К этому моменту вы уже, конечно, убедились, что фаза подтягивания в плавании должна занять полагающееся ей королевское место, потеснив остальные технические составляющие. Знаю по себе: когда я сделала ставку на подтягивание, то в итоге приняла участие в четырех Олимпиадах. Когда мы плывем, под нами открывается такая глубина, а вместе с ней и такие возможности для развития! Я рада, что мы приближаемся к той части книги, которая поможет нам глубже погрузиться в это удивительное третье измерение.
Прежде чем перейти к нюансам техники подтягивания и советам, как ее развить, необходимо провести небольшую подготовительную работу, которая поможет сложить все части пазла в единую картину. Речь идет о том, чтобы вернуться к теме «Что такое вода», но на этот раз с позиций гидродинамики. Все учебники по технике плавания содержат внушительные разделы, посвященные гидродинамике, особенно в той ее части, которая относится к движущей силе. И именно этот раздел определяет репутацию издания. Это, как правило, самая наукоемкая, сложная для восприятия часть книги, и не всякий читатель способен разобраться в ней.
Скольжение под водой в третьем измерении
Для тренера или спортсмена разобраться в той или иной концепции анализа потоков, паттернов вихрей, сопротивления, подъемной силы – непростая задача. Поэтому читатели обычно тяготеют к тем главам книги, которые более просты для понимания (например о положении тела, вращении бедер, положении головы). Но раз уж я открыла «ящик Пандоры», убедив вас, что подтягивание – самая важная часть гребка, то чувствую себя обязанной изложить вам и теоретические аспекты, относящиеся к движущей силе в плавании, таким образом, чтобы они были не просто понятны, но и помогли взглянуть на наш вид спорта по-новому. Вы поймете, откуда «растут ноги» у большинства советов, которые вы слышите от других спортсменов, тренеров, от парней, которые плавают с вами на одной дорожке в фитнес-клубе и раз за разом вставляют «свои два цента» по поводу того, как лучше выполнять подтягивание. И если вам доводилось слышать по этому поводу, мягко говоря, противоречивую информацию, тому есть причина – парадигма теории движущей силы в плавании за последние годы менялась не один раз. Часто происходит так, что мир плавания только-только начинает привыкать к одной теории, а на ее место приходит другая. Причина – в природе среды, в которой мы состязаемся, то есть воды. Вода все усложняет. В книге «Динамика плавания» (Colwin, Cecil. Swimming Dynamics. Chicago: Masters Press, 1999) Сесил Колвин объясняет это следующим образом:
Что происходит с водой, когда мы плывем? Ответ: это доподлинно неизвестно… Специалисты по биомеханике утверждают, что могут подсчитать значения сил, создаваемых спортсменом в воде, но все эти расчеты строятся исходя из одного условия – «практически неподвижной воды». Однако на воду воздействуют различные силы, она не стоит послушно на месте. Следовательно, и расчеты могут оказаться некорректными, поскольку в их основе лежит механика твердых тел, а не поведение жидкостей.
<…>
Более того, «когда ведущим специалистам по гидродинамике был задан вопрос, можно ли с помощью компьютерного моделирования проанализировать реакцию потоков воды на воздействие движущей силы, развиваемой человеком, они выразили мнение, что быстро изменяющаяся конфигурация тела плывущего человека практически исключает возможность полноценного анализа».
Что это означает для нас? Только то, что мы примем как данность, что движение человека в воде чертовски трудно проанализировать, и перейдем к знакомству с четырьмя основными теориями движущей силы, которые в тот или иной момент преобладали в течение примерно последних пятидесяти лет.
Теории движущей силы
ТРЕТИЙ ЗАКОН НЬЮТОНА (ДО 1960-Х ГОДОВ]
Первое и самое логичное объяснение того, что происходит под водой, базируется на третьем законе Ньютона: тела действуют друг на друга с равными силами, противоположными по направлению. До 1960-х годов теоретики плавания полагали, что рука вместе с кистью работает как весло, которое гребет строго назад, а равным противодействием здесь выступает движение пловца вперед. Все достаточно просто и абсолютно понятно.
Или все же нет?
S-ОБРАЗНЫЙ ГРЕБОК И ЗАКОН БЕРНУЛЛИ [4] (1960 1980-Е ГОДЫ]
В 1960-х годах Джеймс Каунсилмен (тренер Марка Спитца в Университете штата Индиана, человек, считающийся, пожалуй, самым большим новатором в истории плавания) отметил, что кисть пловца движется назад не строго по прямой: у чемпионов по плаванию траектория этого движения напоминает перевернутый вопросительный знак. Многим из нас она известна как S-образная траектория.
Впоследствии от третьего закона Ньютона в качестве теории движущей силы в плавании было решено отказаться. Было высказано утверждение, что с учетом природы гидродинамики перевернутый вопросительный знак – это более логичное объяснение. Фактически теоретики теперь утверждали, что рука не может выполнять подтягивание и отталкивание строго назад, потому что, когда пловец прикладывает силу к воде, она приходит в движение. Как только слои воды сдвигаются (по мере выполнения гребка рукой и предплечьем), значение силы, которая может быть приложена к воде, уже находящейся в движении, уменьшается. Иными словами, третий закон Ньютона действует в отношении сил, прикладываемых к твердым телам, но не очень-то действует в отношении сил, приложенных к жидкостям.
Теория Каунсилмена состояла в том, что пловец, чтобы эффективно прикладывать силу, должен постоянно искать новые «неподвижные» слои воды. В итоге в центре его исследования оказались винтообразные движения при выполнении подтягивания по S-образной траектории. И Каунсилмен, и джентльмен по имени Эрни Маглишо написали буквально целые книги на тему этого открытия, сравнивая эффект вращательного движения в плавании с действием винта самолета и крылом. В книге Маглишо «Плывем быстрее» (Maglischo, Ernie. Swimming Faster. Palo Alto, CA: Mayfield Publishing, 1982) и книге Каунсилмена «Новая наука о плавании» (Counsilman, James. The New Science of Swimming. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1994), содержатся подробные объяснения подъемных сил, сил сопротивления и закона гидродинамики Бернулли применительно к плаванию.
Сесил Колвин в своей книге «Заплыв в 21-е столетие» (Colwin, Cecil. Swimming into the 21st Century. Champaign, IL: Leisure Press, 1992) также признал это открытие:
Исследование Каунсилмена показало, что при плавании всеми стилями подтягивание выполняется не по прямой, а строится на основании коротких винтообразных движений или импульсов, направление которых меняется по мере поперечного движения кисти по криволинейной траектории вдоль линии продвижения пловца вперед.
Но хотя Колвин и был согласен, что кисть действительно выполняет движение по криволинейной траектории, а не по прямой линии, он выдвинул собственную теорию о том, почему гребковое движение кисти обеспечивает движение вперед, указав при этом, как его следует правильно выполнять.
ВИХРЕВАЯ ТЕОРИЯ (С 1990-Х ГОДОВ ПО НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ]
Колвин ввел в плавание понятие вихревого движения (рис. 4.1). «Что такое вихрь?» – спросите вы. Я задалась тем же вопросом. К счастью для нас, Колвин довольно подробно описал это явление в уже упоминавшейся книге «Динамика плавания»:
Вихрь – это масса жидкости, вращающаяся вокруг своей оси … Вихрь – это форма кинетической энергии, энергии движения. А «сбегающие» вихри представляют собой энергию, которую генерирует пловец и передает воде. Фактически, когда вы смотрите на вихри, образованные в воде в результате движений пловца, вы на самом деле видите тягу, созданную пловцом … Вихри часто становятся видимыми для наблюдателя, находящегося под водой, когда пловец движется на огромной скорости и при гребке захватывает воздух …
В 1984 г. я представил материалы своего исследования, посвященного значению вихревых потоков для гребка в плавании. Позже я был удивлен, когда узнал, что специалисты в области биомеханики называют мой отчет «вихревой теорией тяги». Это не теория, а научный факт – другого способа создания тяги в жидкой среде не существует.
Без сопротивления, образованного в результате завихрения в жидкости, мы не смогли бы создавать силу тяги. Это утверждение справедливо как для человека, так и для океанского лайнера. На самом деле движущая сила в жидкой среде в любой форме, независимо от того, создается ли она рыбой, насекомым или кем-то иным, зависит от сил сопротивления, создаваемых вихрями.
Рис. 4.1. Серия вихрей, образованных ударами ног пловца
Колвин первым предложил наиболее рациональное объяснение движущей силы в плавании, объединив учение о вихрях с собственными наблюдениями с бортика бассейна. Одним из результатов его работы стало интересное описание, как пловец ощущает потоки воды на разных фазах гребка, а также объяснение того, как пловцу развить в себе способность успешно «формировать потоки».
ТРЕТИЙ ЗАКОН НЬЮТОНА И ДИАГОНАЛЬНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ (С 2000-х ГОДОВ ПО НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ]
Наконец, последнее исследование принадлежит Эрни Маглишо; в нем он возвращается назад в 1960-е. В своей книге «Плывем быстрее всех» (Maglischo, Ernie. Swimming Fastest. Champaign, IL: Human Kinetics, 2003) он отказывается от собственных взглядов 1982 г. Тогда в книге «Плывем быстрее» для обоснования эффективности винтообразного движения он использовал аналогию винта и крыла самолета, акцентируя внимание на подъемной силе, лобовом сопротивлении и законе Бернулли. Причина, по которой Маглишо решил отказаться от своей предыдущей теории, такова: на крыле самолета имеется некий пограничный слой воздуха, которого нет на человеческой руке, и этот пограничный слой является критическим в определении того, будет ли действовать закон Бернулли. Таким образом, объяснение, что человеческая рука (вместе с кистью) действует подобно винту или крылу самолета, оказалось несостоятельным.
Вот отрывок из книги Маглишо 2003 г., в котором он отказывается от своей предыдущей теории и комментирует позицию Колвина в части вихревой теории создания движущей силы:
В настоящее время я полагаю, что часть информации по вопросу механики гребка, приведенная мной в предыдущих изданиях, была неверной. Данная редакция книги в первую очередь ставит цель исправить эту информацию. Я считаю достаточно убедительными доказательства того, что принцип Бернулли неприменим в плавании. Я также полагаю, что данные, имеющиеся на сегодняшний день, не подтверждают идею о том, что тяга есть результат формирования и отрыва вихрей. По моему мнению, третий закон движения, сформулированный Ньютоном, является наиболее вероятным объяснением движущей силы, развиваемой пловцом.
Далее Маглишо пишет: «Я считаю, что действие по отталкиванию воды в обратном направлении на протяжении преобладающей части времени и создает тягу, придающую телу пловца ускорение». Ключевые слова здесь – «преобладающая часть времени». Маглишо не возвращается «бумерангом» к теории 1960-х, основанной на третьем законе Ньютона. Он полагает, что в игре по-прежнему участвуют подъемная сила, сила сопротивления и что отталкивание имеет диагональную составляющую.
Оставайтесь с нами – мы уже заканчиваем с теоретическими рассуждениями Маглишо. Он учел предыдущие ошибки и неопределенность того, как воздействует на воду наше подтягивание, и высказался так: «Хотя я принял именно эту теорию движущей силы после нескольких лет исследований, не могу гарантировать, что это корректное во всех отношениях объяснение механизма создания тяги человеком. Однако в настоящее время данное объяснение представляется наиболее логичным».
Несмотря на заявление Эрни и тот факт, что наука признает ограниченность собственных знаний, в каждой из вышеописанных теорий содержатся очень важные подсказки, которые мы можем применить в бассейне. Мы выхватим отдельные фрагменты из той огромной работы, которую проделали Маглишо, Каунсилмен и Колвин, и применим их для создания красивого и мощного гребка.
Выводы
1. Ученые пока не в полной мере изучили движущие силы, создаваемые пловцом.
2. Четыре основные теории движущей силы, главенствовавшие в разные периоды времени на протяжении последних шестидесяти лет, базировались на следующих законах и принципах:
– третий закон Ньютона: для продвижения вперед отталкиваем воду строго назад;
– сила подъема, сила сопротивления и закон Бернулли: применяем S-образную траекторию для нахождения невозмущенных слоев воды;
– вихревая теория создания тяги: завихрение жидкости генерирует силу сопротивления. Формируйте потоки воды;
– третий закон Ньютона с диагональной составляющей: отталкиваем воду назад с учетом диагональной составляющей.
3. Каждая из теорий дает ответы на вопрос, как взаимодействовать с водой, чтобы создавать необходимую движущую силу.