Взаимодействие тела пловца с водой. Статическое действие водной среды. Силы давления и трения в потоке. Механизм динамического взаимодействия пловца с водой

Ответ на этот вопрос дает закон сохранения кинетической энергии системы¹. Изменение кинетической энергии системы равно сумме работ внешних и внутренних сил. В случае, когда работа внешних сил равна нулю, кинетическую энергию изменяет работа только внутренних сил. Следовательно, работа мышц может изменить кинетическую энергию тела человека. Работа же опорной реакции равна нулю. Это очевидно, если учесть, что место приложения опорной реакции (опорная стола) при отталкивании не отрывается от опоры и путь ее равен нулю. Следовательно, работа опорной реакции также равна нулю. Ни опорная реакция, ни ее составляющая сила трения (на гладкой поверхности) сами по себе движения вызвать не могут, движущими силами не служат. Они могут лишь изменять движение.

3. Измерение угла отталкивания

Угол отталкивания как угол наклона динамической составляющей опорной реакции характеризует общее направление отталкивания в каждый данный момент времени.

Если бы существовала внешняя движущая сила при отталкивании, то угол ее наклона к горизонту следовало бы считать углом отталкивания. Однако в самодвижущейся системе к каждому звену приложены силы, которые в совокупности и определяют движения каждого звена. Заменить всю сложнейшую систему множества сил равнодействующей движущей силой в этом случае невозможно. Одной эквивалентной (равноценной) равнодействующей силы (приложенной к одной точке), которая могла бы вызвать сложное движение многих звеньев в разных направлениях, быть не может. Именно поэтому имеются различные предложения по определению угла отталкивания.

Угол наклонапродольнойоси толчковой ноги до некоторой степени характеризует направление отталкивания. Однако при одинаковой позе толчковой ноги (благодаря различным напряжениям групп мышц) можно действовать

на опору больше вниз или больше назад. Иначе говоря, поза не может определять однозначно направления отталкивания. Следует добавить, что предложение измерять таким способом угол отталкивания в момент отрыва толчковой ноги от опоры лишено всякого смысла. В момент отрыва сила отталкивания (давление на опору) равна нулю.

Угол наклона линии, соединяющей место опоры с  ОЦ Т, не может точно характеризовать направление отталкивания, так как закона, согласно которому линия действия силы реакции опоры должна проходить через ОЦТ, не существует. Более того, практически не удается выполнить отталкивание так, чтобы опорная  реакции была направлена точно к ОЦТ. Всегда регистрируются некоторые отклонения от этого направления.

Угол наклона общей опорнойреакции можно измерять с помощью тензометрических устройств (платформа, стельки в обуви). Направление общей опорной реакции действительно практически никогда не проходит через ОЦТ. Однако общая опорная реакция есть противодействие давлению на опору, которое складывается из веса тела и сил инерции звеньев, движущихся с ускорением. Следовательно, для определения реакции на отталкивание, вызванной ускорением тела, из общей опорной реакции нужно вычесть ее статическую составляющую (реакцию на вес тела).

Угол наклонареакции на отталкивание действительно более правильно характеризует направление отталкивания. Можно представить себе следующее: в результате всех движений отталкивания ОЦТ тела легкоатлета получает определенное ускорение. Если предположить, что масса всего тела сосредоточена в ОЦТ, то по массе и ускорению можно подсчитать условную эквивалентную «ускоряющую» силу. Она примерно равна опорной реакции отталкивания и направлена параллельно ей. Следует только учесть, что, во-первых, реакция отталкивания, не проходя через ОЦТ, обусловливает стартовый (опрокидывающий назад) момент, а это не учитывается при расчете «ускоряющей» силы. Во-вторых, неизвестная работа сил затрачивается на неучитываемые деформации, поэтому реакция отталкивания и «ускоряющая» сила по величине будут отличаться друг от друга. В  -третьих, в действительности реакция отталкивания — это не сила