水中運動的阻力共有哪三種 - 汽車

By Faithe
at 2009-06-22T00:00

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水中運動的阻力共有哪三種

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By Connor
at 2009-06-26T03:20

磨擦阻力（Viscous Shear Force）
游泳若速度無法再增快時，則所花的體力，完全消耗在抵消水的阻力上，以維持一定的速度，此時若能了解水體阻力的物理現象，減小其對身體的影響，可有助於游泳速度的提昇。
磨擦阻力：近物體表面流體薄層所產生的剪應力所致。
圖片參考：http://www.lifesaving.tw/swim/dy/dyn/plate2.gif

圖片參考：http://www.lifesaving.tw/swim/dy/dyn/plate.gif

磨擦阻力
圖片參考：http://www.lifesaving.tw/swim/dy/dyn/formula2.gif
磨擦阻力係數 ρ液體密度 ν物體速度 A物體表面積
若液體密度、物體速度及表面積不變，則阻力之大小取決於磨擦阻力係數
圖片參考：http://www.lifesaving.tw/swim/dy/dyn/formula2.gif
，物體表面愈光滑則阻力係數愈小，因此應用上，太空船、飛機、汽車、汽艇、炮彈，滑雪衣都採光滑的表面，目的在減小阻力以加快速度。在游泳上，刮除體毛、穿光滑的泳衣、在密度比水小的空氣中移動手臂（蝶、仰、蛙、自空中移臂、高腰式蛙泳），可有助於減少水的阻力，增快游泳的速度。
另磨擦阻力係數與流體的層流區、轉移區或擾流區有關，流場的亂度愈大則阻力愈小，一般移動的物體後面易產生擾流，因此跟在移動物體後面前進，較為省力。
圖片參考：http://www.lifesaving.tw/swim/dy/dyn/plate1.gif
一、在實際運用上，常見自行車團體賽，屬同一隊的四輛單車尾隨而行，且時常換領隊，原因是帶頭的單車面對的是未受擾動屬層流的空氣，阻力大較費力，尾隨在後的單車，因前面的空氣已受帶頭單車的擾動，阻力小，騎起來較省力。
二、高速路上常可見兩輛貨櫃車尾隨而行，原因是前面的車輛已擾動了空氣，跟隨的車輛受的風阻較小，行進時較不會消耗油料，車開久了，貨櫃車司機都知道，台北到高雄若車跟的好，一趟下來可省下幾千元的燃料費。
三、高空跳水，池水都持續擾動著，原因在減小入水時所產生的阻力，以防止運動傷害。
四、中長矩離的賽跑，若選手實力相差不多時，聰明的選手往往會跟在領先集團裡，但由別的選手帶頭去擾亂風阻，自己後面跟著跑較省力，以保持體力，最後的階段再衝刺奪冠。
五、在水池裡游泳，若想省體力，游的久，可試著跟在別人後面，前面的人踢水，已把的水體變成擾流區，您跟著游自然會省體力，游的久。
壓力阻力（Pressure Drag）
當水流經物體時，有與物體表面粘貼的傾向，然後在某一點，從表面分離而產生擾動尾流，尾流處的壓力要比物體前端停滯點低得多，因此，在物體運動的反方向產生一淨力，此力即為壓力阻力。
圖片參考：http://www.lifesaving.tw/swim/dy/dyn/drag21.gif

圖片參考：http://www.lifesaving.tw/swim/dy/dyn/drag22.gif

壓力阻力與物體形狀有關，故亦稱形狀阻力（Form Drag Force）。
物體形狀如改為流線型，流體的分離點會發生在物體的更後方處，尾流的尺寸減小，壓力阻力亦因而降低。因此飛機、汽艇、汽車的外型都是以流線型設計，以減小行進時所產生的阻力。
圖片參考：http://www.lifesaving.tw/swim/dy/dyn/drag23.gif
因此在游泳比賽時，身體宜儘量伸直保持流線型及維持水平狀態，以減少水的壓力阻力。
如果物體的型狀無法改變時，可將物體表面粗糙化，粗糙的表面易使流體形成擾流，分離點會延後發生，壓力阻力因而減小，高爾夫球的設計即刻意將表面粗糙化，球被擊出時，可飛的遠。因此粗糙的表面雖然會導致磨擦阻力的輕微增加，但是比起形狀阻力的大量降低，粗糙的表面仍是值得的。
圖片參考：http://www.lifesaving.tw/swim/dy/dyn/drag20.jpg

最近流行的沙魚裝，即依此觀念設計而來。粗糙沙魚裝的表面容易產生擾流，讓流體的分離點在游泳者的更後方才發生，壓力阻力亦因而降低。
但有顆粒的沙魚裝會增加水的磨擦阻力，另人的體型已屬流線型，游泳時多半能保持水平狀態，是否會因穿沙魚裝游得更快，仍有待觀查。
波浪阻力（Wave Pressure）
水中游泳由於破水前進對靜水產生壓力，身體兩側會產生波浪，本身並不受影響，惟對別人易產生干擾的作用，因此當您游的比別人快時，所產生的波浪會干擾到兩側後方的對手，比賽時若紀錄比別人慢，較快的選手會被安排在最中央的水道，此時游泳宜離中央水道的選手遠一點，以減小受到水波的干擾，惟目前比賽時泳池內都設有消波之水道線，目的在減少上述水波的干擾。
圖片參考：http://www.lifesaving.tw/swim/dy/dyn/ship.gif
自由式、蝶式或仰式的游泳比賽，常見選手轉身後在水面下較深處以海豚方式踢水，而不立即浮出水面划水，有人說因為水面有波浪阻力，在水下則無，是以在水下以海豚方式游比較快..............?
以力學的觀點來看，在較深處無論是上踢、下踢、左踢或右踢，水壓平均，都能產生推力，功率佳，自然游的快，且兩臂也能有短暫的休息時間，出水面後可加速向前划水。水面游，雖然阻力小，但僅向下踢有推力，向上踢則幾無動力，功率不佳，自然慢。惟無論說法如何，實際驗証的結果，在水面下較深處以海豚踢的方式，游的快，因此目前選手轉身後大都採用此種游法。
國際泳協考量水下潛久了，腦部容易缺氧及電視轉播的可看性不佳，規定轉身後十五米內須浮出水面。
目前比賽，流行在短水道（25米）池舉行，以200米為例，會有7次的轉身機會，因此若能熟悉此種游法，可佔有不少的優勢。
圖片參考：http://www.lifesaving.tw/swim/dy/dyn/dophin2.jpg
圖片參考：http://www.lifesaving.tw/swim/dy/dyn/dophin4.jpg
海豚的尾部約佔其身體長度的20%，因此，此種游法的要領，頭需輕微擺動帶動腰力，讓小腿迅速上下擺動。

By Kumar
at 2009-06-25T16:11

摩擦阻力
壓力阻力
波浪阻力
　
　一．一勿惡性刪題!!

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