M9 Flüssigkeitsmodi (Schwimmen/Radfahren/Rudern)

Thema

Bei Sportarten, die die Bewegung in einem flüssigen Medium beinhalten, wie Schwimmen, Radfahren, Rudern oder Wasserski, ist der hydrodynamische oder aerodynamische Widerstand, den der Athlet erfährt, im Allgemeinen einer der Hauptfaktoren, die seine Leistung begrenzen.

Beim Schwimmen steigt der aktive Widerstand, den der Schwimmer erfährt, annähernd quadratisch mit seiner Geschwindigkeit an, analog zum aerodynamischen Widerstand, der in einem anderen Modell dieser Reihe beschrieben wird. Seine Größe hängt stark von der Körperposition und der hydrodynamischen Form sowie der Schwimmtechnik ab.

Der Vortrieb des Schwimmers entsteht durch die Interaktion seiner Arme und Beine mit dem Wasser. Gemäß Newtons drittem Gesetz, das ebenfalls in einem anderen Modell dieser Reihe dargestellt wird, übt der Schwimmer Kräfte auf das Wasser aus und erfährt Reaktionskräfte von ihm, die zu seiner Vorwärtsbewegung beitragen. Hand und Arm können als Antriebsflächen fungieren, die gleichzeitig Auftriebs- und Widerstandskomponenten erzeugen, wie in einem anderen Modell dieser Reihe beschrieben, das sich mit dem Auftrieb durch Arm und Hand des Schwimmers befasst.

Beim Radfahren wird bei hohen Geschwindigkeiten ein erheblicher Teil der vom Radfahrer erzeugten Leistung zur Überwindung des Luftwiderstands benötigt, der auch in einem anderen Modell innerhalb dieses Rahmens beschrieben wird. Die Reynolds-Zahl charakterisiert die Strömung um den Körper des Athleten und ermöglicht es, seine Geschwindigkeit, charakteristische Körpermaße und Fluideigenschaften in Beziehung zu setzen. Beim Schwimmen entsprechen typische Reynolds-Zahlen einer Strömung, in der turbulente Effekte vorherrschen und Übergangs- und Ablösungsphänomene um den Körper auftreten können. Auch der Auftrieb spielt im Wasser eine Rolle. Gemäß dem Archimedischen Prinzip beeinflusst die auf den Athleten wirkende Auftriebskraft seine Körperposition und den Kraftaufwand, der zum Überwasserhalten erforderlich ist. Diese Position wiederum verändert den hydrodynamischen Widerstand und somit die für die Bewegung benötigte Leistung. Die Schwimmeffizienz kann als Verhältnis zwischen nutzbarer Vortriebsleistung und der vom Schwimmer erzeugten gesamten mechanischen Leistung ausgedrückt werden, was dem Modell innerhalb dieses Rahmens entspricht, das die nutzbare mechanische Energie mit dem metabolischen Energieverbrauch in Beziehung setzt. Bei gleicher verfügbarer mechanischer Leistung ermöglicht eine Verringerung des hydrodynamischen Widerstands, dass ein größerer Anteil dieser Leistung für die nutzbare Fortbewegung genutzt wird und somit die Schwimmeffizienz erhöht wird.

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