Videnskaben om undervandssvømning:Hvordan at forblive nedsænket giver olympierne vinderkanten

At vinde svømmeguld i Tokyo, svømmere skal ikke kun generere utrolig kraft med deres arme og ben for at drive sig selv gennem vandet; de skal også overvinde det ubarmhjertige træk fra vandets træk, mens de gør det.

Uden at være i stand til at tage specielle dragter med lavt træk eller bruge teknologier til at hjælpe dem med at flyve over vandet, hvordan kan svømmere gøre effekten af ​​vandets træk så lille som muligt?

De bedste atleter i dette års OL vil gøre det ved at svømme under, snarere end ovenpå, vandet - i hvert fald så vidt reglerne tillader det.

Bølger er et træk

Vand er meget tættere end luft, så du kan antage, at svømmere ville have gavn af at bruge en teknik, der giver dem mulighed for at sidde højt i vandet, med så meget af deres krop ude af vandet som muligt.

Men der er to problemer med denne strategi.

Først, det koster energi at producere de kræfter, der er nødvendige for at løfte kroppen, hvilket ville være bedre brugt på at drive svømmeren frem mod den afsluttende væg.

Sekund, når vi rejser på vandoverfladen spilder vi energi på at lave bølger. Under hurtig svømning, såsom i sprint freestyle begivenheder eller under starter og vendinger (hvor hastigheder overstiger 2 meter i sekundet, eller omkring 7 kilometer i timen), bølgegenerering bremser svømmeren mere end nogen anden faktor. Reduktion af bølgedannelse er derfor afgørende for svømningssucces.

Bølger produceres, når det tryk, som svømmeren udøver på vandet, tvinger vandet opad og ud af deres vej. Andre trykændringer omkring svømmerens krop forårsager også, at der dannes bølger bag dem, og nogle gange til siden.

Den energi, der kræves for at generere bølger, kommer fra svømmeren selv, så meget af den kraft, der genereres af svømmerens muskler, bruges i bølgegenerering i stedet for at flytte svømmeren fremad.

Men bølger dannes ikke, når vi (eller fisker, delfiner eller hvaler) svømmer under vandet, fordi bølger kun dannes, når et objekt (som os) bevæger sig ved grænsen mellem to væsker med forskellig tæthed, vand og luft under svømning. Og dette faktum antyder en spændende løsning på trækproblemet.

En ændring i tankegangen

Svømmere havde bemærket fordelene ved at opholde sig under vandet i det mindste fra 1950'erne.

Brystsvømningsbegivenheden var årsagen til store kontroverser ved de Olympiske Lege i Melbourne i 1956, da svømmere eksperimenterede med at blive under vandet i store dele af deres løb. Vinderen af ​​mændenes 200 meter, Masaru Furukawa fra Japan, svømmede under vandet i det meste af de første tre omgange af løbet med fire omgange. Denne praksis blev hurtigt forbudt efter spillene; svømmere blev tvunget til overfladen, før de kunne begynde at svømme.

Men praksis med at svømme under vandet i freestyle (frontcrawl), Butterfly- og rygsvømningsbegivenheder tog først fart, efter at svømmere mestrede "undulatorisk undervandsteknik, " bedre kendt som delfinsparket.

Her, svømmeren driver sig selv under vandet ved at bølge underkroppen på en bølgelignende måde, mens den bevarer en stiv og strømlinet overkropsposition med armene strakt over hovedet.

Amplituden af ​​underkroppens bølgeform øges fra hofterne til fødderne, så "bølgen" produceret af kroppen er meget større ned mod fødderne, skabe en pisk-lignende effekt. Dette skubber vandet hurtigt bagud, at drive svømmeren fremad i henhold til Newtons lov om handling og reaktion.

Ved at bruge denne teknik, svømmere i rygsvømning opnåede en betydelig fordel fra 1980'erne og frem, og fra 1990'erne var det også almindeligt i freestyle og butterfly events.

Teknikken var så effektiv, at svømningens styrende organ, FINA, begrænset brugen til kun 15-meter segmentet efter starter og sving. Svømmere er nu diskvalificeret, hvis de svømmer for langt under vandet.

Alligevel er fordelene ved at forbedre undervandsbølgeteknikken så store, at svømmere stadig bruger timer hver uge på at træne for at forbedre denne del af løbet.

Nøgler til succes med undervandssvømning

Selvom en igangværende forskningsindsats har til formål at finde den optimale teknik for forskellige svømmere, nogle få praksis ser ud til at være almindeligt forbundet med undervandssucces.

Først, svømmere, der opholder sig under vandet i hele 15 meter, vil have hurtigere starter, vendinger og overordnede løbstider. Denne effekt er især stærk i rygsvømningsbegivenheder, og når svømmere får mest muligt ud af det sidste sving i et løb (når svømmere normalt går hurtigere til overfladen, fordi de er ved at blive trætte).

Sekund, at opholde sig dybere under vandet er vigtigt. Bølgemodstand reduceres en smule ved at svømme lige under overfladen, men svømning 40–60 centimeter under vandet kan reducere luftmodstanden med 10–20 %. Og der er yderligere fordele, når du svømmer en meter eller mere under vandet, især når start- og sving-push-off-hastighederne er høje (som i de fleste kortere løb).

Tredje, de bedste svømmere vil sandsynligvis vise en hurtigere sparkfrekvens, selvom hvert spark ikke er større end langsommere svømmere. I særdeleshed, en hurtig forlængelse af knæet i nedslaget af sparket, der opstår i slutningen af ​​den bølgelignende bevægelse, kan adskille de hurtigere fra langsommere undervandssvømmere.

Og endelig, selvom det vil være svært at få øje på i undervandskamerabillederne ved OL, fødderne på de hurtigere undervandssvømmere kan rotere indad under nedslaget af sparket, i stedet for at forblive stift på linje med benet. Denne rotation gør det muligt for føddernes øverste overflade at orientere vandret i forhold til svømmeretningen, ligesom fløjten (halen) på en delfin eller hval ligger vandret i forhold til deres svømmeretning, giver mere fremdrift ved fødderne.

Ubåd mod guld

Så, ved de olympiske lege i Tokyo, se efter svømmerne, der bliver under vandet, så længe det er tilladt i starter og sving, og tjek de teknikker, de bruger, når instruktøren skærer til undervandsskuddene.

De svømmere, der får mest ud af disse dele af løbet, kan bare køre sig selv til OL-guld.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.