Giáo trình Bơi lội - Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh

Nội dung text: Giáo trình Bơi lội - Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh

1. Tại Đại hội Thể dục Thể thao thế giới này ta đã phá được nhiều kỷ lục quốc gia, trong đó có kỷ lục bơi 100m trườn sấp của Tô văn Vệ với thành tích 56”75, phá kỷ lục của Trương Ngư cũ năm 1966 là 56”9; kỷ lục 100m ếch của Nguyễn Mạnh Tuấn và Trần Dương Tài v v Năm 1985 Đại hội TDTT toàn quốc đã được tổ chức tại hà Nội. Trong Đại hội này, môn thi đấu bơi đã có hàng chục kỷ lục quốc gia được lập. đội bơi thành phó Hồ Chí Minh đã giữ vị trí vô địch toàn quốc. Năm 1988, Đội tuyển bơi lội Việt Nam lần thứ 2 tham dự Đại hội Olympic. Tại Đại hội Olympic 24 Sêun (Nam Triều Tiên) chỉ có hai VĐV tham dự và mặc dù không lọt vào chung kết, nhưng đã lập được kỷ lục mới ở Việt Nam với cự ly 200m ếch: 2’39”69 của Quách Hoài nam và 100m bướm 1’07”96 và 200m bướm 2’3”69 của Kiều Oanh. Năm 1990 đội bơi của Việt Nam tham dự Đại hội TDTT Châu Á tổ chức tại bắc Kinh. Dự Đại hội có 3 VĐV (Nguyễn Kiều Oanh, Trương Hải Phong, Trần Vinh Quang), cả 3 VĐV đều lập kỷ lục quốc gia mới. Năm 1991 chúng ta có 4 vận động viên tham dự SEA Games tổ chức tại Philippin. Tuy thành tích đứng ở vị trí thứ 7/10 nước Đông Nam Á, nhưng cũng đã lập được các kỷ lục Quốc gia mới. Cho đến nay qua các SEA Games 17, 18, 19, vị trí bơi lội của Việt Nam vẫn chỉ xếp ở hàng thứ 7 và chưa dành được 1 huy chương bơi lội nào. Điều đó đòi hỏi Hiệp hội thể thao dưới nước cũng như mỗi cán bộ huấn luyện viên cần phải phấn đấu rất cao mới có thể đưa được nền bơi lội nước ta sánh vai với các nước khu vực và châu lục.
2. Chương II NGUYÊN LÝ KỸ THUẬT BƠI I. ĐẶC TÍNH VẬT LÝ CỦA MÔI TRƯỜNG NƯỚC CÓ LIÊN QUAN ĐẾN KỸ THUẬT BƠI 1. Tính khó ép nhỏ Các chất lỏng, trong đó có nước, chịu tác dụng của sự thay đổi nhiệt độ, áp suất khác nhau sẽ làm cho thể tích bị thu nhỏ lại. Song đối với nước việc ép nhỏ lại thể tích lại không rõ rệt. Người ta đã thử nghiệm cứ tăng lên một át mốt phe nước chỉ có thể thu nhỏ lại thể tích khỏang 1/200000. Như vậy có thể coi nước là một chất khó ép nhỏ (trong đó không khí có thể thu nhỏ 844 lần so với nước). 2. Tính bám dính Tính bám dính của nước là do lực hút trong (lực nội tụ). Tính bám dính tăng lên khi nhiệt độ giảm và ngược lại. Nếu nước ở 26oC có độ bám dính gấp 48 lần so với không khí thì khi ở 20oC có thể tăng lên gấp 59 lần. Trong điều kiện yên tĩnh, áp lực từ mọi phía cân bằng, tính bám dính của nước không biểu hiện rõ rệt. So một khi có lực bên ngoài lớn hơn lực hút bên trong, áp lực của nước thay đổi, sự liên kết giữa các phân tử bị tác động, do sức hút lẫn nhau giữa các phân tử mà tạo ra lực ma sát để chống lại lực bên ngoài làm cho lực bên ngoài suy yếu và triệt tiêu dần. Hiện tượng này gọi là quá trình lực cản. Lực bên ngoài càng lớn lực hút trong bị phân tán càng lớn ma sát giữa các phân tử nước càng mạnh (ma sát tăng). Khi bơi tất cả các động tác bơi đều chịu tác động của lực cản do tính bám dính của nước gây nên. Đó là nhân tố quan trọng của lực môi trường khi bơi. 3. Tính lưu động Do lực hút lẫn nhau giữa các phân tử nước tương đối nhỏ nên sức chống lại lực bên ngoài cũng yếu. Nếu lực bên ngoài lớn hơn lực hút trong sẽ tạo ra sự chênh lệch áp lực. Nước sẽ chảy từ vùng áp lực cao sang vùng áp lực thấp hoặc chảy theo phương hướng của lực bên ngoài. Sức chống đỡ lực bên ngoài. Sức chống đỡ lực bên ngoài của các phân tử nước tỷ lệ thuận với tốc độ của lực bên ngoài. Nếu tốc độ quạt nước chậm, nước sẽ chảy ra phía cùng chiều quạt nước nhiều hơn. Khi tốc độ quạt nước tăng lên sẽ đạt tới sự phân phối lại, áp lực nước đẩy về phía cùng chiều sẽ giảm đi, phần lớn nước sẽ vòng qua mặt bàn quạt (bàn tay) về vùng áp lực thấp phía sau bàn quạt (sau bàn tay). Nếu cứ tiếp tục tăng tốc độ quạt nước có thể được coi như quạt nước trong điều kiện nước tương đối tĩnh lại. Do vậy muốn tạo được tốc độ bơi cao cần quạt nước tăng dần tốc độ.
3. II. LÝ LUẬN LỰC HỌC CHẤT LỎNG CÓ LIÊN QUAN ĐẾN KỸ THUẬT BƠI Do môi trường nước có 3 đặc tính trên nên đã chi phối rất lớn tới sự chuyển động của vật thể trong môi trường nước yên tĩnh cũng như khi nước chuyển động. Để xây dựng được kỹ thuật hợp lý cần phải hiểu sâu sắc lý luận lực học chất lỏng dưới đây: 1. Lực nổi Khái niệm cơ bản về lực nổi Vật thể nằm trong nước có thể nổi lên trên mặt nước một phần đều gọi là vật nổi. Còn lực do nước tĩnh tại tác dụng vào vật thể làm cho vật nội lên được gọi là lực nổi. Lực nổi là do chênh lệch tỷ trọng của vật thể nhỏ hơn so với tỷ trọng của nước. phương hướng của lực nổi hướng lên trên. Lực nổi lớn hay nhỏ bằng trọng lượng thể tích khối nước mà vật chiếm chỗ (tức lực đẩy Acsimét). 2. Hiện tượng chìm nổi Vật thể nằm trong nước bị chìm xuống hay nổi lên phụ thuộc vào tỷ trọng của vật thể lớn hay nhỏ. Tỷ trọng là tỷ lệ của trọng lượng vật thể với thể tích. P D = V D: Tỷ trọng; P: Trọng lượng; V: Thể tích. Do trọng lượng 1 cm3 nước thuần chất ở nhiệt độ 4oC là 1 gam cho nên người ta lấy tỷ trọng của nước là tiêu chuẩn để đo tỷ trọng các vật thể khác. Nếu vật thể có tỷ trọng lớn hơn 1, vật thể đó sẽ bị chìm xuống, ngược lại tỷ trọng của vật thể nhỏ hơn 1 vật thể sẽ nổi lên. Do tỷ trọng của các bộ phận cơ thể con người không giống nhau. tỷ trọng của đầu là 1,994, xương là 1,38, cơ bắp là 1,058. Trong khi đó ở nam giới tỷ lệ là 45% tổng trọng lượng cơ thể, nữ tỷ lệ 35% trọng lượng cơ thể, tỷ trọng nội tạng là 1,05, tỷ trọng của mỡ là 0,414. Tỷ lệ mỡ ở nam chiếm 18%, nữ 25%. Vì vậy ở mỗi người khác nhau, giới tính khác nhau sẽ có tỷ trọng khác nhau. trẻ em và nữ giới có tỷ trọng nhỏ hơn người lớn và nam giới. Mặt khác tỷ trọng lúc thở ra lớn hơn lúc thở vào. Khi thở ra tỷ trọng khoảng 1,02 ∼ 1.05. khi thở vào, giảm xuống tới mức 0,96 ∼ 0,99. Do vậy, khi bơi nếu thường xuyên trong phổi có khí thì cơ thể sẽ nổi cao hơn. 3. Hiện tượng thăng bằng tĩnh Thăng bằng mang tính tĩnh lực yêu cầu trọng tâm cơ thể phải nằm trên một đường thẳng vơiu trung tâm nổi. Có thể không cùng trên một điểm nhưng trọng tâm cơ thể phải nằm phía dưới trung tâm nổi. Nếu không sẽ tạo ra sự quay lật (xem hình 1). Trọng tâm là điểm tổng hợp lực của các trọng lực thành phần. Khi tỷ trọng của các bộ phận vật thể đồng đều, trọng tâm sẽ rơi vào trung tâm hình học của vật thể đó. Trung tâm nổi là chỉ điểm tổng hợp lực của các lực nổi thành phần là trung tâm của thể tích nước bị vật chiếm chỗ. Khi cơ thể nằm xấp ngang trong nước do nguyên nhân khoang ngực có 2 lá phổi chức khí nên phía chân nặng hơn phía đầu. Do vậy trọng tâm nằm ở phía dưới (phía bụng dưới cách rốn khoảng 2 cm). Khi 2 tay để cạnh thân, thân sẽ chìm xuống trước. Muốn thăng bằng tốt hơn 2 tay phải duỗi thẳng trước đầu (xem hình 1.2).
4. 4. Ứng dụng nguyên lý lực nổi trong khi bơi - Khi vung tay ra trước cần cố gắng vươn xa ra trước ở dưới nước để có lợi cho lực nổi. - Khi học bơi các kiểu bơi phải học động tác chân trước để giữ thăng bằng. - Khi bơi cần giữ thân người nổi cao để giảm lực cản. Muốn vậy khi thở ra phải từ từ ở dưới nước bằng mồm và khi thở vào không được ngẩng đầu hoặc quay người cao. - Khi vung tay trên không cần thả lỏng cơ bắp dùng tay keo cẳng tay, co khuỷu tay để vung tay đường ngắn nhất và vung tay có gia tốc để thực hiện vung tay trong thời gian ngắn nhằm giữ cho cơ thể có tốc độ nổi ổn định. 5. Lực thăng 5.1. Khái niệm cơ bản về lực thăng Lực thăng còn được gọi là lực nâng. Trong thực tiễn bơi, chúng ta có thể nhận thấy khi làm động tác “đạp thành bể lướt nước”, đùi và cẳng chân thả lỏng tự nhiên sẽ có thể ns6ng cao lên gần mặt nước; hoặc khi bơi đứng để duy trì cơ thể đứng thẳng tay không cần ấn xuống dưới mà chỉ khỏa nước sang hai bên. Trong động tác đạp tay bơi trườn vận động viên cảm thấy mình quạt tay ra sau. song trên thực tế họ lại quạt tay hình chữ “S” những lực đẩy cơ thể lên vị trí cao góp phần đẩy cơ thể tiến ra trước gọi là lực nâng. Chỗ dựa lý luận của lực nâng đó là định luật Béc nu li để có thể rõ thêm ta có thể dùng “nguyên lý cánh máy bay” và “nguyên lý ván trượt” để giải thích hiện tượng trên. + Nguyên lý cánh máy bay: Khi máy bay bay nhanh do hình dạng phía trên và phía dưới cánh máy bay khác nhau, phía trên lên phía dưới phẳng. Do vậy tốc độ dòng không khí hoàn lưu của phía trên và phía dưới cánh máy bay khác nhau. từ đó tạo ra chênh lệch áp lực phía dưới cánh lớn hơn phía trên (S>S1) từ đó tạo ra lực nâng F (xem hình 2). Khi bơi cũng diễn ra tương tự do hình dạng phía trên và phía dưới tay chân không giống nhau và ở góc độ khác nhau nên chênh lệch áp lực giữa trên và dưới của chân (tay) cũng khác nhau từ đó tạo ra lực nâng F hướng lên trên (xem hình 3). + Nguyên lý ván trượt: Khi một tấm ván phẳng trượt trong nước với một góc độ nhất định do mặt trên tấm ván và mặt dưới tấm ván chênh lệch áp lực nên tạo ra lực nâng F (xem hình 4).
5. Trong điều kiện nhất định lực nâng sẽ tăng dần theo sự tăng lên độ lệch của ván (góc đón). Song đến khoảng 16 – 18 độ trở lại sẽ giảm đi nhanh chóng. Trong bơi lội góc độ nghiêng có hiệu quả khoảng trên dưới 45o, nếu vượt qua phạm vi này thì lực nâng sẽ giảm đi đột ngột. Trong lực học chất lỏng gọi là hiện tượng “mất tốc độ”. 5.2. Tác dụng đẩy tiến của lực nâng Trước đây người ta thường cho rằng: chỉ có bàn tay quạt thẳng từ trước ra sau, dựa vào lực phản tác dụng của lực cản nước mới là động lực duy nhất để đẩy cơ thể tiến ra phía trước. Song gần đây người ta dựa vào nguyên lý của cánh quạt chân vịt của tàu thủy, quan sát quạt nước đường cong đã phát hiện thấy cùng lúc tạo ra lực nâng thì lực nâng cũng có tác dụng tạo ra lực tiến. Lấy bàn tay quạt nước ở hình 5 làm ví dụ. Nếu quạt nước theo đường thẳng ra sau hình 5 (1) thì lực cản D hướng ra trước lực nâng L sẽ hướng sang bên trái. Nếu quạt nước vuông góc với phương hướng tiến của cơ thể thì lực cản D hướng sang bên phải lực nâng hướng ra trước. Nếu quạt nước theo hướng tạo thành góc nhọn với hướng tiến của cơ thể thì lực cản D sẽ hướng sang bên trái phía truớc lực nâng L hướng ra bên phải phía trước. V: phương hướng tay quạt nước; D: lực cản; L: lực thăng (nâng) Từ sự phân tích ở trên có thể nhận thấy: Khi quạt nước dường thẳng ra sau thì lực cản làm thành lực đẩy và được gọi là “lực đẩy của lực cản”. Khi quạt nước theo phương huớng vuông góc với hướng tiến của cơ thể thì lực nâng lại thành lực đẩy và được gọi là “lực đẩy của lực nâng”. Khi quạt nước tạo thành góc hẹp với hướng tiến của cơ thể thì cả lực cản và lực nâng đều thành lực đây cơ thể tiến ra trước và được gọi là “lực đẩy của lực cản và lực nâng”. Do vậy tùy từng động tác từng giai đoạn động tác cần có sự phân tích cụ thể. 5.3. Ứng dụng nguyên lý lực nâng trong bơi lội - Nếu muốn dùng lực nâng làm thành lực đẩy cơ thể thì góc độ vị trí bàn tay và động tác tay phải phù hợp với nguyên lý lực nâng. - Khi bơi, tư thế thân người cần có góc bơi tương đối nhỏ hơn và hợp lý. Đồng thời cần dùng các phương pháp nâng cao tốc độ để nâng cao lực nâng mà không nên tăng góc bơi nâng cao lực nâng; nếu không sẽ làm tăng lực cản. - Muốn giữ thân ngườingang bằng bằng động tác đập chân, thì độ sâu đập chân không nên quá lớn. khi lướt nước cần khép và duỗi thẳng tay chân, cơ bắp giữ mức độ thả lỏng thích hợp để có được lực nâng. 6. Lực cản Khi chuyển động trong nước sẽ gặp phải một loại lực ngược với phương hướng chuyển động của vật thể. Đó chính là lực cản. Khi cùng một vật thể vận động với cùng một tốc độ trong môi trường không khí và môi trường nước thì vật thể vận động trong môi trường nước chịu lực cản gấp 800 lần so với môi trường không khí. Do vậy giảm bớt lực cản trong bơi lội là một khâu vô cùng quan trọng. Những lực cản chủ yếu trong khi bơi bao gồm lực cản ma sát, lực cản hình dáng, lực cản sóng xoáy và lực cản quán tính. Trong đólực cản ảnh hưởng lớn nhất đối với cơ thể khi bơi là lực cản hình dáng. Động tác kỹ thuật bơi tương đối phức tạp, biến hóa nhiều đồng thời ở mỗi người
6. cũng khác nhau. do vậy rất khó định lượng lực cản ở mỗi người. Nói chung chỉ có phân tính định tính. 6.1. Lực cản ma sát 6.1.1. Khái niệm về lực cản ma sát Do nước có tính bám ính (độ nhớt) nên khi một tấm gỗ phẳng chuyển động trong nước sẽ có một bộ phận nước bám vào mặt phẳng của ván đồng thời dẫn tới hiện tượng ma sát với các lớp nước gần đó hình thành lớp thang tốc độ giảm dần. Khi sát với mặt tấm ván (xem hình 6). Lúc này tổng của lực do nước giự mặt ván lại gọi là lực ma sát. Mặt của tấm ván càng gồ ghề thì diện tích tiếp xúc của nước của ván và tốc độ vận động của nước càng lớn, lực ma sát cũng lớn lên tương ứng. Khi tốc độ vận động của mặt ván đạt đến một mức nhất định thì lực cản sẽ tăng một cách mạnh mẽ. 6.1.2 Lực cản ma sát trong thực tiễn bơi lội Khi bơi lực cản ma sát mà cơ thể phải gánh chịu nhỏ hơn nhiều so với máy bay và tẩu thủy. Song trong thi đấu bơi lội phần thắng bại đội khi chỉ vài phần tăm giây. Bởi vậy giảm nhỏ lực cản của ma sát là một việc hết sức quan trọng. Chọn một chất liệu trơn mỏng để làm mũ bơi và áo bơi, cạo râu, cắt tóc, đều là những biện pháp để giảm nhỏ lực cản ma sát. 6.2. Lực cản hình dạng (lực cản xoáy) 6.2.1. Sự tạo ra lực cản hình dáng và mức độ lớn nhỏ của lực cản hình dạng Lực cản hình dạng là chỉ lực cản được tạo ra bởi sự chênh lệch áp lực giữa mặt chắn phía trước vật thể. Khi vật chuyển động với tốc độ cao. Do phía sau của vật thể tạo ra xoáy nước nên còn gọi là lực cản xoáy. Độ lớn của lực cản hình dáng có quan hệ chặt với hình dạng, diện tích và độ đậm của nước và tỷ lệ với bình phương của tốc độ vận động. Nếu như hình chiếu của hai vật thể và tốc độ vận động của 2 vật thể giống nhau song hình dạng của vật thể lại khác nhau thì lực cản nhỏ nhất là hình thoi còn lớn nhất là hình lõm hai đầu (xem hình 7). Nguyên nhân hình thoi có hệ số lực cản nhỏ là vì tốc độ dòng chảy tương đối ổn định giữa phía trước và phía sau, đồng thời phía sau lại không tạo ra xoáy nước. hệ số lực cản lớn hay nhỏ còn phụ thuộc vào tỷ lệ giữa độ dài chiều dọc và độ dài chiều ngang của vật thể (xem hình 2). Cùng hình dạng lướt nước nhưng hệ số lực cản lớn hay nhỏ còn phụ thuộc vào tốc độ vận động. Khi tốc độ chuyển động vượt qua 1 trị số nhất định đuôi dòng ch3y mở rộng lực cản mà vật phải gánh chịu tăng lên mạnh mẽ. Nếu đem hình dáng lướt nước chuyển đổi quan hệ tỷ lệ giữa độ dài và độ rộng của vật thể (tăng thêm độ dài) thì dòng chảy phía dưới yếu đi lực cản sẽ giảm nhỏ (xem bảng 1). Bảng 1: Bảng hệ số lực cản của tỷ lệ chiều dọc với chiều ngang của vật thể Tỷ lệ chiều dọc với chiều 1 3 5 10 ngang Hệ số lực cản 0,5 0,122 0,059 0,021 Có một số vật thể có đường kính giống nhau nhưng hình dạng khác nhau. nếu tốc độ vận động với tốc độ như nhau. lực cản lớn hay nhỏ lúc này phụ thuộc vào hình dạng phía sau của vật thể. Hình vuông phẳng phía sau và hình lõm phía sau, dòng chảy phía đuôi sẽ mở rộng khu vực xoáy sẽ tăng lên làm tăng tốc độ chuyển đổi dòng nước dẫn tới chênh lệch áp lực trước và sau tăng lên.
7. Điều đó cũng có nghĩa là làm cho lực cản tăng lên rõ rệt. Vật thể cùng hình dáng và chuyển động cùng tốc độ thì lực cản tỷ lệ thuận với diện tích mặt chắn nước. nhưng cũng các vật thể hình dạng khác nhau. có lúc diện tích mặt chắn hơn kém nhau vài chục lần, trong điều kiện tốc độ ngang nhau thì lực cản chúng gánh chịu cũng gần ngang nhau (xem hình 8). 6.2.2. Lực cản hình dáng với kỹ thuật bơi - Về tư thế thân người và chân tay: trong khi bơi tất cả tư thế thân người và động tác tay chân có hướng chuyển động ra trước đều phải cố gắng giảm nhỏ diện tích mặt chắn và tạo thành tư thế hình thoi lướt nước. ví dụ động tác chân bơi ếch khi co chân cẳng chân phải nằm phía sau hình chiếu của đùi, sau khi xuất phát vào lướt nước 2 tay phải duỗi thẳng và khép lại cạnh đầu, 2 chân thẳng khép song song, mũi bàn chân duỗi làm cho toàn bộ cơ thể tạo thành một đường thẳng. Đồng thời nếu toàn bộ cơ thể duỗi thẳng sẽ làm tăng độ dài từ đó giảm hệ số lực cản. Dựa vào các kết quả nghiên cứu của Vloplinko (ở bảng 2), ta có thể thấy góc giữa trục dọc cơ thể với mặt phẳng ngang của nước càng nhỏ thì lực cản càng nhỏ. Bảng 2: Bảng xác định góc nghiêng và lực cản Tư thế lướt nước của thân Tốc độ Lực cản Sự biến đổi trị số bình quân của lực cản khi người (kg) góc nghiêng của cơ thể tăng lên Nằm ngang tư thế lướt nước (thoi) 2 m/s 12,8 Nằm chếch dưới 5o 2 m/s 14,7 Từ 0o đến 5o: cứ tăng 1o thì lực cản tăng 0,38 kg Nằm chếch dưới 18o 2 m/s 19,2 Từ 5o đến 18o: cứ tăng 1o lực cản tăng 0,63 kg Nằm chếch dưới 36o 2 m/s 30,4 Từ 18o đến 36o: cứ tăng 1o lực cản tăng 0,63 kg - Bơi đường thẳng: trong quá trình bơi phải giữ tư thế thân người ổn định động tác 2 tay và 2 chân cân đốp nhịp nhàng để bơi theo một đường thẳng từ đó giảm được lực cản. - Giữ trạng thái cân bằng cơ thể không để vặn vẹo nhấp nhô bằng việc thực hiện động tác thở và tay chân hợp lý. - Các động tác riêng lẻ và phối hợp phải được quy phạm hóa mới có thể giảm được lực cản hình dạng. 6.3. Lực cản do sóng 6.3.1. Sự sản sinh lực cản do sóng Khi lực bên ngoài tác động vào nước, phá vỡ trạng thái cân bằng giữa các phân tử nước, nước bị dồn nén sẽ hình thành các tốc độ chảy lớn nhỏ khác nhau, áp lực to nhỏ khác nhau. do tỷ trọng của nước và không khi có sự khác biệt rất lớn, thế là một bộ phận nước sẽ nhô cao lên mặt nước. phần nước nhô lên cao do tác dụng của trọng lực lại phải trở lại trạng thái ngang bằng trước đó. Cứ thế mà sóng được hình thành. Cơ thể vận động ở trong nước tác dụng động lực liên tục vào nước tạo thành sóng nước bị ép cao lên ở phía trước tạo thành khu vực cao áp đồng thời nước ở khu vực này lại dồn về khu vực áp thấp ở phía sau. do chênh lệch áp lực trước sau mà tạo ra lực cản cho cơ thể. Sóng được truyền đi trong khu vực quanh cơ thể một khoảng rộng 30cm. 6.3.2. Lực cản sóng với kỹ thuật bơi Sự hình thành của sóng là hình thức chuyển đổi của năng lượng nên có ảnh hưởng nhất định đối với tốc độ bơi. Vì vậy nó đã thành chỉ tiêu quan trọng để đánh giá kỹ thuật tốt hay tồi. Để giảm bớt lực cản do sóng trong thực tiễn bơi cần chú ý: