|
Propulsie of positieve weerstand
Zonder waterweerstand kan men zich niet afzetten tegen het water. Een zwemmer heeft een positieve weerstand nodig om vooruit te komen. De uiteindelijke voortbeweging ook wel netto-propulsie genoemd is: propulsie – weerstand. Een betere stuwing kan worden bereikt door aan de techniek en aan de conditie te werken.
Naast de kennis van de specifieke zwemslagen is inzicht in de stuwvlakken en stuwingsprincipes noodzakelijk.
Stuwvlakken:
Dankzij de weerstand in het water kan men zich afduwen tegen het water en dus gaan stuwen om voort te bewegen. Deze waterweerstanden worden benut door de stuwvlakken. Tijdens de armbeweging zijn de handen en onderarmen de stuwvlakken. Bij de beenbeweging zijn de voeten en de onderbenen de stuwvlakken. Hierbij is het vooral de voetzool(bij schoolslag) of de voetrug (bij borstcrawl, rugcrawl en vlinderslag) die een belangrijke rol speelt. Hoe groter het stuwvlak is, hoe groter de voortstuwing kan zijn. Mensen met grote handen en voeten hebben dus een voordeel. Verder is het voor de voortstuwing van belang dat de vingers strak worden gehouden, waarbij een zeer kleine spreiding tussen de vingers is aangeraden. Onderzoek toonde aan dat bij bepaalde posities van de hand grotere voortstuwingskrachten kunnen worden gegenereerd indien de duim tegen de hand geplaatst en de vingers licht gespreid zijn (Berger, 1996). Het aanvoelen van waterweerstand op de stuwvlakken of het watergevoel, is essentieel om goed te leren zwemmen. De stuwvlakken dienen immers zo optimaal mogelijk gepositioneerd te worden.
Stuwingsprincipes
Het inzicht in de voortbeweging van de mens in het water komt uit inzichten in stuwingsprincipes bij schepen en dieren. Er dient te worden opgemerkt dat de bewegingsbanen en de positionering van de stuwvlakken bij de mens, omwille van de lichaamsbouw, heel wat complexer zijn. Onderzoek van de bewegende mens in het water is voor wetenschappers een grote uitdaging. Elke nieuwe theorie heeft reeds gedeeltelijk bijgedragen tot een beter inzicht in de stuwing tijdens het zwemmen, terwijl geen enkele verklaring volledigheid biedt( Malischo, 1993).
De volgende stuwingsprincipes kunnen naar voortbeweging van een zwemmer vertaald worden:
- Actie- reactie principe of afzet- of weerstandstheorie
- Draagvleugel- of schroefprincipe
- Golfprincipe
Actie- reactie principe
Door het uitoefenen van een kracht ontstaat een reactie, die even groot maar tegengesteld is. Dit is de derde wet van NEWTON of de wet van actie- reactie.
Veel waterdieren maken van deze natuurkundige wet gebruik om vooruit te komen:
Door het openen van, water opnemen in en het krachtig sluiten van hun ’klok’ (een soort paraplu), kunnen kwallen water naar buiten persen, waardoor ze zich vooruit duwen. Door deze sluitbeweging waarbij het water uit de klok wordt geperst (op te vatten als een actiekracht), ontstaat tegengesteld een reactiekracht waardoor de kwal zich in het water verplaatst.
Bij de voortstuwing van oude schepen hebben we ook te doen met de derde wet van Newton, de afzet- of weerstandstheorie of actie- reactie principe. De weerstandsstuwing was gebaseerd op het recht naar achteren duwen tegen het water door het schoep op het rad, zodat deze zich tegen de weerstand van het water kon afzetten.
Als zwemmers water achterwaarts duwen, voorwaarts zullen ze dus versnellen met een kracht van evenredige grootte.
Het waren aanvankelijk Counsilman (1968) en Silvia (1970) die dergelijke stuwing bij zwemmers onderzochten en beschreven.
Kenmerken van de stuwing volgens het actie- reactie principe zijn:
- Het stuwvlak heeft een vlakke vorm, staat loodrecht op de bewegingsbaan en beweegt achterwaarts,
- de grootte van de voortstuwingskracht = weerstandkracht,
- de beweging van het stuwvlak wordt in tegengestelde richting van de voortbeweging uitgevoerd.
De mens moet om te zwemmen de romp in horizontale stand brengen m.b.v. armen en benen. De armen bevinden zich bij de mens aan de zijkant en de benen achter de romp in plaats van recht onder de romp zoals bij andere landdieren. Hierbij moeten dan ook nog hoofd en gedeeltelijk schouders uit het water worden geheven om te kunnen ademhalen. Oriëntatie moet plaatsvinden in horizontale ligging, armen en benen moeten stuwbewegingen maken en moeite moet worden gedaan om adem te kunnen halen, geven aan dat zwemmen voor de mens een hele opgave is.
Draagvleugel- of schroefprincipe
Later kwam Counsilman door onderwaterfotografie en filmen tot de bevinding dat de arm geen rechte beweging maakt, maar een soort S - beweging. Hij wierp zich eveneens op het fenomeen van binnen/buitenwaartse en op- en neerwaartse wrikbewegingen van de handen. Hij verklaarde het stuwende effect van de wrikbewegingen door ‘liftkracht’
De voortstuwing bij schepen berust tegenwoordig ook op een duw (lift) kracht, door middel van een schroef. We hebben hier te doen met het Bernoulli principe. Volgens dit principe ontstaan als gevolg van verschillende stromingssnelheden langs bv. een schroefblad drukverschillen. Dit heeft duw (lift) werking tot gevolg naar de zijde van de onderdruk. Tevens zijn de schroefbladen zo geplaatst op de aandrijfas dat ze constant in contact komen met stilstaand water.
Bij toepassing van de wet van Bernoulli: de basis van voortstuwing is dat de handen zich als "bladen" gedragen. Als het water zich over de handen beweegt, zal het sneller over de dorsale zijde bewegen dan over de palmzijde. Hierdoor wordt een drukverschil gecreëerd tussen de palm en de rug van de hand, namelijk een ophefkracht. Als deze ophefkracht gecombineerd wordt met de stuwkracht van de hand zullen deze een resulterende kracht produceren die de zwemmer voortstuwt.
Onderzoek en observaties toonden aan dat zwemmers meer voortstuwende kracht genereren wanneer zij hun handen in een zekere precieze hoek door het water laten bewegen.
De hand is zo gehoekt dat de duimzijde lichtjes hoger ligt dan de pinkzijde. Deze hoek veroorzaakt een achterwaartse verplaatsing van een hoeveelheid water wanneer het zijn palm voorbijgaat, van de duim tot de pinkzijde. De aan het water gegeven achterwaartse kracht produceert, in overeenstemming met de derde wet van newton, een tegengestelde kracht van gelijke grootte dat zijn lichaam zou moeten vooruit stuwen. Zwemmers lijken hun handen te gebruiken als roterende propeller spaden tijdens een enkele armslag. Hun handen vormen een nieuwe spaan telkens als zij van richting veranderen
Golfprincipe (palingprincipe)
Soon online p |
