Пересування з опорою на воду
Плавання. Пересування при плаванні відбувається за рахунок того, що кінематичні ланцюги тіла діють як лопаті, що рухають його вперед за рахунок сили лобового опору, тобто для руху вперед вода повинна відкидатися назад. Напрямок дії сили паралельно і протилежно напрямку руху води за «лопатями», і таким чином перпендикулярно до поверхні лопаті, яка відштовхує потік води.
На відміну від опору руху тіла у воді, пов'язаного з лобовим опором, лобовий опір гребка необхідно збільшувати до максимуму для посилення ефективності руху вперед. Плоска долоня має більший опір, ніж зігнута.
Якщо рушійна сила виникає за рахунок лобового опору води, то поверхня долоні має бути орієнтована перпендикулярно до потоку і рухатися у напрямку, протилежному до потрібного руху тіла. Не можна, однак, досягти ефективного гребка за рахунок відштовхування води прямою лінією назад. Оскільки лобовий опір пропорційно квадрату швидкості руху сегмента тіла щодо води, то якщо сегмент тіла і вода рухаються в тому самому напрямку, їх відносна швидкість падає і відповідно рушійна сила, що діє на плавця, помітно знижується. З цим можна впоратися, провівши гребок, при якому ланка, що гребить, рухається по криволінійній траєкторії для того, щоб рука могла спиратися на незбурнену масу води. Спостереження за плавцями високої кваліфікації, чиї руки рухаються у воді, ніби описуючи літеру «S», перевернутий знак питання або будь-який інший викривлений шлях, підтверджують це.
При плаванні на тіло та поверхні рук, що здійснюють гребкові рухи, діє сила, що виникає за рахунок різних швидкостей обтікання їх водою, а значить – різнихвеличин тиску води перед і за тілом та ланками тіла. За своєю фізичною природою це опір тиску, а сила, яка у своїй виникає, - підйомна. Така сила, подібна до сил, що діють на літакове крило, пов'язана з циркуляцією води навколо тіла, пропорційною синусу кута атаки тіла.
Рухаюча сила плавця не є наслідком ізольованої дії підйомної сили, або сили лобового опору сегментів, що гребуть. Вона – результат їхньої спільної дії і визначає напрямок руху плавця та його швидкість (рис. 4).
Хоча кут атаки особливо помітний під час занурення руки у воду, долоня залишається майже перпендикулярною до потоку під час фази відштовхування, що безпосередньо передує фазі повернення руки у вихідне положення для гребка. Підйомна сила переважає під час занурення рук у воду, а сила лобового опору – при гребку руками, під час фази відштовхування.
Оскільки рушійна сила залежить від рухів сегментів тіла по відношенню до води, поступальний рух плавця вперед викликають ті складові цієї сили, які паралельні поверхні води і спрямовані вперед.
При плаванні брасом найбільший внесок у сумарну тягу вносять ноги, при кролі на грудях і спині – руки , а батерфляї рушійна сила рук і ніг приблизно однакова.
При зіставленні показників частоти та амплітуди гребкових рухів в учасників найбільших міжнародних змагань видно, що у переможців змагань є значно менша частота і більша амплітуда, ніж у учасників з найгіршими результатами. На стаєрських дистанціях амплітуда гребка зростає, а темп рухів знижується.
Переміщення тіла у водному середовищі перешкоджає сумарний вплив лобового опору, опір тертя,хвилеутворення, звичайного та інерційного опору супутніх плавцям потокам води. Пловець при русі у воді захоплює за собою певні маси води, що коливаються в межах від 0,3 до 0,9 і більше маси його тіла.
Гребля. Проблема внутрішньоциклових коливань швидкості у всіх видах спортивних вправ, що виконуються на основі взаємодії човна або байдарки з водним середовищем, набуває особливої гостроти саме у зв'язку з квадратичним зростанням опору при збільшенні швидкості. У той самий час збільшення темпу зменшує коливання швидкості.
До ефектів дії сил при відкиданні мас води, що захоплюються лопатою весла і сприяють подолання опору руху гребного судна, відносяться також умови внеску забезпечення його руху поздовжньої складової сили. Ця сила виникає як наслідок руху у воді лопаті весла, занесеного для захоплення води далеко назад при академічному веслуванні або далеко вперед при веслуванні байдарковою, що створює ефект крила. Зазначений ефект крила, для пояснення якого також використовується умовний термін «гідродинамічний ліфт», пояснює можливу раціональність такого стилю веслування, при якому співвідношення переднього (до носа академічного човна) та заднього (до корми) кутів секторів роботи весла становить 60:30.
Оскільки гребні види спорту, відносяться до так званих напівмеханічних видів, спортивна майстерність веслярів повинна включати не тільки раціональність виконання гребкових рухів, але і ступінь володіння інвентарем. Оцінку досконалості весляра за цих умов проводять за низкою приватних біомеханічних критеріїв правильності виконання окремих фаз та елементів циклу, а також за узагальненим енергетичним критерієм – коефіцієнтом корисної дії (ККД) гребка,де враховуються витрати зовнішньої механічної роботи на веслах на одиницю колії гребного судна. ККД збільшується при оптимальній налагодженні гребного відсіку під конкретного спортсмена з урахуванням особливостей будови тіла та розвитку окремих м'язових груп.
У гребному спорті своєрідною модифікацією дій, що призводять до втрати швидкості, є момент входу весла у воду, а у плаванні – кожен зіткнення рук із водяною поверхнею. З цього випливає, що усунення рухової надмірності в її проявах, як гальмівні процеси початкових моментів кожного циклу взаємодії із зовнішнім оточенням, є об'єктом для пошуку резервних можливостей подальшого вдосконалення спортивної техніки.