Тело погруженное в воду: Вес тела, погружённого в жидкость (или газ) — урок. Физика, 7 класс.

Закон Архимеда | Физика

Проделаем опыт (рис. 133). Подвесим к пружине 1 небольшое ведерко 2 и тело цилиндрической формы 3. Отметив положение стрелки-указателя на штативе (рис. 133, а), поместим тело в сосуд, наполненный жидкостью до уровня отливной трубки. При этом часть жидкости, объем которой равен объему тела, выльется из сосуда в находящийся рядом стакан (рис. 133, б). Одновременно с этим вес тела в жидкости уменьшится и указатель пружины переместится вверх.Из предыдущего параграфа мы знаем, что вес тела в жидкости уменьшается на величину, равную архимедовой (выталкивающей) силе. Связана ли эта величина с количеством вытесненной телом жидкости? Чтобы выяснить это, перельем эту жидкость из стакана в ведерко 2. Мы увидим, как стрелка-указатель снова возвратится к своему прежнему положению (рис. 133, в). Это означает, что вытесненная телом жидкость весит столько же, сколько теряет в своем весе погруженное в жидкость тело. Но вес тела в жидкости меньше веса того же тела в воздухе на величину, равную выталкивающей силе. Поэтому окончательный вывод, к которому мы приходим, можно сформулировать следующим образом:

Выталкивающая сила, действующая на погруженное в жидкость тело, равна весу жидкости, вытесненной этим телом.

Этот закон был открыт Архимедом и потому носит его имя — закон Архимеда.

Мы установили этот закон опытным путем. Теперь докажем его теоретически. Для этого заметим, что выталкивающая сила (как равнодействующая всех сил давления, действующих со всех сторон на погруженное в жидкость тело) не зависит от того, из какого вещества сделано это тело. Если, например, в воде находится шарик, то давление окружающих слоев воды будет одним и тем же независимо от того, сделан ли этот шарик из пластмассы, стекла или стали. (Точно так же давление столба жидкости на дно сосуда не зависит от того, из какого материала изготовлено дно этого сосуда.) А раз так, то рассмотрим простейший случай, когда погруженное в жидкость тело состоит из той же жидкости, в которую оно погружено. Это (жидкое) тело, как и любая другая часть окружающей жидкости, будет, очевидно, находиться в равновесии. Поэтому приложенная к нему архимедова сила F_А будет уравновешена действующей вниз силой тяжести m_жg (где m_ж —масса жидкости в объеме данного тела):

    F_A = m_жg .     (47.1)

Но сила тяжести m_жg равна весу вытесненной жидкости Р_ж. Таким образом, F_A = Р_ж, что и требовалось доказать.

Формулу (47.1) можно переписать в другом виде. Учитывая, что масса жидкости mж равна произведению ее плотности ρ_ж на объем V_ж, получаем

     F_A = ρ_ж V_ж g .      (47.2)

Через V_ж здесь обозначен объем вытесненной жидкости. Этот объем равен объему той части тела, которая погружена в жидкость. Если тело погружено в жидкость целиком, то он совпадает с объемом V всего тела; если же тело погружено в жидкость частично, то он меньше объема V тела (рис. 134).Формула (47.2) остается справедливой и для архимедовой силы, действующей в газе; только в этом случае в нее следует подставлять плотность газа и объем вытесненного газа, а не жидкости.

С учетом вышеизложенного закон Архимеда в настоящее время формулируют следующим образом:

На всякое тело, погруженное в покоящуюся жидкость (или газ), действует со стороны этой жидкости (или газа) выталкивающая сила, равная произведению плотности жидкости (или газа), ускорения свободного падения и объема той части тела, которая погружена в жидкость (или газ).

1. Сформулируйте закон Архимеда в старой и современной (более общей) форме. 2. Имеются два шарика одинакового радиуса: деревянный и стальной. Одинаковая ли выталкивающая сила будет действовать на них при их полном погружении в воду? 3. Тело полностью погрузили сначала в чистую воду, а затем — в соленую. В какой воде на тело действовала большая выталкивающая сила? 4. К коромыслу весов подвешены два цилиндра одинаковой массы: свинцовый и алюминиевый. Весы находятся в равновесии. Нарушится ли равновесие весов, если оба цилиндра одновременно погрузить в воду? 5. К коромыслу весов подвешены два одинаковых по объему алюминиевых цилиндра. Нарушится ли равновесие весов, если один цилиндр погрузить в воду, а другой (одновременно с первым) — в спирт?

Почему действует выталкивающая сила?

☰

В воде некоторые тела не тонут. Если попытаться их силой переместить в толщу воды, то они все-равно всплывут на поверхность. Другие тела погружаются в воду, но почему-то становятся легче.

В воздухе на тела действует сила тяжести. Она никуда не девается и в воде, оставаясь прежней. Но если кажется, что вес тела уменьшается, значит силе тяжести противодействует, то есть действует в противоположном направлении, еще какая-то сила. Это выталкивающая сила, или архимедова сила (сила Архимеда).

Выталкивающая сила возникает в любой жидкой или газовой среде. Однако в газах она намного меньше, чем в жидкостях, так как их плотность намного меньше. Поэтому при решении ряда задач выталкивающую силу газов не учитывают.

Что создает выталкивающую силу? В воде есть давление, которое создает силу давления воды. Именно эта сила давления воды создает выталкивающую силу. Когда тело погружено в воду, на него со всех сторон, перпендикулярно поверхностям тела, действуют силы давления воды.

Равнодействующая всех этих сил давления воды создает выталкивающую силу для определенного тела.

Равнодействующая сил давления воды оказывается направленной вверх. Почему? Как известно, давление воды с глубиной увеличивается. Поэтому на нижнюю поверхность тела будет действовать сила давления воды по величине больше, чем сила, действующая на верхнюю поверхность (если тело полностью погружено в воду).

Так как силы направлены перпендикулярно поверхности, то та, что действует снизу направлена вверх, а та, что действует сверху, направлена вниз.

Но действующая снизу сила больше по модулю (по числовому значению). Поэтому равнодействующая сил давления воды направлена вверх, создавая выталкивающую силу воды.

Силы давления, действующие на боковые стороны тела обычно уравновешивают друг друга. Например, та, что действует справа, уравновешивается той, что действует слева. Поэтому эти силы можно не учитывать при расчете выталкивающей силы.

Однако, когда тело плавает на поверхности, то на него действует только сила давления воды снизу. Сверху силы давления воды нет. В данном случае вес тела на поверхности воды оказывается меньше, чем выталкивающая сила. Поэтому тело не погружается в воду.

Если же тело тонет, то есть опускается на дно, то это значит, что его вес оказывается больше выталкивающей силы.

Когда тело полностью погружено в воду, то увеличивается ли выталкивающая сила в зависимости от того, как глубоко погружено тело? Нет, не увеличивается. Ведь вместе с увеличивающейся силой давления на нижнюю поверхность, увеличивается сила давления на верхнюю. Разница между верхним и нижним давлением всегда определяется высотой тела. Высота тела с глубиной не меняется.

Выталкивающая сила, действующая на определенное тело в определенной жидкости, зависит от плотности жидкости и объема тела. При этом объем тела при погружении в жидкость вытесняет равный ему объем воды. Поэтому, можно сказать, что выталкивающая сила определенной жидкости зависти от ее плотности и вытесняемого телом ее объема.

Флотация человеческого тела и органические реакции на погружение в воду

 

Следующее исследование плавучести и органических реакций на погружение в воду проведено Лланой Беллох, Лукасом Куэвасом, Пересом Сориано и Приего Кесада, Исследовательской группой спортивной биомеханики – GIBD (GIBD), Кафедра физического воспитания и спорта. Университет Валенсии, Facultat de Ciències de l’Activitat Física i l’Esport. Валенсия, Испания; и был опубликован в 2013 году в Журнале физического воспитания и спорта.

 

Abstract

Плавание — это физическая активность, выполняемая в среде, к которой люди не адаптированы с эволюционной точки зрения.

По этой причине плавание для человека считается онтогенетическим движением, а не филогенетическим, таким как ходьба или бег по суше.

Передвижение в воде имеет некоторые очень специфические характеристики для человека, так как тело находится в условиях гидростатической микрогравитации, которая в большинстве случаев позволяет плавать.

 

На способность плавучести влияют физико-химические свойства воды (температура и осмолярность) и особенности тела человека, погружающегося в воду.

В этой ситуации: (1) суставы больше не испытывают нагрузки, связанной с поддержанием веса тела на суше, (2) кровь течет легче, и (3) тип мышечной работы в основном концентрический.

Другим важным аспектом, который необходимо учитывать, является баланс тела, особенно у пловцов с ампутированными конечностями или параличом конечностей.

Наконец, терморегуляторная реакция организма человека на изменение температуры воды также считается полезным и длительным методом восстановления.

 

 

Введение

Джеймс Коунсилман (1921–2004), один из самых известных ученых и тренеров по плаванию, писал в своей последней книге: «Говорят, что мы на 65 процентов состоит из воды, но когда люди входят в воду, это чужеродный элемент, в котором мы плохо приспособлены для эффективного передвижения …

Мы можем развивать максимальную скорость около шести миль в час, тогда как дельфины и некоторые рыбы развивают скорость в пять раз быстрее».

Эта идея обобщает ситуацию человека при погружении в воду.

 

Передвижение человека в воде малоэффективно из-за, с одной стороны, специфических свойств воды: плотная, вязкая жидкость, в которой трудно применить силы тяги и где очень важны силы гидродинамического сопротивления.

Несмотря на эти особые свойства, животные, которые эволюционировали в водной среде, такие как рыбы или китообразные, способны эффективно двигаться в этой среде.

 

С другой стороны, животные, такие как люди, которые эволюционировали на суше, хотя и способны передвигаться в водной среде, имеют очень низкий уровень эффективности.

Причина разной эффективности движения в воде кроется в их разной морфологии.

Тело водных животных имеет форму, позволяющую двигаться под водой, что делает их очень обтекаемыми с гидродинамической точки зрения.

 

У них также есть плоские плавники, которые позволяют им двигаться вперед.

И наоборот, человеческие существа имеют небольшую гидродинамическую обтекаемость, и, кроме того, их движущая поверхность мала и закруглена.

 

Таким образом, механический КПД человека (совершенная механическая работа/затраченная чистая энергия) при плавании едва достигает 8 %, тогда как при беге механический КПД человека колеблется от 25 % до 35 %.

Чтобы понять передвижение человека по воде, необходимо знать силы, действующие на пловца.

На рис. 1 показаны четыре силы, определяющие то, как человек плавает: сила веса и плавучесть (или сила плавучести) в основном определяют плавучесть пловца, а силы движения и силы сопротивления определяют скорость плавания.

 

 

Несмотря на то, что существует множество исследований, объясняющих основы сил тяги и силы сопротивления в воде, научной литературы о влиянии погружения в воду и плавучести на человеческое тело по-прежнему мало.

Таким образом, цель этого обзора состояла в том, чтобы установить теоретические основы и подчеркнуть недостаток научных знаний по этому вопросу.

 

Метод

Для этого систематического обзора был проведен обширный поиск литературы с использованием электронных баз данных MEDLINE (PubMed) и SportDiscus без ограничения года, пола, возраста или типа статьи.

Ключевые слова, использованные в онлайн-поиске, включали «плавание», «водные упражнения», «передвижение», «плавучесть», «плавучесть», «микрогравитация», «гидростатическое давление» и «восстановление воды».

 

Наш поиск дал 56 статей, и был сделан окончательный выбор из 39 статей, которые были сочтены релевантными для целей исследования.

Среди 39 исследований 33 были исследовательскими статьями, а остальные 6 статей были обзорами.

 

Результаты

Что такое флотация?

Плавучесть тела в воде зависит от вертикальных сил, действующих в любой данный момент.

В состоянии покоя плавучесть определяется принципом Архимеда, согласно которому «всякий предмет, полностью или частично погруженный в жидкость, выталкивается с силой, равной весу жидкости, вытесненной этим телом».

Эта сила называется выталкивающей силой (B) или силой плавучести.

Как следствие, когда кто-то входит в воду и остается в покое, его плавучесть зависит от соотношения его веса и плавучести: когда плавучесть больше веса, человек будет плавать, и точно так же, когда вес больше плавучести, человек утонет.

 

В последнем случае, когда тело имеет тенденцию тонуть, человек может оставаться на поверхности воды только за счет создания направленных вверх сил, равных или превышающих силу веса, за счет движения сегментов тела, что называется активным (или динамическая) флотация.

Чтобы понять, будет ли человеческое тело в состоянии покоя всплывать или тонуть, необходимо понять факторы, влияющие на соотношение вес/плавучесть: при силе тяжести (г), объем погруженного тела (v _тела ) и объем вытесненная вода (v _вода ) равны (уравнения 1 и 2), плавучесть тела будет определяться их плотностью (v _вода против v _тела ).

 

В результате люди, плотность тела которых выше плотности воды, будут тонуть, а люди с меньшей плотностью будут плавать.

 

Плотность воды может изменяться в зависимости от двух факторов, температуры и осмолярности (другие параметры, такие как количество растворенных газов, также могут влиять на плотность воды, но в таком малом количестве, что для практических целей они не учитываются ):

 

1) Температура: Зависимость между плотностью и температурой для дистиллированной воды представляет собой «обратную J».

Максимальная плотность воды (1000 кг/м3) достигается при 4 ºC, тогда как она несколько снижается до 920 кг/м3 при 0°С и до 958,3 кг/м3 при 100°С.

Плотность воды при официальной температуре, установленной на соревнованиях по плаванию, 25-28 ºC (правило FINA FR 2.11), составляет около 987 кг/м3.

 

2) Осмолярность : Относится к количеству растворенных веществ, растворенных в жидкости.

Чем больше растворенных веществ, тем выше плотность, поэтому плавать в море легче, чем в озере, поскольку средняя плотность «соленой воды» (две трети солей составляют хлорид натрия) моря составляет примерно 1035 кг/м3. В некоторых внутренних морях, таких как Средиземное, плотность даже немного выше.

Наиболее экстремальным случаем является Мертвое море на границе между Израилем и Иорданией, где плотность достигает 1225 кг/м3.

В этом море плавучесть настолько высока, что некоторые туристические гиды называют его «морем, в котором невозможно утонуть».

 

Случай плотности человеческого тела очень сложен, потому что его плотность неоднородна и между биологическими тканями, составляющими человеческое тело, существуют значительные различия.

В то время как костная ткань является самой плотной и колеблется от 1400 кг/м3 (губчатая или губчатая кость) до 1800 кг/м3 (кортикальная или компактная кость), другие ткани, такие как мышцы, сухожилия или связки, немного плотнее воды, от 1020 кг/м3 и 1050 кг/м3.

Единственной тканью менее плотной, чем вода, является жировая ткань с плотностью 940-950 кг/м3.

 

Это средние значения, которые могут незначительно варьироваться в зависимости от возраста, пола и физиологического состояния человека.

Судя по плотности биологических тканей, люди всегда должны тонуть.

Тогда почему люди плавают? Ответ кроется в воздухе, находящемся внутри легких и дыхательных путей, поскольку плотность воздуха в восемьсот раз меньше плотности воды: примерно 1,2 кг/м3 при 20°С.

 

Таким образом, легкие действуют как плавающая система, так как при естественном дыхании в тело поступает от 4 до 5 литров воздуха, что значительно увеличивает объем тела при незначительном увеличении веса всего с 0,047 Н до 0,058 Н.

Таким образом, способность человека плавать в состоянии покоя (пассивное плавание) во многом зависит от его способности расширять грудную клетку при вдохе.

На самом деле тест, проведенный в Университете Валенсии (Испания), показал, что 100% участников (245 кавказских студентов факультета физической активности и спорта) плавали с максимальным вдохом, тогда как 9После выдоха утонули 9% мужчин (194 из 196) и 91,8% женщин (45 из 49). Пассивная флотация также различается в зависимости от пола, возраста и расы:

 

1) Флотация в зависимости от пола:

В среднем женщины имеют больший процент жировой ткани, чем мужчины.

В возрасте от 20 до 39 лет у мужчин от 8 до 20% жировой ткани по сравнению с 21-33% у женщин.

Эта разница в жировой ткани делает плавучесть у женщин выше, чем у мужчин.

 

Кроме того, анатомическое расположение жировой ткани различается в зависимости от пола: у женщин обычно больше жира скапливается в области таза, тогда как область живота является наиболее распространенной областью скопления жира у мужчин.

Как следствие, расстояние между центром плавучести и центром тяжести у женщин короче, и, следовательно, создаваемый крутящий момент также ниже.

 

По этой причине поддержание горизонтального положения в воде требует от женщин меньше энергии, чем от мужчин.

Как показано на рисунке 2, крутящий момент варьируется от 5 до 15 Нм у женщин и от 10 до 20 Нм у мужчин.

 

 

2) Флотация в зависимости от возраста:

До полового созревания существенных различий в флотации между мальчиками и девочками нет.

Однако после полового созревания способность плавать развивается иначе.

Максимальная плавучесть у мальчиков проявляется в возрасте от 10 до 13 лет за счет накопления предпубертатной жировой ткани.

После этого возраста гормональные изменения вызывают снижение процента жировой ткани и увеличение мышечной ткани, в связи с чем плавучесть у мужчин заметно снижается после достижения 13-14 лет.

У девочек гормональные изменения, вызванные половым созреванием, увеличивают отложение жировой ткани, так что их плавучесть увеличивается после 11-12 лет.

 

3) Плавание в зависимости от гонки:

Любопытно, что если в беговых гонках темнокожие спортсмены доминируют во всех видах от 100 м до марафонов, то в плавании происходит обратная ситуация.

Одним из возможных объяснений является тот факт, что чернокожие имеют более низкий уровень плавучести.

Предыдущие исследования по этому поводу среди американских студентов показали, что 67,3 % чернокожих студентов не плавали при максимальном вдохе, в отличие от только 8,7 % европеоидов.

Ghesquiere и Kavonen (1971) обосновали различия в плавучести из-за меньшего процента жировой ткани, большей плотности костей и, главным образом, из-за меньшей емкости легких чернокожих студентов по сравнению с европеоидами (таблица 1).

 

Влияние микрогравитации на организм человека

Гидростатическая микрогравитация, возникающая в воде по закону Архимеда, снимает большую нагрузку с мышц тела и его суставов.

На суше сила тяжести заставляет мышцы постоянно работать, чтобы поддерживать положение тела.

Результирующее напряжение вместе с весом структур тела передается от сегмента к сегменту через суставы.

 

Со временем некоторые группы мышц, особенно те, которые действуют против силы тяжести, могут становиться гипертоническими, а суставы тела подвергаются перегрузкам и травмам.

При погружении в воду происходит значительное снижение веса за счет выталкивающей силы, действующей на тело.

В результате активность антигравитационных мышц нашего тела для поддержания осанки не требуется и значительно снижается нагрузка на суставы, особенно на позвоночник.

 

Это основная причина, по которой физические нагрузки на воде рекомендуются людям с проблемами артикуляции, особенно позвоночника, такими как остеохондроз, дегенеративное заболевание суставов или сколиоз, стрессовые переломы, полная замена суставов, крестцово-подвздошный и лобковый симфиз. дисфункция и т. д.

Даже когда уровень воды не полностью покрывает тело, также ощущается определенный уровень гидростатической гипогравитации.

В таблице 2 показан так называемый «гидростатический вес» (вес тела, погруженного в воду) в зависимости от уровня воды.

 

Эта гидростатическая гипогравитация имеет большое значение в программах упражнений в воде, рекомендуемых для определенных групп населения, таких как люди с остеопорозом, которым прописаны физические упражнения, избегая сильных ударов.

 

Баланс тела на воде

Другим важным аспектом, касающимся способности человека плавать, является тот факт, что вес и плавучесть действуют не на одну и ту же точку тела, что объясняется разницей в плотностях: Плотность воды однородна, а плотности человеческого тела нет.

Таким образом, вес действует на центр тяжести человека, как правило, вокруг поясничной/тазовой области, тогда как плавучесть воздействует на центр тяжести объема вытесненной воды (объемный центр) в каудальной области грудной клетки.

 

Расположение этих точек постоянно меняется в зависимости от двух факторов: положения сегментов тела и фазы дыхания (вдох/выдох).

При несовпадении центра тяжести и центра объема вытесняемой воды тело, покоящееся в горизонтальном положении на поверхности воды, испытывает крутящий момент, заставляющий тело поворачиваться до тех пор, пока линии действия указанных сил не окажутся на та самая вертикальная линия.

Как правило, это происходит, когда тело находится в вертикальном положении и всегда с центром тяжести ниже центра плавучести.

 

Это явление называется сверхравновесием или сверхстабильным равновесием из-за естественной тенденции тела возвращаться в это вертикальное положение всякий раз, когда на тело действуют какие-либо внешние силы, изменяющие его положение.

Люди с ампутированными нижними конечностями могут плавать в горизонтальном положении, поскольку силы веса и плавучести обычно действуют на тело близко друг к другу.

 

Точно так же эта конкретная ситуация возникает и у людей с параличом нижних конечностей, потому что количество и плотность костной ткани у этих субъектов сведены к минимуму.

 

Гидростатическое давление

Другой интересной характеристикой, которая отличает водную среду от суши, является увеличение гидростатического давления внутри воды.

Гидростатическое давление напрямую связано с плотностью жидкости, а вода в 800 раз плотнее воздуха.

В результате каждые 10 м глубины в воде гидростатическое давление увеличивается примерно на 1 атмосферу (101 325 Па или 760 мм рт. ст.).

 

Необходимо учитывать, что гидростатическое давление действует одинаково по всей поверхности погруженного тела (закон Паскаля).

Гидростатическое давление необходимо серьезно учитывать при погружениях, особенно на большой глубине, поскольку повышение давления сдавливает биологические ткани и может вызвать проблемы со средним ухом, если давление не компенсируется должным образом.

Больше всего от повышения давления страдают мягкие ткани, особенно легкие, объем которых сжимается наполовину каждый раз, когда давление повышается на 1 атмосферу.

 

Таким образом, на глубине 10 м объем легких вдвое меньше, чем на уровне моря, и уменьшение объема легких имеет тенденцию продолжаться по той же линии с повышением давления, хотя существуют внутренние механизмы, увеличивающие объем легких. сопротивление сжатию и, следовательно, объем на самом деле не уменьшается таким математически точным образом.

Несмотря на то, что гидростатическое давление так серьезно влияет на человеческое тело, мировой рекорд по безлимитному спуску во фридайвинге (где дайвер спускается по направляющей линии с помощью саней без ограничений по весу и использует надувной мешок, чтобы вернуться в поверхности) составляет 214 м.

 

Таково влияние гидростатического давления на организм, что объем легких и жизненная емкость легких значительно уменьшаются уже при частичном погружении в воду.

При погружении в воду до уровня шеи сжатие ребер и брюшной полости из-за гидростатического давления вызывает увеличение высоты диафрагмы и уменьшение окружности клетки на 10 %.

Кроме того, работа вдоха увеличивается на 60%, поэтому погружение в воду можно использовать для укрепления мышц вдоха.

 

Ранее этот эффект был подтвержден у пациентов с травмой спинного мозга и мышечной дистрофией.

Было также доказано, что повышение гидростатического давления благотворно влияет на сердечно-сосудистую систему.

Компрессия при плавании способствует венозному возврату и увеличивает ударный объем в среднем на 35 % при погружении до уровня шеи.

 

Это сильное сокращение желудочков, известное как закон Франка-Старлинга, приводит к снижению частоты сердечных сокращений с 3 до 17 ударов в минуту.

С другой стороны, когда человек находится на суше, кровь из нижних конечностей должна двигаться вверх против силы тяжести из-за того, что человек стоит на двух ногах.

 

Ситуация усугубляется неспособностью венозной возвратной системы самостоятельно перекачивать кровь.

Как следствие, эти постоянные нагрузки на сердечно-сосудистую систему могут со временем привести к проблемам с кровообращением, таким как образование варикозного расширения вен.

 

Однако пациентам с сердечной или легочной патологией необходимо соблюдать осторожность, и в настоящее время нет руководств по безопасному погружению таких пациентов.

Погружение в воду также влияет на лимфатическую систему, связанную с этими реакциями сердечно-сосудистой системы.

 

Ранее сообщалось о большем лимфатическом оттоке, и в нескольких исследованиях наблюдалось уменьшение лимфатического отека на верхних конечностях после вмешательства по поводу рака молочной железы, когда пациенты подвергались погружению в воду.

Гидростатическое давление также влияет на нейрогормональную и почечную системы, а также уменьшает периферический отек.

 

Во-первых, это давление воды приводит к увеличению секреции вазопрезина и ренин-ангиотензин-альдостеронового комплекса.

Повышенная активность этих комплексов в сочетании с усилением кровотока при погружении в воду приводит к увеличению диуреза и, следовательно, увеличению образования мочи.

 

Во-вторых, гидростатическое давление также оказывает важное влияние на уменьшение периферического отека.

При погружении по шею давление на стопы несколько превышает диастолическое артериальное давление, благодаря чему уменьшаются локальные отеки после травм и воспалений.

 

Наконец, некоторые авторы указали, что из-за воздействия гидростатического давления на организм человека водная среда обеспечивает прекрасную среду для улучшения баланса и проприоцептивной тренировки, особенно на ранних стадиях реабилитации после травм.

 

Терморегуляторный эффект

Погружение в воду – один из самых длительных методов оздоровления.

Вайле и др. (2007) предположили, что погружение в воду вызывает органические изменения и реакции, которые положительно влияют на восстановление после усилий.

 

Несмотря на то, что существует множество методов восстановления воды, Wilcock, Cronin, and Hing (2006) отметили, что только криотерапия (температура воды ниже 16ºC) и контрастная терапия, заключающаяся в чередовании температуры горячей (> 36ºC) и холодной (< 16ºC) воды , полезны в качестве методов восстановления после усилий.

Криотерапия определяется как лечебно-восстановительный метод, основанный на воздействии холода на поврежденную зону тела.

 

Основные реакции организма на криотерапию включают сужение периферических кровеносных сосудов, направленное на ограничение потери тепла, и увеличение теплообразования, что приводит к повышенной секреции катехоламинов и тироксина.

Снижение температуры тела вследствие криотерапии замедляет все химические и ферментативные реакции, что приводит к снижению мышечного тонуса и болевого восприятия.

 

В результате сужение сосудов, вызванное криотерапией, уменьшает воспаление тканей и отек после тренировки.

Использование контрастной терапии основано на теории «накачки сосудов», согласно которой изменение температуры увеличивает кровоток, что приводит к более высокому уровню снижения уровня лактата в крови после интенсивных упражнений, тем самым ускоряя восстановление мышц.

 

Мышечные действия

Во время плавания мышцы тела работают иначе, чем при физической активности на суше. На суше сегменты тела испытывают регулярные ударные нагрузки каждый раз, когда ступня касается земли (ходьба, прыжки, бег).

При выполнении любой физической активности на суше мышцы сначала работают эксцентрически, чтобы замедлить движение, а сразу после этого работают концентрически, что называется циклом растяжения-сокращения.

 

Во время плавания ударные нагрузки отсутствуют из-за гидростатической микрогравитации, что приводит к минимальному участию цикла растяжения-сокращения во время водных упражнений.

Таким образом, при плавании преобладают именно концентрические мышечные действия.

Мышцы действуют по циклу растяжения-сокращения только при контакте человека с какой-либо твердой поверхностью, например, при поворотах.

 

Выводы

Не так просто найти научные статьи, объясняющие влияние погружения в воду на организм человека.

Это может быть одной из возможных причин, по которой многие инструкторы по плаванию не могут точно объяснить благотворное влияние водных упражнений на организм человека.

 

Среди всех сил, действующих на тело человека при погружении, сила «веса» компенсируется силой плавучести, поэтому большинство людей плавают в пресной воде.

Плавучесть в воде вместе с гидростатическим давлением, возникающим при погружении в воду, оказывает очень положительное воздействие на организм человека во время водных упражнений, приводя к меньшей нагрузке на суставы, усилению ударного потока и снижению воздействия антигравитационных мышц.

 

На основании этого снижения нагрузки люди с проблемами суставов и кровообращения и чрезмерным мышечным напряжением могут получить пользу от водных упражнений.

Однако до сих пор недостаточно данных о влиянии погружения в воду на людей с сердечными и легочными патологиями, что затрудняет рекомендации этим пациентам.

 

Что касается использования погружения в воду для улучшения восстановления после тренировки, то единственными двумя методами, которые продемонстрировали свою эффективность, являются криотерапия и контрастная терапия.

 

 

Kaenz приглашение

Мы убеждены, что Kaenz улучшит ваше здоровье и самочувствие, став отличной инвестицией, сократит расходы на лекарства, госпитализации и поможет избежать операций вы испытаете этого первого виртуального водного терапевта, который изменит ваши привычки, зарядит энергией, поднимет тонус вашего тела, сохранит вашу молодость и положительно повлияет на качество вашей жизни, поделившись с вашими близкими.

 

Получить комплект Kaenz

 

[Решено] Подъемная сила, действующая на тело, погруженное в воду, из-за

Этот вопрос ранее задавался в

SSC JE ME 28 Октября 2020 Вечер)

Посмотреть все SSC JE ME Papers >

1. Выталкивающая сила
2. Сила гравитации
3. Сила вязкости
4. Сила Архимеда

2 Опция: Выталкивающая сила0003

Бесплатно

ISRO Scientist Civil 2020 Paper

3,2 тыс. пользователей

80 вопросов

240 баллов

90 минут

Объяснение

: 

Выталкивающая сила :

• Когда твердое тело полностью или частично погружено в жидкость, гидростатическая подъемная сила за счет результирующей вертикальной тело называют выталкивающей силой .
• Выталкивающая сила, действующая на погруженное или плавающее тело, равна весу жидкости, вытесненной телом, и действует вертикально вверх через центроид перемещенного объема, известный как центр плавучести.

Дополнительная информация

Принцип Архимеда:

• Принцип Архимеда гласит, что направленная вверх выталкивающая сила, действующая на тело, погруженное в жидкость, полностью или частично погруженную, равна весу жидкости, которая тело смещается и действует в направлении вверх в центре масс вытесняемой жидкости. 92}}}\)

  Где G — гравитационная постоянная, r — расстояние между двумя массами, m1 и m2 — массы.

  Вязкая сила :

  • Вязкость — это свойство жидкости, благодаря которому она противодействует относительному движению между слоями жидкости.
  • Сила вязкости – это сила сопротивления, действующая между слоями жидкости и препятствующая относительному движению между слоями, которая определяется выражением
  .