Если удельный вес тканей больше единицы какая будет плавучесть

Если удельный вес тканей больше единицы какая будет плавучесть

Удельным весом называется вес вещества в единице объема. Удeльный вес в системе СИ измеряется в Н/м3 (1 Н/м3 = = 0,102 кгс/м3) и находится по формуле

где Р — вес тела, Н; V— объем тела, м3.

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 кгс/м3, или 1 кгс/дм3, или 1 гс/см3. Удельный вес воды, насыщенной солями, больше, чем пресной. Так, морская вода имеет удельный вес от 1,15 до 1,3 гс/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. Нулевой плавучести практически 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 гс/см3, при выдохе в связи с уменьшением объема тела — 1,2 гс/см3. Наибольший удельный вес в теле человека имеет костная ткань — 1,7 —1,9 гс/см3, меньше — удельный вес мышечной ткани — 1,04—1,08 гс/см3 и самым малым удельным весом отличается жировая ткань — 0,92 — 0,94 гс/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 тратят меньше усилий для этого при гребке. У таких пловцов относительные траектории движений рук при гребках вытянуты в горизонтальной плоскости, у пловцов с меньшей плавучестью больше усилий затрачивается 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.

СТАТИЧЕСКОЕ ПЛАВАНИЕ

Глава 6. ОСНОВЫ ТЕХНИКИ СПОРТИВНОГО

Под техникой спортивного плавания следует понимать наиболее рациональные способы выполнения соревновательных действий, обеспечивающих эффективное продвижение пловца вперед в воздухе, на поверхности воды и под водой. В процессе спортивного совершенствования техника плавания постоянно развивается. Изменяется форма, характер и взаимосвязь плавательных движений, уровень совершенства которых определяется степенью развития функциональных и психических качеств спортсмена.

Для постановки у пловцов наиболее рационального стиля техники спортивного плавания, дальнейшего совершенствования и обоснования отдельных деталей плавательных движений тренеры должны знать основные закономерности гидростатики и гидромеханики, анатомии и физиологии, биомеханики и психологии. Эти знания позволяют более эффективно формировать навыки современной техники, моделировать индивидуальные принципиально новые варианты спортивных способов плавания, проверять правильность применяемых приемов и методов обучения и тренировки, обоснованно подходить к исправлению ошибок у занимающихся.

В зависимости от способа плавания положение тела на воде, техника дыхания и характер двигательной координации у пловцов различны. Люди, не умеющие плавать и впервые попавшие в воду, прибегают к наиболее простым движениям, напоминающим ползанье. Координация движений при таком плавании наиболее близка к перекрестно-реципрокному типу. При плавании же спортивными способами основные формы перекрестно-реципрокной координации перестраиваются и развиваются новые, более эффективные и экономичные формы плавательных движений.

Способы плавания делятся на спортивные и неспортивные. К спортивным способам относятся: кроль на груди, кроль на спине, брасс на груди и баттерфляй (дельфин). Эти способы появились в результате усовершенствования неспортивных, самобытных стилей плавания.

ВОДА И ЕЕ СВОЙСТВА

Вода – жидкость, которая представляет собой устойчивое химическое соединение водорода с кислородом (Н₂О). По своим физическим свойствам (вязкость, плотность, удельный вес, сжимаемость, теплоемкость и теплопроводность) она существенным образом отличается от воздуха. В пресной и, особенно, морской воде содержится большое количество растворенных солей. Так, речная вода содержит 0,46 г, воды Балтийского моря – от 3 до 8 г, Черного – до 20 г, а воды Тихого, Атлантического и Индийского океанов – до 35 г солей на 1 л.

Читайте также: Чем можно отстирать растительное масло с ткани

Кроме солей в воде растворены кислород, азот, углекислота, а также большое количество взвешенных частиц, от которых зависит вязкость, удельный вес и прозрачность воды.

Вязкость воды (или внутреннее трение) – это свойство жидкостей и газов оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости (или частиц) относительно другой, а также перемещению в среде твердого тела. Вязкость воды невелика.

Плотность воды измеряется отношением ее массы к объему. При температуре +4°С плотность пресной воды составляет 1000 кг/м 3 (морской –1010–1030 кг/м 3 ). Вода в 475 раз плотнее воздуха. В зависимости от температуры плотность воды меняется незначительно. Это изменение учитывается только при точных расчетах.

Удельный вес воды (отношение веса к объему) зависит от температуры и плотности. Измеряется удельный вес в килограмм-силах на кубический метр (кгс/м 3 ). Единица удельного веса жидкости – ньютон на кубический метр (Н/м 3 ). Дистиллированная вода, свободная от примесей, при температуре +4°С имеет удельный вес 1000 кгс/м 3 или 9806,65 Н/м 3 . Удельный вес морской воды из-за наличия в ней солей больше удельного веса пресной воды в среднем на 2–3% и составляет 1025 кгс/м 3 . Вода служит условной единицей, с которой сравниваются удельный вес всех жидкостей и твердых тел.

Сжимаемость воды крайне незначительна. При давлении до 500 атм она сжимается лишь на 1/47-миллионную часть своего объема. В результате сжатия (покоящаяся жидкость сжимается под действием собственного веса и атмосферного давления) в воде возникают силы гидростатического давления, возрастающие по мере погружения в глубину.

Теплоемкость и теплопроводность воды значительно отличаются от теплоемкости и теплопроводности воздуха. Теплоемкость воды, например, в 4 раза, а теплопроводность в 25 раз больше, чем воздуха. Теплоотдача в воде идет интенсивнее, чем на воздухе. Даже теплая вода вызывает охлаждение.

Понижение температуры тела вызывает ответную реакцию организма, которая сопровождается увеличением теплопродукции. В результате этого суживаются кожные кровеносные сосуды, учащается дыхание, повышается артериальное кровяное давление, усиливаются мышечный тонус и обмен веществ.

Если теплопотери значительно превышают теплообразование, температура тела быстро снижается и наступает переохлаждение организма. Это надо учитывать при организации занятий по плаванию.

СТАТИЧЕСКОЕ ПЛАВАНИЕ

Под статическим плаванием понимается такое состояние тела, при котором действующие на него силы не нарушают его покоя и равновесия.

При погружении в воду на любое тело действуют две противоположно направленные силы: сила тяжести тела – Q и выталкивающая сила жидкости – Р. Действие этих сил подчинено 3-му закону Ньютона.

Рис. 12. Силы, действующие на пловца при статическом плавании

Сила тяжести тела постоянна по величине (это собственный вес тела), она приложена к общему центру тяжести и направлена вертикально вниз. У человека общим центром тяжести (ОЦТ) является точка приложения равнодействующей всех сил тяжести (рис. 12). Расположен он в области малого таза впереди крестца (1–5-й крестцовые позвонки).

Выталкивающая сила (сила плавучести или давления) по закону Архимеда равна весу воды, вытесненной телом; направлена она вертикально вверх. Точка приложения этой силы (равнодействующая всех сил гидростатического давления на поверхность погруженного в воду тела) называется центром плавучести или центром давления (ЦД). У человека ЦД обычно располагается выше ОЦТ на 2–6 см (по направлению к голове).

При взаимодействии силы тяжести и силы давления тело может тонуть, всплывать на поверхность или находиться в равновесии. В случае, когда вес тела больше веса вытесненной им воды, оно будет тонуть (отрицательная плавучесть). Если же вес вытесненной жидкости больше собственного веса тела, то последнее будет плавать (положительная плавучесть). При равенстве силы тяжести и выталкивающей силы тело будет находиться в состоянии покоя и полного равновесия (нулевая плавучесть).

Плавучесть человека зависит от удельного веса тела и воды. У человека удельный вес тела колеблется в среднем от 0,967 до 1,057. Эти колебания зависят в основном от степени наполнения легких воздухом. При полном вдохе удельный вес тела становится, как правило, меньше единицы. При умеренном вдохе он колеблется в пределах единицы, а при полном выдохе превышает ее. С учетом колебания удельного веса построены некоторые подготовительные упражнения для освоения с водой («поплавок», «скольжение» и др.).

Читайте также: Из каких тканей шьют футболку

Величина удельного веса тела человека, а следовательно, и плавучесть, зависят также от размеров и удельного веса костей, размеров грудной клетки, жизненной емкости легких и жировой прослойки. Большой удельный вес костей уменьшает плавучесть тела, а наличие жировой прослойки и большая жизненная емкость легких уменьшают удельный вес и увеличивают плавучесть. Женщины и дети, как правило, обладают лучшей плавучестью, чем мужчины: женщины – за счет большей жировой прослойки, дети – за счет меньшего веса костей и сравнительно большой для их веса жизненной емкости легких, что и способствует достижению высоких спортивных результатов в детском и юношеском возрасте.

Плавучесть тела зависит и от плотности воды. В морской воде плавучесть несколько увеличивается, в результате чего тело пловца на воде занимает более высокое положение, сопротивление при плавании уменьшается.

При горизонтальном положении тела пловца на поверхности воды в связи с тем, что сила тяжести и сила давления приложены к различным точкам и направлены в противоположные стороны, пловец будет поворачиваться в вертикальное положение вниз ногами до тех пор, пока ЦД не будет расположен выше ОЦТ и на одной с ним линии (см. рис. 12).

Равновесие в горизонтальном положении на воде достигается вытягиванием рук вперед, сгибанием и разведением ног в стороны, группировкой пловца. Эти приемы вызывают сближение ОЦТ и ЦД или совмещают их в одной точке, что замедляет или исключает вращение тела.

Закономерности статического плавания необходимо использовать при обучении военнослужащих технике спортивного и военно-прикладного плавания.

Удельный вес тела и плавучесть тела

Удельным весом называ­ется вес вещества в единице объема. Удельный вес может изме­ряться в кг/м 3 , кг/дм 3 и г/см 3 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/м 3 или 1 кг/дм 3 , или 1 г/см 3 . Вода, насыщенная солями, имеет удельный вес больше, чем пресная. Так морская вода имеет удельный вес от 1,15 до 1,3 г/см 3 .

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/см 3 , при выдохе в связи с уменьшением объема тела — 1,2 г/см 3 . Наибольший удельный вес в теле человека имеет ко­стная ткань -1,7 -1,9 г/см 3 , меньше удельный вес мышечной тка­ни -1,04 -1,08 г/см 3 и самый малый удельный вес имеет жировая ткань — 0,92 — 0,94 г/см 3 . 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.

Читайте также: Шьем фартуки из ткани

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/см 3 , 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 см 2 .

Представим, что вы погрузились на глубину в 1 метр (или 100 см) по средней линии туловища. На такой глубине на каждый см 2 поверхности грудной клетки будет действовать гидростатическая сила, равная весу столба воды высотой 100 см. Если удельный вес пресной воды равен 1 г/см 3 , то общий вес столба воды, дейст­вующий на поверхность в 1 см 2 , равен 100 г. Таким образом, гидростатическая сила на глубине 1 метр будет равна 100 г на 1 см 2 . Для определения суммарного гидростатического давле­ния на грудную клетку на глубине 1 метр необходимо умножить вес столба, действующего на поверхность площадью 1 см 2 , на ко­личество квадратных сантиметров поверхности грудной клетки:

100 г х 5000 см 2 = 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.

• Свежие записи
  • Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
  • Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
  • Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
  • Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
  • Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом