Giới thiệu giáo trình ” Giáo Trình Bơi Lội “
Chương II. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ NGUYÊN LÝ KỸ THUẬT BƠI LỘI
2.1. Đặc tính vật lý của môi trường nước
2.1.1. Tính khó ép nhỏ
Các chất lỏng đều chịu tác dụng của sự thay đổi nhiệt độ, áp suất khác nhau sẽ làm cho thể tích bị thu nhỏ lại. Song đối với nước việc ép nhỏ lại thể tích lại không rõ rệt. Người ta đã thử nghiệm cứ tăng lên một át-mốt-phe nước chỉ có thể thu nhỏ lại thể tích khoảng 1/20.000. Như vậy có thể coi nước là một chất khó ép nhỏ.
2.1.2. Tính bám dính
Tính bám dính của nước là do lực hút trong (lực nội tụ). Tính bám dính tăng lên khi nhiệt độ giảm và ngược lại. Nếu nước ở 26°C có độ bám dính gấp 48 lần so với không khí thì khi ở 20°C có thể tăng lên gấp 59 lần.
Trong điều kiện yên tĩnh, áp lực từ mọi phía cân bằng, tính bám dính của nước không biểu hiện rõ rệt. Song một khi có lực bên ngoài lớn hơn lực hút bên trong, áp lực của nước thay đổi, sự liên kết giữa các phân tử bị tác động, do sức hút lẫn nhau giữa các phân tử mà tạo ra lực ma sát để chống lại lực bên ngoài làm cho lực bên ngoài suy yếu và triệt tiêu dần. Hiện tượng này gọi là quá trình lực cản.
Lực bên ngoài càng lớn lực hút trong bị phân tán càng lớn ma sát giữa các phân tử nước càng tăng. Khi bơi tất cả các động tác bơi đều chịu tác động của lực cản do tính bám dính của nước gây nên.
2.1.3. Tính lưu động
Do lực hút lẫn nhau giữa các phân tử nước tương đối nhỏ nên sức chống lại lực bên ngoài cũng yếu. Nếu lực bên ngoài lớn hơn lực hút trong sẽ tạo ra sự chênh lệch áp lực, nước sẽ chảy từ vùng áp lực cao sang vùng áp lực thấp hoặc chảy theo phương hướng của lực bên ngoài.
Sức chống đỡ lực bên ngoài của các phân tử nước tỷ lệ thuận với tốc độ của lực bên ngoài. Nếu tốc độ quạt nước chậm, nước sẽ chảy ra phía cùng chiều quạt nước nhiều hơn. Khi tốc độ quạt nước tăng lên sẽ đạt tới sự phân phối lại, áp lực nước đẩy về phía cùng chiều sẽ giảm đi, phần lớn nước sẽ vòng qua mặt bàn quạt (bàn tay) về vùng áp lực thấp phía sau bàn quạt (sau bàn tay). Nếu cứ tiếp tục tăng tốc độ quạt nước có thể được coi như quạt nước trong điều kiện nước tương đối tĩnh lại. Do vậy muốn tạo được tốc độ bơi cao cần quạt nước tăng dần tốc độ.
2.2. Cơ sở khoa học các loại lực ảnh hưởng đến kỹ thuật bơi lội
Với những đặc tính của môi trường nước đã chi phối rất lớn tới sự chuyển động của vật thể khi nước yên tĩnh cũng như khi nước chuyển động.
Để xây dựng được kỹ thuật bơi lội hợp lý cần phải hiểu rõ về lý luận lực học chất lỏng dưới đây.
2.2.1. Lực nổi
2.2.1.1. Khái niệm “lực nổi”
Vật thể nằm trong nước có thể nổi lên trên mặt nước một phần đều gọi là vật nổi. Còn lực do nước tĩnh tại tác dụng vào vật thể làm cho vật nổi lên được gọi là lực nổi. Lực nổi là do chênh lệch tỷ trọng của vật thể nhỏ hơn so với tỷ trọng của nước.
Căn cứ vào định luật Acximet, khi vật thể (A) nằm trong nước thì sẽ nhận được sức chống đỡ của nước với một lực bằng trọng lượng của thể tích khối nước mà vật thể (A) chiếm chỗ theo phương từ dưới lên trên.
Vật thể nổi hay chìm là do chênh lệch tỷ trọng của vật thể so với tỷ trọng của nước mà vật thể đó chiếm chỗ.
2.2.1.2. Hiện tượng chìm nổi
Vật thể nằm trong nước bị chìm xuống hay nổi lên phụ thuộc vào tỷ trọng của vật thể lớn hay nhỏ. Tỷ trọng là tỷ lệ của trọng lượng vật thể với thể tích.
D = P/V
D: Tỷ trọng
P: Trọng lượng
V: Thể tích.
Do trọng lượng riêng 1 lít nước thuần chất ở nhiệt độ 4°C là 1 kg cho nên người ta lấy tỷ trọng của nước là tiêu chuẩn để đo tỷ trọng các vật thể khác. Nếu vật thể có tỷ trọng lớn hơn 1, vật thể đó sẽ bị chìm xuống, ngược lại tỷ trọng của vật thể nhỏ hơn 1 vật thể sẽ nổi lên.
Do tỷ trọng của các bộ phận cơ thể con người không giống nhau. Tỷ trọng của đầu là 1,994, của xương là 1,38, cơ bắp là 1,058. Trong khi đó ở nam giới tỷ lệ là 45% tổng trọng lượng cơ thể, nữ tỷ lệ 35% trọng lượng cơ thể, tỷ trọng nội tạng là 1,05, tỷ trọng của mỡ là 0,414. Tỷ lệ mỡ ở nam chiếm 18%, nữ 25%. Vì vậy ở mỗi người khác nhau, giới tính khác nhau sẽ có tỷ trọng khác nhau.
Trẻ em và nữ giới có tỷ trọng nhỏ hơn người lớn và nam giới. Mặt khác tỷ trọng lúc thở ra lớn hơn lúc hít vào. Khi thở ra tỷ trọng khoảng 1,02 – 1,05. Khi hít vào tỷ trọng giảm xuống còn ở mức 0,96 – 0,99. Do vậy, khi bơi nếu thường xuyên trong phổi có khí thì cơ thể sẽ nổi cao hơn.
2.2.1.3. Hiện tượng thăng bằng của cơ thể ở dưới nước
Thăng bằng mang tính tĩnh lực yêu cầu trọng tâm cơ thể phải nằm trên một đường thẳng với trung tâm nổi. Có thể không cùng trên một điểm nhưng trọng tâm cơ thể phải nằm phía dưới trung tâm nổi. Nếu không sẽ tạo ra sự quay lật.
Trọng tâm là điểm tổng hợp lực của các trọng lực thành phần. Khi tỷ trọng của các bộ phận vật thể đồng đều, trọng tâm sẽ rơi vào trung tâm hình học của vật thể đó.
Trung tâm nổi là chỉ điểm tổng hợp lực của các lực nổi thành phần là trung tâm của thể tích nước bị vật chiếm chỗ. Khi cơ thể nằm sấp ngang trong nước phía chân nặng hơn phía đầu (do nguyên nhân khoang ngực có 2 lá phổi chứa khí). Do vậy, trọng tâm nằm ở phía dưới (phía bụng dưới cách rốn khoảng 2cm). Khi hai tay để cạnh thân, thân sẽ chìm xuống trước. Muốn thăng bằng tốt hơn hai tay phải duỗi thẳng trước đầu.
