在前阵子刚闭幕的东京奥运会上,游泳运动员打破了许多世界纪录。然而,观众们可能并不知道,在赢得金牌和空手而归之间,有时存在那么一瞬间的差异,而这其中却蕴含了科学的复杂性。生物力学(研究身体的运动)和流体力学(研究流体流动的物理学)存在许多难题,而游泳是涉及了这两个课题的运动项目。对于比赛的游泳运动员来说,即使是知识理论上的微小进步也能带来竞争优势。
由筑波大学带领的一个研究小组,收集了关于前爬式游泳(自由泳)生物力学的研究,注重研究不同游泳速度下的推进力和阻力,以更全面了解关键变量之间的关系。
根据最近的研究,阻力与速度的立方成正比增加。为了弥补,游泳选手可能会试图增加划动的频率。但是,这样也存在局限性。从实验和模拟研究中推断,存在一个最大的频率数值。如果超过这个频率,就不能进一步提高游泳速度了,因为手划动角度的变化会降低其推进力。不同的游泳速度,有不同力量平衡,也意味着长距离和短距离游泳的最佳技术可能有所不同。
研究人员发现,某些简单的游泳模型并不足以模拟真实的游泳情况。例如,游泳选手并不是简单地“推”或“拉”来增加速度。而作用在手背上负压的增加,对于增加推进力至关重要。因此,学习正确的游泳技术非常重要,即便有时被认为是无推进力的技术。
Hideki Takagi教授认为,如果未来的研究能够进一步解开相关的流体力学因素,就有机会进一步优化游泳技术,提高竞技游泳运动员的表现。
相关研究发表在《运动生物力学》上。
前瞻经济学人APP资讯组
论文原文:
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/14763141.2021.1959946
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