主題:運動力學-白努力定律vs牛頓第三運動定律


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  20世紀90年代開始,人們在游泳實踐中逐漸發覺,解釋游泳推進力存在著偏重 伯努利原理 ( Bernoulli Effect ) ,而忽略了牛頓第三定律( Newton`s Third Law )的現象。 其中人們忽略了通過手臂對水方向的變化,進行斜向的划水和打、蹬腿動作,以對角線方向用力,同樣可使水轉向後流,獲得有效的反作用力。 為了進一步解答游泳推進力中,升力推進與阻力推進的關係,研究者進行了多項實驗研究 ​​,根據實驗結果提出以下觀點:   攻角  是由手掌與其運動方向所形成的傾斜角度。 根據伯努利定律,攻角對增加手的上、下方的壓差(產生升力)起著重要的作用。 然而近十幾年來的一些實驗研究 ​​發現:手掌的形狀並不像描述的那樣是一個升力面,水從手的上方經過時,水流湍急以至於水邊界層無法維持原始狀態而產生分離,邊界層分離現象的存在,說明游泳選手的手不能像機翼那樣產生升力,手掌表面更容易產生阻力推進;手掌在40 ~ 90 °的攻角下,產生的阻力係數和阻力值都遠大於升力係數和升力值,只有在10 ~ 30 °時升力係數和升力值大於阻力係數和阻力值,而游泳選手實際划水過程攻角的變化在40 ~ 70 °之間。 這些研究使人們更加深信,牛頓第三定律是人類游泳推進力的主要推進力原理。 美國游泳專家,馬格利索博士也認為,牛頓第三定律( Newton`s Third Law )在解釋游泳推進力方面的作用比 伯努利定律 更大一些。 以曲線運動使水向後移動,推進身體前進的概念相對來說比較容易理解,而且更加準確地描述了推進力的產生機制與划槳推動船隻的方式比較相似。 游泳選手在划水過程中之所以改變划水方向,是為了劃動相對靜止的水或流動速度較慢的水,從而獲得水更大的反作用力。 一旦運動員將水推到後面,就獲得了動量,此時應加速手的划水動作速度,使手能夠繼續推住水。 運動員在一段划水中獲得足夠的推進力後,就會改變手臂的方向,去推動另外那些尚未被擾亂的水分子。 這樣划水至少有兩個好處:一是不必用很大的力量使手臂動作加速,因為推動的是相對靜止的水。 二是可以延長推進力階段。 源自:http://elearn.gipe.edu.cn/Default.aspx?TabId=163&ArticleID=453&ArticlePage=4

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