其中,ρ为流体的密度;S为物体在垂直于运动方向的投影面积(空气中是迎风面积,水中是阻水面积);v是运动的速度;C是阻力系数,和物体的整体形状与表面性质有关。
水的密度远远大于空气的密度,有着接近800倍的差距。所以,相同速度下,在水中运动要比在陆地上运动费力许多。游泳的最高速度,也远比短跑、自行车等陆地运动低。
我们在学游泳时,教练会告诉我们要打平身子,这样才游得快。这也反映在上面这个阻力公式中。身子越是呈水平姿态,和前进方向形成的投影面积就越小。这意味着公式中的S越小,那么水对我们前进产生的阻力也就更小。所以,对于不同的泳姿来说,调整姿态以尽可能地缩小身体在前进方向上的投影面积,都是提升速度的重要诀窍。
躺平才能阻力小嘛~~~
图源:作者绘制
例如,在蛙泳中,向前收腿时,大腿不要收得太多,且让小腿藏在大腿后面,这样可以有效减少身体前进时受到的向后阻力。
反过来,当向后蹬腿时,如果将脚外翻,和水形成较好的角度,就能增大对水的投影面积,从而产生更大的阻力。这个阻力的方向是向前的,所以能起到更好的推进效果。
图源:zhihu.com
即使物体的阻水面积都相同,形状上的差异也会造成阻力上的巨大差别。反映在上面的阻力公式中,就是阻力系数C的不同。各种形状中,流线型物体的阻力系数最小。比如,金枪鱼、海豚、鲨鱼等水里的“高速列车”,都拥有流线型的优美身躯。
不同形状的阻力系数,其中流线型(倒数第二个)最小
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所以,在游泳时要保持身体的平直和一定的紧张度,让自己尽可能接近一个流线型。比如,爬泳(自由泳)在打腿的时候需要伸直脚面。如果勾着脚,则会破坏身体的流线型,在身后产生大面积的漩涡,从而增大阻力。因此就有了自由泳费腿的说法。