Как плавать быстрее: всё дело в пальцах
В ходе недавнего исследования было обнаружено, что профессиональным пловцом лучше держать пальцы слегка расставленными в стороны. До этого учёные, изучающие технические возможности повышения скорости плавания свободным стилем, уже советовали спортсменам разводить пальцы, но оставалось непонятным, как это работает и насколько широко нужно их разводить для наилучшего результата.
Чтобы разрешить этот вопрос, специалисты по гидродинамике провели опыты с компьютерными моделями человеческих рук и эксперименты в аэродинамической трубе с моделями, распечатанными на 3D-принтере. Была проанализирована мощность, вырабатываемая этими моделями при пяти разных степенях разведения пальцев с шагом в 5 градусов - начиная от нуля градусов, то есть прижатых друг к другу пальцев, до 20 градусов. По словам учёных, наилучшие результаты были получены при угле в 10 градусов как в компьютерной модели, так и в аэродинамической трубе.
Исследователи объясняют, что при разведении пальцев часть воды проходит между ними, однако, возникающая при этом турбулентность способна ограничить поток, поэтому при разведении пальцев эффективная площадь ладони увеличивается. «До определённого предела этот эффект перевешивает эффект потери воды в результате прохождения ее между пальцами», — объясняет соавтор исследования Йоше ван Хоувелинген, специалистка по гидродинамике из нидерландского Eindhoven University of Technology.
В ходе экспериментов было обнаружено, что разведение пальцев всего на пять градусов уменьшило сопротивление на 2% при компьютерном моделировании и на 5% в аэротрубе. «Использование оптимального угла разведения пальцев может стать конкурентным преимуществом», — говорит ван Хоувелинген. Несмотря на то, что влияние этих эффектов очень небольшое, на соревнованиях оно может стать решающим. «Для пловца высшего уровня такое небольшое изменение, всего на несколько процентов, может означать разницу между золотой медалью и отсутствием медали вообще», — отметила ван Хоувелинген.
«Мы очень приблизительно и, возможно, слегка преувеличенно оценили возможные результаты в расчёте на 50 метров свободным стилем», — говорит ван Хоуливенген. — «У нас получилось улучшение результата на 0,6 секунды». Для сравнения, на Олимпийских Играх 2016 года в Рио-де-Жанейро в финале соревнований по плаванию свободным стилем на 50 метров у женщин разница между первым и шестым местом составляла всего 0,12 секунды. Ван Хоувелинген добавила, что она сама занимается плаванием и пробовала использовать эту технику. Для неё поддержание постоянного расстояния между пальцами оказалось непростой задачей, «но спортсмены, способные принять оптимальную стартовую позицию с точностью до градуса, скорее всего, смогут использовать и эту технику».
Исследователи уточняют, что в их экспериментах руки двигались в жидкости с постоянной скоростью, что не вполне реалистично. На следующем этапе они планируют поместить распечатанные на 3D-принтере руки в большой резервуар с водой и изучить силы, воздействующие на них при совершении более реалистичных движений, смоделированных роботом.
Учёные представили подробные результаты своих исследований на ежегодной встрече отделения гидродинамики Американского физического общества в Портленде, штат Орегон.
