что повышает плавучесть человека
Физика и фридайвинг
Аннотация
Физика — это наука о явлениях, происходящих в нашем мире. Она всюду окружает нас и тесно связана с остальными естественными науками, такими как биология и химия. Вместе они помогают человеку понимать и исследовать всё, что его окружает. Говоря об одной из них, нельзя не упомянуть остальные. Это правило особенно характерно при изучении взаимосвязи физики и спорта, в случае моей работы — фридайвинга.
Фридайвинг — это погружение под воду без специального оборудования (акваланга). Прародителями такого вида спорта можно считать собирателей жемчуга из Японии. Это были преимущественно женщины, которые ныряли на глубину более 15-ти метров за водорослями агар-агар, ракушками и очень ценным натуральным жемчугом. Сейчас этот вид спорта становится всё более и более популярным не только во всём мире, но и в России. Это происходит из-за того, что фридайвинг расслабляет человека и помогает ему отвлечься от постоянной суеты.
Меня заинтересовала такая тема для проекта, т.к. мне одинаково интересны как физика, так и фридайвинг.
Цель работы: изучить 3 различных взаимосвязанных физических явления во фридайвинге.
Актуальность работы: фридайвинг становится всё более и более популярным в России видом спорта, но занятия им без базовых научных знаний могут быть опасны для жизни.
Плавучесть
Согласно закону Архимеда, при погружении в жидкость (в нашем случае в воду) на тело действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу жидкости в объёме тела. Также на тело в воде действует ещё одна сила — гидростатическое давление (давление, водяного столба на тело). [6]
Гидростатическое давление — это давление, оказываемое столбом жидкости на тело, погружённое в неё. Оно напрямую зависит от высоты столба жидкости, давящего на тело. Это значит, что чем выше столб, тем больше давление и наоборот. Эта сила оказывает давление равномерно на всю площадь тела. [6]
Из факта существования гидростатического давления следует, что на тело, погружённое в жидкость действует выталкивающая сила. Она была открыта приблизительно в III веке до н.э. древнегреческим учёным Архимедом и описана в его законе: «На тело, погружённое в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная тому количеству жидкости или газа, которое вытесняло погружённое тело.». Впервые закон Архимеда был упомянут им в трактате «О плавающих телах». Там он писал: «тела более тяжелые, чем жидкость, опущенные в эту жидкость, будут опускаться пока не дойдут до самого низа, и в жидкости станут легче на величину веса жидкости в объеме, равном объему погруженного тела».
Способность тела (и не только человеческого) оставаться в равновесии, находясь под водой называется плавучестью. Различают 3 основных вида плавучести: положительная (выталкивающая сила больше гидростатического давления), нейтральная (силы уравновешивают друг друга) и отрицательная (гидростатическое давление больше выталкивающей силы). [4]
Гидростатическое давление и выталкивающая сила — обратно пропорциональные величины, т.е. с увеличением глубины возрастает гидростатическое давление (т.к. давящий на тело водяной столб становится больше) и уменьшается выталкивающая сила. Далее приведены расчёты по вычислению увеличения гидростатического давления при погружении в солёной воде на 10 м:
p земное на уровне моря = 1 атм = 101 325 Па
ρ солёной воды = 1030 кг/м³
p = 9,80665 м/с² * 10 м * 1030 кг/м³ = 101 008,495 Па
Т.о. мы узнали, что каждые 10 м погружения гидростатическое давление становится больше величину, близкую к 1 атм, к которой прибавляется одна земная. Это значит, что на 30 м давление будет равно 4 атм, на 50 — 6 атм и т.д..
Рис. 1. Гидростатическое давление и выталкивающая сила, действующие на фридайвера при использовании разных техник
Если человек ныряет вдоль рифа (на глубине
6 м), то его плавучесть должна быть слабо положительной [4], т.е. выталкивающая сила должна немного превышать давление воды. Это помогает фридайверу легко достичь желаемой глубины, а также находиться в безопасности даже при потере бдительности. К примеру, во время погружения вдоль рифа ныряльщик отвлёкся на красивую рыбу, проплывающую мимо, и перестал следить за своим положением в воде. Если бы у него была отрицательная или нейтральная плавучесть, то его легко могло бы утянуть глубже под воду, а чаще всего это заканчивается трагично. Но при слабо положительной плавучести фридайвер лишь поднимается немного выше, что не мешает ему без усилий вернуться обратно на глубину.
При погружении вертикально, существует специальная техника [4], позволяющая, используя законы физики, минимизировать энергозатраты.
Согласно ей, на середине дистанции фридайвер должен иметь нейтральную плавучесть. Это позволяет ему грести только половину пути как при погружении, так и при возвращении.
Согласно этой тактике, первую половину заныра ныряльщик активно заглубляется, преодолевая выталкивающую силу. На середине дистанции, приобретя нейтральную плавучесть, спортсмен снижает темп гребков. На второй половине пути фридайвер полностью расслабляется и «падает» вниз под действием давления.
Когда пора возвращаться, спортсмен разворачивается и начинает грести, преодолевая давление водяного столба. Достигнув зоны нейтральной плавучести, он расслабляется и проходит последнюю часть дистанции только за счёт действующей на него выталкивающей силы (Рис.1).
Таким образом, фридайвер экономит силы во время погружения и дольше остаётся под водой.
Закон Паскаля
Закон паскаля был открыт в 1653 году французским учёным Б. Паскалем, который сформулировал его так: «Давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях.» [2].
В органах брюшной полости давление выравнивается автоматически, за счёт пластичности их стенок. Но это правило не распространяется на полости черепа, которые окружены твёрдой костной тканью. Однако, лобных и гайморовых пазухах гидростатическое давление компенсируется с помощью отверстия, соединяющего их с носовой полостью. В полости среднего уха давление возрастает, но отстаёт от внешнего. Во избежание баротравм уха (нарушения целостности тканей из-за разницы давлений), находясь под водой фридайверу необходимо проделывать специальную процедуру: выдохнуть, зарыв рот и нос [4]. Это позволяет человеку выровнять давление, нагнетая воздух в полость среднего уха через анатомические образования — евстахиевы трубы (Рис.2).
Рис.2. Строение среднего уха
На глубине фридайвер испытывает давление, превышающее атмосферное, которое действует на все части тела спортсмена, в том числе и на барабанную перепонку. Из-за разницы внешнего и внутреннего давлений, барабанная перепонка прогибается в сторону среды с меньшим давлением — полость среднего уха. Для компенсации давления фридайвер выдыхает, сокращая диафрагму, которая оказывает давление на воздух в лёгких. Согласно закону Паскаля, это давление равномерно передаётся воздуху в ротоглотке и носоглотке через открытую голосовую щель. Поскольку рот и нос при продувке крепко закрыты, давление передаётся воздуху в среднем ухе. Когда выдох заканчивается, голосовая щель, как шлюз, закрывается, препятствуя переходу воздуха обратно в среду с меньшим давлением — лёгкие (когда диафрагма расправляется, объём лёгких увеличивается, но количество воздуха в лёгких уменьшилось). Когда давление с двух сторон от барабанной перепонки становится одинаковым, она принимает своё анатомическое положение (Рис.3).
При таких заболеваниях, как отит, гайморит, насморк, все анатомические образования, соединяющие полости черепа с воздухоносными путями, воспаляются, закупоривая сами полости и не давая воздуху проникать в них, а ныряльщику —компенсировать давление [3].
Рис. 3. Действие разницы давлений на барабанную перепонку [3]
Изотермическое расширение и изотермическое сжатие.
Изотермическое расширение и изотермическое сжатие — понятия, следующие из закона Бойля-Мариотта согласно которому, чем больше внешнее, в нашем случае гидростатическое, давление, тем меньше объём газа, при условии, что температура остаётся неизменной (поддерживать постоянную температуру тела ныряльщику помогает гидрокостюм) [5]. Далее приведены расчёты, показывающие уменьшение объёма лёгких фридайвера с погружением на глубину 30 м:
изначальный V = 4 л = 0,004 м³
изначальное р = 101 325 Па
гидростатическое р = 101 325 + 101 008 * 3 = 404 349 Па
Для решения задачи воспользуемся формулой, следующей из закона Бойля-Мариотта:
изначальный V * изначальное р = гидростатическое р * V на глубине
Пусть V на глубине = х, тогда:
изначальный V * изначальное р = гидростатическое р * x
х = (изначальный V * изначальное р) : гидростатическое р
х = (0,004 м³ * 101 325 Па) : 404 349 Па = 0,00100235 м³
Значит при погружении на 30 м объём лёгких становится меньше в 4 раза.
Следовательно, при погружении на большую глубину, объём воздуха в лёгких фридайвера уменьшается, а значит давление в них возрастает (несмотря на уменьшение объёма лёгких, масса воздуха в них остаётся та же, следовательно, плотность воздуха увеличивается, а вместе с ней и давление воздуха на стенки лёгких). Кислород из лёгких переходит в область с меньшим давлением, т.е. в кровь, через альвеолы. За счёт этого повышается насыщение крови кислородом, и соответственно увеличивается приток кислорода к мозгу, что приводит к эйфории и состоянию комфорта на глубине.
Рис. 4. Изменение объёма лёгких и гидростатического давления с погружением на глубину [1]
При всплытии происходит обратный процесс: по мере уменьшения гидростатического давления, объём грудной клетки и, соответственно, лёгких увеличивается, и плотность воздуха в них падает (объём воздуха увеличивается, но его масса остаётся неизменной, следовательно, плотность воздуха уменьшается). Это приводит к тому, что кровь приносит меньше кислорода к мозгу, что в свою очередь вызывает состояние гипоксии (недостатка кислорода в организме), тяжёлая степень которого является причиной потери сознания под водой.
Вывод
В ходе исследовательской работы, я изучила 3 взаимосвязанных физических явления во фридайвинге и попыталась их объяснить с помощью законов физики. Проводя её, я убедилась, что занимаясь спортом необходимы знания физики. На примере фридайвинга я доказала, что физика, прямо или косвенно, влияет на физиологию организма. Это помогло мне расширить мой кругозор, а также увеличить знания о фридайвинге и физике.
Глава пятая
ФИЗИКА ПЛАВАНИЯ
В предыдущих главах вам не раз встречалось упоминание о способе отдыха в заплыве. И читатель не раз, наверное, сомневался: а можно ли так лежать каждому в воде, без движения, это только, дескать, доступно редким людям. Так вот, я обоснованно утверждаю: это может каждый. Давайте же теперь вместе и разберемся, в чем состоят секреты такой плавучести. Несмотря на то, что книга посвящена непотопляемости, как в первую очередь психологической проблеме, надо хорошо познакомиться с физическими предпосылками плавания, а также с различными приемами статического плавания, дающими человеку возможность уверенно чувствовать себя в воде.
Способность тела удерживаться па воде, не опускаясь в глубину, называется плавучестью. Ее создает подъемная сила, происхождение которой более двух тысяч лет назад объяснил Архимед: «Тело, погруженное в жидкость, теряет в весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость», или, иными словами, «на погруженное в жидкость тело действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости». Плавучесть человека зависит от степени развития костного скелета и мускулатуры, но главным образом — от умения глубоко дышать: ведь, совершая вдох, мы увеличиваем объем грудной клетки, а это при неизменном весе ведет к уменьшению средней плотности тела. Так, при обычном, неглубоком вдохе, который делает каждый из нас в покое, тело бывает чуть «тяжелее» пресной воды — с удельным весом около 1,01. Глубокий вдох способствует тому, что тело становится более «легким» — с удельным весом от 0,99 до 0,94, и тогда нетрудно удержаться на воде без движения — в плавучем состоянии,
Те, кому доводилось купаться в море, замечали, что соленая вода держит пловца лучше, чем пресная. Действительно при плотности морской воды 1,02—1,03 и весе пловца 70–80 килограммов (среднюю плотность человеческого тела примем за единицу) можно подсчитать, что запас плавучести за счет солености воды составит 1,5–2,5 килограмма.
Полистайте учебники плавания. Для начинающих там есть упражнения, которые не только помогают привыкнуть к воде, учат делать выдох в воду, но и демонстрируют способность тела к плавучести. Это «поплавок» (или «бочонок»), «медуза», «стрела», «солнце» — упражнения, доступные каждому человеку, кроме людей с хроническими заболеваниями легких, у которых вследствие болезненного процесса воздушность легочной ткани уменьшена и способность глубокого вдоха значительно снижена.
Итак, плавучесть прежде всего зависит от объема воздуха, который пловец способен набрать в легкие. Иными словами, глубина вдоха, увеличение объема грудной клетки являются главным механизмом, регулирующим плавучесть. Тут все взаимосвязано: от хорошо развитого дыхания увеличивается наша способность держаться на воде, плавание же, в свою очередь, как никакой другой вид спорта, развивает дыхательную систему — увеличивает жизненную емкость легких, вырабатывает правильный ритм дыхания. Таким образом, занимаясь плаванием регулярно, можно постепенно увеличить свою плавучесть.
Начинающие пловцы нередко отмечают боли в грудной клетке, жалуются, что с непривычки устают дышать в заплыве. Это характерно для нетренированных людей, которым даже небольшой проплыв, проходящий к тому же на фоне психической и физической напряженности (расслабляться такой пловец еще не научился), дается ценой максимальных усилий. Немудрено, что и дыхательные мышцы, не достигшие у новичков нужного развития, устают первыми. В систематических тренировках, которые укрепят мускулатуру, придет и умение расслабляться, позволяющее избавиться от болезненных ощущений.
Статическое плавание. Умение находиться в воде без движения в плавучем состоянии и при этом беспрепятственно дышать называется статическим плаванием. Этот навык черезвычайно важен в аспекте проблемы непотопляемости — именно статическое плавание дает человеку возможность отдыха в воде, особенно необходимого в минуты психогенной напряженности.
Какова физика статического плавания?
Любое свободно плавающее тело размещается в жидкости так, что его центр тяжести находится на одной вертикали с центром погруженного объема. Если этого нет, то тело пребывает в состоянии неустойчивого равновесия и стремится выйти из него.
Центр тяжести тела при горизонтальном положении — точка G. Условный центр приложения подъемной архимедовой силы — точка А. Тело перемещается в пространстве, пока центры не окажутся на одной вертикали.
Центр тяжести человеческого тела, лежащего в воде, находится на уровне первого-второго крестцовых позвонков, а центр объема — на несколько сантиметров ближе к голове. Поэтому в горизонтальной позе с руками, лежащими вдоль туловища, ноги стремятся опуститься, и это продолжается до тех пор, пока тело не займет почти вертикальное положение, и центр тяжести не окажется под центром объема. Это движение ног вниз увлекает пловца с головой под воду, однако погружение можно приостановить, слегка поработав ногами, как в стиле кроль или по типу велосипеда, а можно совершать легкие толчковые движения руками, что, правда, уже требует от человека каких-то усилий, исключая полный отдых и неподвижность.
Чтобы обеспечить устойчивое горизонтальное равновесие тела в воде, достаточно завести прямые руки за голову. При этом центр тяжести переместится чуть ближе к голове и совпадет по вертикали с центром объема. Если этого изменения позы недостаточно и ноги все-таки продолжают опускаться, можно высунуть из воды пальцы или кисти рук. Ноги сразу всплывут и появятся над водой. Кстати, не нужно стремиться высунуть их из воды, это допустимо лишь при достаточном запасе плавучести. Ноги и все тело могут занимать под водой и наклонное положение. Для отдыха важно оставаться в расслабленной и неподвижной позе.
Некоторые люди с повышенной плавучестью подкладывают под голову согнутые в локтях руки и, приподнимая их из воды, регулируют равновесие. Бывает достаточно раскинуть руки в стороны или широко развести ноги — центр тяжести чуть смещается в сторону головы, и ноги всплывают. Наконец, можно согнуть их в коленях и добиться того же эффекта равновесия. Однако в этом непривычном для нас положении со «свесившимися» ногами не удается оставаться с полным расслаблением мускулатуры: скоро появляются неприятные ощущения в мышцах бедер, что заставляет выпрямить ноги.
Достаточно выставить из воды пальцы или кисти рук, как ноги всплывут к поверхности и тело примет устойчивое положение на спине.
Как видите, есть много возможностей поддерживать состояние горизонтального равновесия в воде. Надо только хоть однажды «прочувствовать» это, и тогда легко научиться лежать долго в такой позе. И все же, повторяю, главным фактором, обусловливающим плавучесть, для большинства людей остается глубина вдоха, степень развертывания грудной клетки. Если сделать недостаточно полный вдох, запас плавучести может оказаться малым и будет трудно балансировать во взвешенном состоянии.
Разучивая позу отдыха на спине, можно сначала отработать исходное положение тела на суше: лечь на спину со слегка разведенными ногами и прямыми, вытянутыми за голову руками. Расслабление мускулатуры должно быть полное: любое напряжение мешает правильно овладеть этим приемом отдыха. В воде первые уроки статического плавания лучше проводить при тихой погоде, когда волна не заливает лицо и не пугает новичка.
Ошибки, допускаемые при разучивании позы отдыха, сводятся к следующему: чрезмерно выставляются из воды кисти рук, предплечья, локти, слишком обнажаются из воды живот или грудь; недостаточно запрокидывается голова из-за боязни, что вода зальет уши, лицо; неправильно дыхание (вдох должен быть коротким, но глубоким, выдох — задержанным, медленным); нет полного расслабления, мышцы напряжены. Вероятно, таких ошибок будет меньше, если пловец сначала научится делать выдох в воду и усвоит первые упражнения на плавучесть, в частности поворот в воде со спины на живот и обратно. Технически этот прием осуществляется так: сделав наплыв вперед с опущенной в воду головой и вытянутыми руками, надо постепенно поворачиваться па левый бок. При этом левая рука остается вытянутой (по не напряженной!), и на нее как бы ложится голова, а правая рука совершает круг перед туловищем и, не высовываясь из воды, проводится за голову, располагаясь рядом с левой. Подобный переход к отдыху на спине может быть совершен и через правый бок с соответствующей сменой рук.
Чтобы выполнить упражнение «поворот на спину» без излишнего погружения, надо ни на мгновение не высовывать руки из воды. Тогда не возникнет топящая сила и вода не зальет лицо, повернутое кверху.
При освоении горизонтальной позы отдыха сначала трудно следить за руками, поэтому локти, предплечья, кисти высовываются из воды больше, чем это позволяет индивидуальная плавучесть. Тут сразу обнаруживает себя топящая сила, и вода будет заливать нос. Это вызывает неприятные ощущения, заставляя каждый раз вставать на ноги, если мелко, или переворачиваться на живот.
Добрую услугу здесь может оказать зажим для носа. Одно время они продавались в комплекте с маской и дыхательной трубкой для подводного плавания. Сейчас изменилась конструкция, и сжимающие нос резиновые выступы вмонтированы в маску. Если не удастся достать зажим, то его может заменить самодельный, наподобие бельевой прищепки, который своими резиновыми лапками мягко придавливает крылья носа. На период разучивания позы отдыха можно применять затыкание ноздрей ватой с вазелином.
В период разучивания позы отдыха на спине такие зажимы позволяют избежать попадания в нос воды. Их можно изготовить и самостоятельно.
Отдыхать можно и в вертикальном положении, правда, эта поза применима в основном при спокойной поверхности воды в тихую погоду. Прочувствовать ее первый раз проще, если из положения на спине постепенно переходить в вертикальное, уложив руки вдоль туловища. При этом ноги начнут опускаться, набирая скорость. Как только они станут приближаться к отвесной линии, важно успеть сделать глубокий вдох и чуть оттолкнуться руками, чтобы погасить инерцию опускающихся ног. Голову нужно запрокинуть как можно дальше (но без напряжения!) к спине. Тогда лицо не скроется под воду, тело же займет вертикальное положение. Дыхание в этой позе должно быть таким, как при отдыхе на спине, а глубина вдоха и здесь играет главную роль.
Удерживаться в воде вертикально совсем без движения несколько труднее, чем в позе «отдых на спине»: быстро устают мышцы шеи и затылка, сказывается давление воды на грудную клетку. Кроме того, горизонтальное положение более удобно при значительном волнении — в лицо попадает меньше воды и легче дышать. Это особенно важно для восстановления нормального дыхания, если оно было сорвано в момент наибольшей нагрузки. Таким образом, осваивать вертикальную позу отдыха целесообразно, лишь овладев навыком отдыха на спине.
Гидростатическое давление возрастает по мере погружения. Сравните толщину слоя воды (h) при горизонтальном и вертикальном положении тела и прикиньте, как изменяется давление воды на живот и грудную клетку.
В последнее десятилетие пропагандируется метод длительного удерживания себя на воде, предложенный американским тренером Фредом Лану и являющийся разновидностью вертикальной позы отдыха. Предназначен он в первую очередь для людей, которые, оказавшись в воде, почему-либо не могут плыть и должны продержаться до прихода помощи. В его основе лежит использование той самой плавучести, которой обладает каждый человек со здоровыми легкими и с их жизненной емкостью не менее трех литров (это у взрослого, у детей же она соответственно возрасту меньше).
Особенность этого метода заключается в чередовании периода расслабления — основной и наиболее длительной фазы отдыха — с периодом незначительных движений, необходимых для того, чтобы поднять из воды лицо и сделать вдох (выдох осуществляется под водой). Весь цикл от одного вдоха до другого вначале занимает 9—14 секунд, по мере тренировки он может удлиниться за счет задержки дыхания и замедленного выдоха.
Состоит цикл из пяти основных фаз:
1) короткий вдох ртом с поднятым из воды лицом (1–2 секунды);
2) погружение с головой в воду, легкие движения рук гасят инерцию опускания (2 секунды);
3) полное расслабление в воде (4–6 секунд). В середине этой паузы начинается постепенный выдох — медленно выпускаются пузыри воздуха через рот или нос;
4) подготовка к поднятию головы: одна нога выводится вперед (ноги в положение открытых ножниц), а руки медленно подносятся к лицу. Выдох продолжается еще 1–2 секунды;
5) гребок руками от лица и сводящее движение ногами (ножницы закрываются); тело принимает почти вертикальное положение, голова поднята над водой для вдоха (1–2 секунды).
Затем все повторяется снова — фаза расслабления с задержкой дыхания, потом постепенный выдох. Он может быть растянутым и прерывистым (выдох порциями); растянутым, непрерывным; коротким, форсированным (быстрым).
Последний наименее предпочтителен, так как вынуждает долго держать грудную клетку развернутой на вдохе, а это утомляет дыхательные мышцы, и без того работающие в условиях повышенной нагрузки, вызванной давлением воды на тело.
Ошибки, которые обычно совершают в начале обучения, заключаются в следующем:
1) делается слишком глубокий вдох, и, так как сразу за этим не следует выдох, межреберные мышцы быстро устают, появляются боли в груди;
2) противоположная ошибка: делается мелкий вдох. Это сокращает фазу расслабления, заставляя чаще дышать, больше двигаться, что опять-таки не дает необходимого отдыха;
3) слишком затянута дыхательная пауза — время от конца выдоха до начала вдоха. От этого тоже скорее устают мышцы грудной клетки. Дыхательная пауза может быть исключена совсем или, в зависимости от тренированности, длиться 2–6 секунд;
4) затянут весь цикл от одного вдоха до другого: возникает чувство удушья, начинает «стучать в висках», появляется нервозность. Все это быстро утомляет пловца и не ведет к желаемым результатам.
Средний ритм, не требующий напряжения и хорошо переносимый, состоит из 5–8 циклов (вдохов) в минуту.
Способ длительного удержания себя на воде с минимальной тратой физических сил (метод Фреда Лану):
а) вдох, подготовка к погружению; б) начало погружения, притормаживание руками, расслабление; в) полное расслабление, начало медленного выдоха; г) расслабление, продолжение выдоха; д) под* ведение рук к лицу и разведение ног ножницами для толчка, позволяющего принять более вертикальное положение, конец выдоха; е) толчок руками и ногами, подъем головы, вдох.
Метод Фреда Лану действительно хорош и достоин того, чтобы быть освоенным каждым. Это можно сделать очень быстро, примерно за час. Особенно метод незаменим в том случае, когда в горизонтальной позе лежать не удается, например, если человек оказался в воде одетым.
Однако в целом для отдыха надо считать более удобной горизонтальную позу (если она возможна), особенно при порывистом ветре, срывающем гребни волн, когда приходится следить за обстановкой вокруг, чтобы успевать чередовать вдох и выдох с моментами захлестывания лица водой. С опущенным по методу Фреда Лану в воду лицом труднее ориентироваться. Но когда требуется долго продержаться в воде, рекомендуется чередовать оба способа. Поэтому, важно овладеть разными приемами отдыха, как и несколькими способами плавания, чтобы менять их, если наступает усталость или возникает чувство апатии от надоевших однообразных движений, чтобы лучше приспосабливаться к волнению на воде и, конечно, более уверенно чувствовать себя в любых условиях.
Важно помнить, что грудная клетка в любом из этих способов отдыха находится в состоянии некоторого повышенного вдоха, поэтому выдох должен быть по возможности полным. Лишь тогда обеспечивается достаточная вентиляция легких и газообмен соответствует запросам организма.
Динамическое плавание. Несмотря на то, что с физикой динамического плавания люди знакомы в большей степени, чем с приемами статического плавания, здесь есть моменты, на которые надо обратить внимание.
Известно, что, отбрасывая ногами воду, отталкиваясь от нее руками, мы создаем силу тяги на основании третьего закона Ньютона, по которому «всякому действию есть равное ему и противоположное по направлению противодействие».
Эта реактивная сила и помогает нам плыть, удерживая голову над водой. Но чем больше энергии уходит на поддержание выступающей из воды головы, тем меньше ее остается для продвижения вперед.
В этом и заключается одна из серьезнейших ошибок, которую совершает в критические минуты плохо плавающий человек: пугаясь и задыхаясь, он тратит свои последние силы на то, чтобы высовывать голову из воды как можно выше. Но это стремление находится в явном противоречии с законом Архимеда: чем большая часть тела выступает над водой, тем больше мышечной энергии требуется для удержания его у поверхности — ведь эта часть тела не уравновешена выталкивающей силой воды.
Встречались вам, конечно, такие пловцы, которые, плывя вразмашку, стремятся высунуться из воды чуть ли не до пояса, причем руки у них порхают, едва касаясь воды. Продвигаются они небыстро, но им это и надо, чтобы подольше покрасоваться на виду у других.
Понятно, что нагрузка здесь приходится в основном на ноги, с помощью которых пловец «выпрыгивает» из воды. Однако способ этот непрактичен: «форса» хватает ненадолго, поэтому копировать таких пловцов неразумно.
Абсолютное большинство «водоплавающих», не пройдя обучения, пользуется народными способами, которые отдаленно напоминают классические и относятся к разряду вольных: саженками, на боку, по-собачьи, по-лягушачьи, по-морскому. Иногда такие пловцы могут совершать сравнительно далекие заплывы, однако, не владея основами правильного дыхания и отдыха, быстрее устают, а главное, могут оказаться беспомощными в критической ситуации, если, например, на реке начнется волнение, особенно при встречном ветре, когда срывающаяся волна плещет в лицо, сбивает дыхание и заставляет пловца поднимать голову выше над водой. Это требует большего напряжения, выматывает физически и морально.
Когда в проплыве человек все время держит голову над водой, его тело вынужденно занимает наклонное (к поверхности воды) положение, иначе быстро устает шея от запрокинутой головы. А чем менее горизонтально держится пловец, тем заметнее возрастает лобовое сопротивление и снижается скорость движения, тем больше сил уходит впустую.
Это не имеет значения, если речь идет о плавании «в свое удовольствие». Но когда дистанцию надо проплыть быстро, да еще при ветреной погоде, или помогая уставшему товарищу, либо продвигаясь с грузом, то сделать это, не опуская голову в воду, бывает трудно или даже невозможно. Вот в таких обстоятельствах особенно важно владеть основами спортивного плавания, ибо только оно обеспечивает высокую скорость передвижения при строгой экономии сил.
Приглядитесь к спортсмену на дистанции. Каким бы способом он ни плыл, главное неизменно: голова опущена в воду, поднимает он ее лишь на мгновение для короткого вдоха, выдыхает всегда только в воду — и ни одного лишнего движения. Так и надо плавать!
Короче говоря, необходима начальная школа спортивного плавания, которую должен пройти каждый.