Удельный вес тела и плавучесть тела



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Удельный вес тела и плавучесть тела



Удельным весом называ­ется вес вещества в единице объема. Удельный вес может изме­ряться в кг/м3, кг/дм3 и г/см3 и обозначается греческой буквой g.

g=Д/У, где: Д - вес тела, V - объем тела.

По размерности плотность и удельный вес воды мало различаются и незначительно изменя­ются в зависимости от давления и температуры воды. Удельный вес дистиллированной воды равен 1020 кг/м3 или 1 кг/дм3, или 1 г/см3. Вода, насыщенная солями, имеет удельный вес больше, чем пресная. Так морская вода имеет удельный вес от 1,15 до 1,3 г/см3.

Согласно закону Архимеда, на тело, погруженное в воду, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной телом жидкости. Равнодействующая этих вы­талкивающих сил проходит через центр тяжести вытесненного объема и направлена вертикально вверх. Если вес тела больше вытесненной им воды, то тело имеет отрицательную плавучесть и погружается на дно. Если вес вытесненной телом воды больше веса тела, то тело плавает по поверхности воды, и в этом случае оно имеет положительную плавучесть. Если вес вытесненной телом воды равен весу тела, то тело может находиться в неподвижном положении на любой глубине. Такая плавучесть называется нейтральной или нулевой. Практически нулевой плавучести не бывает, как не бывает абсо­лютного равенства между весом тела и весом вытесненной им воды.

Удельный вес человеческого тела при полном вдохе в среднем равен 0,92 г/см3, при выдохе в связи с уменьшением объема тела - 1,2 г/см3. Наибольший удельный вес в теле человека имеет ко­стная ткань -1,7 -1,9 г/см3 , меньше удельный вес мышечной тка­ни -1,04 -1,08 г/см3 и самый малый удельный вес имеет жировая ткань - 0,92 - 0,94 г/см3. Так как удельный вес морской воды боль­ше, чем пресной, человек в ней обладает большей плавучестью, и его тело лежит более высоко, чем в пресной воде. В связи с этим в морской воде можно плыть быстрее. По этой причине международная федерация плавания не фиксирует рекордных результа­тов, показанных в морской воде.

Плавучесть тела имеет большое значение при решении вопроса, какую формировать технику движений. Пловцы с хорошей плавучестью для удержания тела в высоком положении меньше тратят для этого усилий при гребке. У таких пловцов относительные траектории движений рук при гребках вытянуты в горизонтальной плоскости, у пловцов с меньшей плавучестью больше усилий тратиться на опору руками вниз. Замечено, что плавучесть у мужчин меньше, чем у женщин, у спринтеров меньше, чем у стайеров. Критерий плавучести можно использовать для определения как специализации в плавании, так и характера технических действий.

Равновесие тела в воде

Любое тело, погруженное в воду, находится в неподвиж­ном положении лишь в том случае, когда выталкивающая сила равна или больше веса тела, и центры выталкивающих сил и сил тяжести размещаются на одной вертикали (рис. 3.20). В челове­ческом теле, лежащем на поверхности воды, центр сил тяжести F и центр выталкивающих сил Р располагаются на разных вертикалях (рис. 3.21). Это связано с тем, что части человеческого тела имеют разные удельные веса. Ноги, которые состоят в основном из кост­ной и мышечной тканей, имеют больший удельный вес, чем верх­няя половина тела. Поэтому очень часто центр сил тяжести рас­полагается в поясничной части на уровне пятого поясничного по­звонка, а центр выталкивающих сил смещен на 2-3 позвонка в сторону головы. При таком расположении центров расстояние между ними называется плечом сил. Поскольку равнодействую­щие этих сил имеют разную направленность, возникает момент вращения, в результате которого ноги погружаются. Вращение те­ла прекратится, когда оба центра будут располагаться на одной вертикали.

У детей из-за большего веса головы по отношению к туловищу, расстояние между центрами отсутствует, и поэтому дети устойчи­во лежат на поверхности воды без дополнительных движений. У мужчин расстояние между центром сил тяжести и центром вытал­кивающих сил больше, чем у женщин.

С возрастом в связи с изменением соотношений мышеч­ной, костной и жировой тканей в сторону увеличения массы жира, наряду с уменьшением удельного веса всего тела, происходит сближение центров. Поэтому часто наблюдается способность лю­дей в зрелом и пожилом возрасте выполнять лежание без каких-либо усилий.

Местонахождение центра тяжести и центра выталкиваю­щих сил воды является одним из определяющих факторов при формировании стиля движений, т.е. индивидуальных особенно­стей техники в том или ином способе плавания. Так, например, если у пловца большое расстояние между центрами, это указыва­ет либо на сильно развитые мышцы ног, имеющих в результате этого большой удельный вес, либо на большой объем грудной клетки, при котором верхняя половина тела имеет малый удель­ный вес. В первом случае техника кроля на груди, кроля на спине и дельфина должна иметь сильную работу ног, с выраженной подъемной функцией. Во втором случае при формировании техни­ки не обязательно добиваться выраженной подъемной функ­ции, а следует обратить внимание на движущую и уравновеши­вающую функции.

Гидростатическое давление

Основной закон гидростатики, открытый Паскалем, фор­мулируется следующим образом: "Приложенное к поверхности жидкости внешнее давление передается жидкостью по всем на­правлениям одинаково". Если на поверхность воды не действует избыточное давление, т.е. давление на поверхности равно атмо­сферному давлению, то сила, с которой вода давит на помещен­ное в нее тело, равна весу столба воды, находящегося над ним.

Силы давления воды всегда направлены перпендикулярно к любой части погруженного тела и увеличиваются с глубиной его погружения. Поскольку удельный вес воды равен 1 г/см3, а вели­чина гидростатической силы равна весу жидкости, действующей на поверхность тела, нетрудно определить ее величину, зная глу­бину погружения тела. Например, если грудная клетка тела чело­века имеет размеры по высоте 50 см, а по окружности 100 см, то общая площадь ее будет равна 5000 см2.

 Представим, что вы погрузились на глубину в 1 метр (или 100 см) по средней линии туловища. На такой глубине на каждый см2 поверхности грудной клетки будет действовать гидростатическая сила, равная весу столба воды высотой 100 см. Если удельный вес пресной воды равен 1 г/см3, то общий вес столба воды, дейст­вующий на поверхность в 1 см2, равен 100 г. Таким образом, гидростатическая сила на глубине 1 метр будет равна 100 г на 1 см2. Для определения суммарного гидростатического давле­ния на грудную клетку на глубине 1 метр необходимо умножить вес столба, действующего на поверхность площадью 1 см2, на ко­личество квадратных сантиметров поверхности грудной клетки:

100 г х 5000 см2 = 500000 г, или 500 килограмм.

Такое дав­ление уже не позволяет на глубине 1 метр сделать вдох через трубку. При погружении на 2 метра давление воды удвоится и станет равным 1000 кг или одной тонне, при погружении на 10 метров - 5 тонн и так далее.

Такие величины гидростатического давления легко перено­сятся человеком, так как большинство частей тела состоит на 70-80% из воды, не сжимаемой под действием давления. Однако грудная клетка, наполненная сжимаемым воздухом, слуховой анализатор, в среднем ухе которого также находится воздух, не безразличны к таким величинам гидростатического давления. По­этому любому занимающемуся плаванием необходимо знать, что не всегда легочная ткань, барабанные перепонки способны вы­держивать деформации от гидростатического давления, особенно если этими органами были ранее перенесены заболевания.



Последнее изменение этой страницы: 2021-04-05; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 35.172.223.30 (0.006 с.)