上,要随时调整身体姿态,使重心位置和浮心位置尽可能靠近。如第67页上图所示,手臂前伸时浮心位置靠前,此时如果人体重心位于浮心之后,则人体会逆时针翻转,可以通过收回手臂让浮心位置向后移动。相反,如果将手臂完全收回放于身体两侧,则浮心位置会位于重心之后,此时身体会顺时针翻转,需要将手臂向前伸出以做调整。