1.2 游泳小科学

游泳时的推进力

在水中向前游动时，是身体在立体的空间里做三维曲线运动，而不是直线运动。这个行进过程中，流动的水会对身体产生升力推进力，也会对身体产生阻力推进力。

► 升力推进力

升力推进力，是利用升力的原理，让身体在水中向前的推进力。游泳时，手掌和水流方向会形成一定的夹角，称为攻角。当攻角的角度合适时，水流经过掌心面与掌背面的速度是不同的，所以掌心、掌背受到的压强也不一样，且掌心受到的压强高，压强会向掌背传递，此时产生升力，也就是升力推进力。

► 阻力推进力

根据牛顿第三定律对作用力与反作用力的定义，手臂和腿部在水中向后划水或蹬水时，会有向后的力施加在水上，而水也会对身体施加向前的作用力，这是以水的阻力来获取向前的推进力。而且水流对掌心的压强大于对掌背的压强，会在掌背形成负压涡流区，形成的阻力会推动身体向前。

► 手的划水路径

手的划水路径，也就是一个划臂周期中，手在水中的划动轨迹，例如自由泳中手的划水路径为S形。它可以以身体为参照物，也可以以水为参照物。手的划水路径角度合适，会很好地推动身体前进。这里以自由泳中手的划水路径为例，来具体讲解。

► 相对运动

水会阻挡手往后划动，因而，与手相对于身体相比，手相对于水划动得更慢。下图中，橙线表示的是手相对于水的划水路径，蓝线表示的是手相对于身体的划水路径。与手相对于水往后移动的距离相比，手相对于身体往后移动的距离约为前者的两倍。

合理控制身体起伏

在蛙泳和蝶泳中，游泳者会出现明显的身体向前、向上的运动，比如蛙泳中换气和划水时，能明显看到头部、肩部的起伏。这种起伏对游进速度有作用吗？会增加前进的推进力吗？

► 避免身体过度起伏

对于蛙泳和蝶泳，存在着一种错误认知，即过度强调身体起伏，认为身体的起伏可以推动身体加速前进。适当的起伏是有必要的，但起伏的幅度太大时，躯干抬起得过高，会形成更大的抗阻面，双肩上划的角度更大，从而减小了向前的推进力，即从总体上增大了阻力，而不是增大了推进力。

因此如果想游得快，要保持适当的起伏，而不是过度起伏。具体可注意这几点：将专注力放在向前游动的过程上；换气时可通过伸展颈部换气来代替抬头换气；避免刻意提肩或抬高髋部。这样会让身体保持较小幅度的起伏，不但能减小阻力，还可以在手臂划水时保持身体稳定。

颈部与肩部姿势

蛙泳换气时，尽量将颈部伸长，头部露出水面吸气，而不是直立身体进行换气。

如果蛙泳换气时，头部抬起过高，手臂会随之向上，这样会给手臂前移复位带来不必要的阻力。

如果不伸展颈部，而是抬高上身让头部出水换气，躯干与水面形成的角度更大，会带来更大的阻力。

蝶泳换气时，除了头、肩的提升外，也要伸展颈部，使头部抬高离开水面。

► 入水后的身体姿势

身体入水后的姿势会在很大程度上影响游进的速度，尤其是蝶泳。采用蝶泳泳姿时，入水后，身体会上下摆动，但腰部要保持相对的稳定，上下摆动的幅度不能太大，否则不但会带来更大的阻力，而且难以让双臂和双腿的摆动保持稳定，从而影响游泳进程。

游泳时的能量消耗

游泳时要兼用上肢、下肢和躯干的力量，因此游泳是一项全身性的运动。比起很多倾向于局部锻炼的运动，游泳能消耗更多的能量。

► 各种泳姿的能量消耗

游泳速度不同，消耗的能量也不同。总体来说，游进的速度越快，能量消耗越高，因为水会对身体产生阻力，而且阻力会随速度的提高而增大。

在保持相同的游进节奏下，各种泳姿所消耗的能量是不同的，仰泳、自由泳比较省力，而蛙泳、蝶泳则比较费力。按能量消耗程度从低到高排列泳姿，依次为：自由泳、仰泳、蝶泳、蛙泳。对于业余的游泳爱好者来说，游进同样的距离，他们可能会感觉到自由泳比蛙泳更吃力。这是因为采用自由泳的泳姿游进时，速度会更快，所以会觉得更吃力。如果按照同样的节奏、同样的速度，采用蛙泳的泳姿显然更吃力。

► 各种泳姿的能量消耗

游泳所消耗的能量受体重、游泳姿势、游泳速度、游泳强度、吸入的氧气量及运动时间等多种因素的影响，可参考以下数据。

► 阻力与能量消耗

游泳中，不同的泳姿所带来的阻力是不同的。一般来说，采用速度变化小、身体更加稳定的泳姿，能量消耗少；而采用身体姿势变化大、反复进行加速与减速的泳姿，则会带来更多的阻力，能量消耗大。

蛙泳

每完成一次动作，需要抬头换气，是受阻力最大的泳姿。

蝶泳

动力大，但动作不均匀，因此会造成较大的阻力。

仰泳

转身时两腿在空中摆动，可很好地减小在水中受到的阻力。

自由泳

采用转头换气的方式，把运动带来的阻力减到最小。

► 阻力比较

通过上面的统计图，我们得知：相对于其他泳姿，游泳者使用自由泳时带来的阻力最小。因为自由泳的游速变化小，力学冲量变化小；而蛙泳、蝶泳的游速变化大、跨度广，带来的阻力也相对会更大。

体能训练

对于各种运动来说，技术是必须掌握的，而体能是技术的有力支撑，游泳运动也是如此。优秀的体能水平，为掌握游泳技术提供了良好的基础，使动作完成得更好，游进的速度也更快。

► 游泳需要优秀的体能

和游泳运动相关的素质，主要有力量、爆发力、耐力、协调性及柔韧性等。如果想提升游泳技术与运动成绩，需要相应提升这些素质，因为它们从不同的角度共同影响运动技能的提升。