Medium „Wasser“ Medium „Wasser“

Biomechanik des SchwimmensBiomechanik des Schwimmens

GliederungGliederung

Kräfte und Wirkungen der Bewegung im Wasser

Wasserwiderstand

(Hydro-)dynamischer Auftrieb

Antriebskräfte und ihre Erzeugung

Kräfte im WasserKräfte im Wasser

Vortriebskraft (FSchw)Wasserwiderstandskraft (FW)

a)

b)

c)

Gesamt-WasserwiderstandGesamt-Wasserwiderstand

Setzt sich bei/mit konstanter Geschwindigkeit zusammen aus:

• Reibungswiderstand• Form- oder Druckwiderstand • Wellenwiderstand

(Wird dabei gleichzeitig ein hydrodynamischer Auftrieb erzeugt,kommt durch die Kantenumströmung der induzierte Widerstand

hinzu.)

(Wird der Körper mit sich ändernder Geschwindigkeit bewegt, tritt der Massenwiderstand zusätzlich auf. Er ist abhängig von den Wassermassen, die vom Körper und im Nachlauf „mitgeschleppt“ werden.)

ReibungswiderstandReibungswiderstand

- Grenzschicht körpernaher Wasserteilchen werden in Bewegungs-richtung des Körpers mitgerissen

- die zur Mitnahme der Teilchen benötigte Kraft = Reibungswiderstand- der Reibungswiderstand wird auch durch die Oberflächenstruktur

mitbestimmt.- Grenzschichtströmung: entweder laminar oder turbulent

Aus: Maglischo, E.W. (2003): Swimming fastest.

FormwiderstandFormwiderstand

- Wasserteilchen umströmen den Körper (das Hindernis) und fließen im Nachlauf wieder zusammen

- das Verdrängen der Wasserteilchen wirkt bremsend- wird von zwei Faktoren bestimmt: Körperform und Mächtigkeit des

Nachlaufs

Aus: Maglischo, E.W. (2003): Swimming fastest.

WellenwiderstandWellenwiderstand

- wird bei Bewegung an der Wasseroberfläche verursacht- Wasseroberfläche wird aufgerissen- (einer bestimmten Menge Wasser wird ein Bewegungsimpuls erteilt)

beim Gleiten in voller Immersion (in größerer Wassertiefe) erreichen Körper höhere Geschwindigkeiten als an der Oberfläche.

Antriebskräfte und ihre ErzeugungAntriebskräfte und ihre Erzeugung

Antrieb oder Antriebskraft (auch Vortriebskraft/wirkung) ist als Reaktionskraft zwischen Mensch und Wasser charakterisiert.

Die Ausübung einer Kraft auf das Wasser durch eine aktive Bewegung (`actio´) - Impulserzeugung - bewirkt eine entgegengesetzt gerichtete, gleich große, Reaktionskraft (`reactio´) – dieser Impulstransfer geschieht dann vom Wasser auf den Körper.

Die erzeugte Antriebskraft ist abhängig von der Größe des Widerstandes, den das Wasser der/den (Teil-)körperbewegung(en) entgegensetzt.

3. Newtonsche Prinzip: actio = reactioGrundlage aller Überlegungen zur Antriebserzeugung im Wasser

Antriebskonzepte (I) – Antriebskonzepte (I) – actio / reactioactio / reactio

Teilkörperbewegungen entgegen der Bewegungsrichtung des Gesamtkörpers (der Schwimmrichtung)

Abb. 2+3: aus Councilman, JE, Handbuch des Sportschwimmens, Frankfurt 1980

Aus: Maglischo,E.W. (2003): Swimming fastest.

Bewegungen eines Körpers im Wasser, welche schräg und quer zur Schwimmrichtung verlaufen können Vortrieb generieren. Die Wirkung ist abhängig von: 1. der umströmten Körperform, 2. dem Anstellwinkel, 3. der Bewegungsgeschwindigkeit, 4. Größe der Anstellfläche

Sog

Abb. 6: Aus Councilman (1980): JE, Handbuch des Sportschwimmens, Frankfurt.

Aus: Bissig,M.; Gröbli,C.; et.al. (2004): Schwimmwelt. Schulverlag blmv, Bern.

Lift

Antriebskonzepte (II) – Antriebskonzepte (II) – hydrodynamischer Lifthydrodynamischer Lift

Wirbelzopfkonzept der geordneten Rotation von Wassermassen

Hinter jedem Objekt tauchen grundsätzlich rotierende Wassermassen auf,

da hier Druckunterschiede aufeinander stoßen. Wassermassen bewegen sich schnell vom Stau- zum Sogdruck und geraten dabei in Rotation. (Vortex)

Aus: Maglischo, E.W. (2003): Swimming fastest.

- Wirbelzöpfe bilden sich in tieferem Wasser besser aus als an der Wasseroberfläche

Antriebskonzepte (III) – Antriebskonzepte (III) – Vortex-PrinzipVortex-Prinzip

Medium „Wasser“ Medium „Wasser“

Biomechanik des SchwimmensBiomechanik des Schwimmens

Vortexformen

durch den Körper vorgeformtesWasser

walzenförmig hinter den Füßen

Heckantrieb

AntriebskonzepteAntriebskonzepte

Vortexformen

nicht vorgeformtes Wasser

zopfähnlich hinter den Händen verdrillt

Frontantrieb

- Das durch die Handbewegung verdrängte Wasser umfließt Hände und Finger.

- relativer Unterdruck am Handrücken (Vortexzöpfe): Sog auf den Handrücken und Staudruck auf der Handfläche

nahezu Fixierung der Hand im Wasser (Widerlager) Fortbewegung des Körpers nicht der Hand

AntriebskonzepteAntriebskonzepte