Μελέτη των προωθητικών δυνάμεων του χεριού στο ελεύθερο στυλ κολύμβησης

Abstract

The aim of the current study was to assess the effect of the hand’s acceleration on the propulsive forces, the relative contribution of the drag and lift on their resultant force in the separate phases of the front crawl underwater arm stroke, and to examine the influence of leg kick on the pattern, the orientation and the propulsive forces produced by the hand, the inter-arm coordination, the intra-cyclic horizontal velocity variation of the hip, the efficiency of the arm stroke and the trunk inclination in sprint front crawl swimming. Nine female swimmers swam two maximal trials of 25 m front crawl, with and without leg kick. The underwater motion of the swimmers was recorded using four camcorders and four periscope systems. Anatomical landmarks were digitized and the propulsive forces generated by the swimmer’s hand were estimated from the kinematic data in conjunction with hydrodynamic coefficients. When the hand’s acceleration was taken into account the magnitude of the propulsive forces was greater, with the exception of the mean drag force during the final part of the underwater arm stroke. The mean drag force was greater than the mean lift force in the middle part, while the mean lift force was greater than the mean drag force in the final part of the underwater arm stroke. Using the legs, the mean swimming velocity increased significantly (13%). On the contrary, the velocity and the orientation of the hand, the magnitude and the direction of the propulsive forces, as well as the Froude efficiency of the arm stroke were not modified. The hip intra-cyclic horizontal velocity variation was also not changed, while the index of coordination decreased significantly. A significant decrease (13%) was also observed in the inclination of the trunk. Thus, swimmers should accelerate their hands from the beginning of their backward motion, press the water with large pitch angles during the middle part and sweep with small pitch angles during the final part of their underwater arm stroke. Concerning the leg kick, its positive effect on the swimming speed, besides the obvious direct generation of propulsive forces from the legs, could probably be attributed to the reduction of the body’s inclination and consequently the decrease of the resistive force, while the generation of the propulsive forces and the efficiency of the arm stroke seem not to be significantly affected.

Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η διερεύνηση της επίδρασης της επιτάχυνσης του χεριού στις προωθητικές δυνάμεις έλξης και ανύψωσης του χεριού, της σχετικής συμμετοχής τους στο μέγεθος της συνισταμένης τους δύναμης στις επιμέρους υποβρύχιες φάσεις της χεριάς, καθώς και της επίδρασης του λακτίσματος των ποδιών στο πρότυπο της χεριάς, στον προσανατολισμό και στις δυνάμεις του χεριού, στο συγχρονισμό μεταξύ των άνω άκρων, στη διακύμανση της οριζόντιας ταχύτητας των ισχίων στα πλαίσια μιας χεριάς, στην αποδοτικότητα της χεριάς, και στην κλίση του κορμού κατά το sprint στο ελεύθερο στυλ κολύμβησης. Εννέα κολυμβήτριες κολύμπησαν με μέγιστη ένταση 2 Χ 25 m ελεύθερο, χωρίς και με λάκτισμα των ποδιών. Η υποβρύχια κίνησή τους καταγράφτηκε από 4 κάμερες, που τοποθετήθηκαν πίσω από 4 ειδικά περισκόπια. Ψηφιοποιήθηκαν συγκεκριμένα ανατομικά σημεία πάνω στο σώμα κάθε κολυμβήτριας και από τα κινηματικά χαρακτηριστικά, σε συνδυασμό με υδροδυναμικούς συντελεστές, εκτιμήθηκαν οι προωθητικές δυνάμεις που αναπτύχθηκαν από το δεξί τους χέρι. Όταν λαμβάνονταν υπόψη η επιτάχυνση του χεριού το μέγεθος των προωθητικών δυνάμεων ήταν μεγαλύτερο, με εξαίρεση την μέση δύναμη έλξης στο τελευταίο τμήμα της υποβρύχιας φάσης της χεριάς. Η μέση δύναμη έλξης ήταν μεγαλύτερη από τη δύναμη ανύψωσης στο μεσαίο τμήμα της χεριάς, ενώ στο τελευταίο τμήμα της ήταν μεγαλύτερη η δύναμη ανύψωσης. Όταν εκτελούνταν λάκτισμα των ποδιών αυξάνονταν σημαντικά η μέση κολυμβητική ταχύτητα κατά 13%, ενώ δεν διαφοροποιήθηκαν η συνισταμένη ταχύτητα και ο προσανατολισμός του χεριού, το μέγεθος και η διεύθυνση των προωθητικών δυνάμεων, ο δείκτης αποδοτικότητας Froude της χεριάς, καθώς και η διακύμανση της οριζόντιας ταχύτητας των ισχίων στα πλαίσια μιας πλήρους χεριάς. Αντίθετα μειώθηκαν σημαντικά ο δείκτης συγχρονισμού μεταξύ των δύο άνω άκρων και η κλίση του κορμού (13%). Συνεπώς, οι κολυμβητές θα πρέπει να επιταχύνουν τα χέρια τους από την αρχή της προς τα πίσω κίνησής τους, στο μεσαίο τμήμα της χεριάς να πατούν το νερό προς τα πίσω με μεγάλη γωνία επίθεσης και στο τελευταίο της τμήμα να σαρώνουν το νερό προς τα πίσω και έξω με μικρή γωνία επίθεσης. Αναφορικά με το λάκτισμα των ποδιών, η θετική του επίδραση στην κολυμβητική ταχύτητα, εκτός από την προφανή άμεση ανάπτυξη προωθητικών δυνάμεων από τα πόδια, θα μπορούσε να αποδοθεί στη μείωση της κλίσης του κορμού και κατά συνέπεια στον περιορισμό των δυνάμεων αντίστασης, ενώ φαίνεται να μην επηρεάζονται σημαντικά οι προωθητικές δυνάμεις που αναπτύσσονται από το χέρι και η αποδοτικότητα της χεριάς.