理论篇之 与阻力的相爱相杀

创作立场声明：明白原理、百益无害。

“老哥，我先走了！”

上图是去年发生的一起“自杀”事件，当事人准备高空跳水，由于未经过专业训练，也不知道高空跳水的危险性，临跳前的一句“老哥，我先走了”一语成谶，为之感到惋惜的同时，更值得我们反思。（关于本事件 李永乐老师（B站直接搜索即可）有专门的讲解，推荐观看。）

最近几年，各类水上综艺层出不穷，火爆的背后，隐藏着人们常识的缺失。今天，就从最基本的常识开始，由浅入深，讲一讲游泳背后鲜有人知的力学真相。

一、身体平衡与沉浮

平衡取决于浮心与重心的相对位置，而沉浮取决于身体的平均密度。

浮心和重心的相对位置可以通过改变人体姿势改变，身体舒展并拢，两臂夹住头伸直并拢，是最快速使身体平衡的方法。

人的身体密度近似与水密度，但并不是恒定不变的，由于人体的肺部可以贮存空气，当人吸满气时，平均密度减小，就可以轻而易举的浮出水面，肺活量体重比值大的人，会更容易浮起。因此，平时游泳就要养成大口吸气的习惯，有助于漂浮的同时也锻炼了心肺功能，提高肺活量，慢慢就会成为了自然浮选手。

生活在陆地的人类会本能地认为站立是安全的，但事实并非如此，在水中，俯（仰）卧漂浮才是最安全的姿势，溺水者直立身体上下挣扎，不仅不利于换气，还会加速耗尽氧气，无异于自寻死路。当遇到险情时，平复心态，憋气漂浮，寻求换气时机，大口换气，如此循环直到险情消失或者慢慢游向安全地带。对于初学者，这种习惯上的变化，是学习游泳的重点、难点。

二、关于水阻力

水密度是空气密度的800倍，水阻力是空气阻力的800倍，来看下图：

开枪打自己，没谁了

但是没问题，因为他是物理学家

大鲨鱼奥尼尔身高2米16体重147KG，篮板下无人能挡，下水却比不过身高193cm的菲尔普斯。再强壮的人，在水阻力目前通通得给我停住。

三、水阻力有哪些？

水阻力分为：摩擦阻力、波浪阻力、形状阻力

1、摩擦阻力

摩擦阻力也叫体表摩擦阻力，顾名思义就是你的皮和水摩擦产生的阻力，只要你在水中运动，摩擦阻力就会产生，但它消耗的能量是三种阻力里最小的。

从微观上讲，摩擦阻力的产生是身体表面分子与水分子碰撞引起的，因此，摩擦阻力的大小受体表面积、游进速度、表面粗糙程度决定，表面越光滑、表面积越小、摩擦阻力越小。

我们常说的“鲨鱼皮”并不是鲨鱼的皮，而是一种复合材料，在穿着时不仅要剃光体毛，还要挤出所有泳衣内的气泡，类似手机贴膜一样，把全身都覆盖上鲨鱼皮；不仅如此，鲨鱼皮还非常紧，这样做的目的就是为了最大限度使表面光滑并使表面积减小，从而减小摩擦阻力。2008年北京奥运会游泳项目的运动员几乎全面装备全身鲨鱼皮，但由于技术壁垒过高，影响奥运会公平、公正、公开的原则，全身鲨鱼皮被国际泳联在2009年BAN掉了。国际比赛目前所穿泳衣是特殊纺织材料所制，近似鲨鱼皮但不是鲨鱼皮。此外，全身泳衣不等于鲨鱼皮，即便是，售价也十分感人。

特别说明，无论老式鲨鱼皮还是新式鲨鱼皮，带来的提升对于普通人来说都微乎其微，只有在达到人类极限时，鲨鱼皮的功效才会显现。而且，目前的竞赛泳皮（衣）虽然不是鲨鱼皮，依然紧到怀疑人生，不是为比赛出成绩，谁想受那罪？

二、破浪阻力

破浪阻力：当一个物体通过水面，或在接近水面的位置，延水平面较快速运动时，由于波浪所产生的一种阻力。低速游，波浪阻力最小；高速游，破浪阻力第二，摩擦阻力最小。

水上乐园造浪池在造浪时，浪来了的那种力量，就是波浪阻力。当你逆浪而上时，你会感觉到比以往都困难。当然，在静水泳池你不会感觉到那么明显的阻力，但它依然存在。举个例子，当你对面游过来一个蛙泳或者蝶泳人士，会有明显的停滞感，这就是波浪阻力。这种阻力不仅仅是别人施加给你的，自己也可以给自己施加，因为有浪就有阻力，只是大小不同而已。比如，蛙泳身体出水后胸前的浪，就是自己给自己制造的，一样是阻力，一样影响速度；自由泳手入水如果拍水过重，造出浪也是阻力…

浪是水面的能量传递形式，水位越深，波浪越少，波浪阻力也就越小。利用这一原理，很多运动员出发后不及时出水，而是在水下潜泳更长距离，气不够才出水，就是为了减小阻力，从而提高成绩，因此，国际泳联修改了规则，规定所有泳姿的潜水距离不能超过15米（以头出水为标准），为了最大化的利用此规则，菲尔普斯在所有比赛中均比其他运动员晚出水3米（约潜水12米左右），这3米的潜水差距不仅减阻加速，还节省了体力，为菲尔普斯奠定传奇的基础。不得不说，细节决定成败。

避免波浪阻力的办法很简单：避免造浪即可。具体方式有：手入水不拍水，斜切入水；身体不要过分起伏，以免造浪（蝶泳，蛙泳）；出发时尽可能保持流线型潜水，不要过深（不好出水）也不要过浅（减阻效果不明显），水下30cm到50cm即可。对于普通爱好者，波浪阻力不会造成太大影响，稍加注意即可。比赛时不要急于出水，有奇效。

水下动作慢不等于速度慢

三、形状阻力

永远是三种阻力里最大的阻力，也是对你游泳产生重要影响的阻力。形状阻力，通俗的讲，就是因身体形状、姿势产生的阻力，包括你的漂浮姿势，游进姿势等所有在水中的姿势。这种阻力不可能避免，只能减小。影响形状阻力的因素就是正面面积，也就是正视图的面积。

为了尽可能减小这种阻力，专业蛙泳手划水范围要尽可能小，膝盖尽可能内收；自由泳和仰泳尽可能保持躯干笔直，核心收紧，漂浮水面；蝶泳身体起伏尽可能小，这些都是为了减小正面面积，获得最大速度的手段。

鱼类经过千百万年的进化，身体形状、鳞片以及尾鳍，分别减小那种阻力，想必大家已经心里有数了。此外，在观看游泳比赛时，为何要潜水、为何要游直线、为何要穿鲨鱼皮、为何要……也都能用上面的知识一一解答。

在平时游泳时，你是否也注意到了自己为何使了劲，还走得慢。可以说90%的人，在对形状阻力的规避上出了问题，尤其是自由泳和仰泳。你是否在蛇形游、是否没有漂浮、游进时核心是否收紧……有些问题不需要教练，明白原理后，自己就可以改正。

专业队员对于形状阻力和波浪阻力的规避已经达到极致，所以摩擦阻力的规避才有性价比，对于我们普通爱好者来说，先规避形状阻力再去减小波浪阻力才是王道。

完美流线型规避形状阻力

以上是游泳对阻力的杀，下面是游泳对阻力的爱

一、阻力推进力

根据牛顿第三定律，你打我等于我打你，你推水等于水推你。关于阻力推进力，就可以理解为：对形状阻力以及牛顿第三定律的正面利用。

对于划水动作，保持手形五指并拢并始终垂直于正方向，是最理想的推进力最大化模型，但由于生理结构限制，无法保证全程都是理想模型，因此，自由泳划水动作从"S"形划水改进为直臂高肘直线划水，效率会更高。（具体会在自由泳部分详细讲。）

抓水掌的设计目的也是为了帮助我们找到最佳划水角度，提高推进力，前一文章中有介绍，没有看过的朋友可以去看看。

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二、升力推进力（难点）

说到升力，第一反应是阻力推进力在纵方向的应用，或者通俗的讲就是向下推水产生升力，其实不全对。由于手臂划水不是直线路径（侧视），我们可以将划水的力（斜向下）分解为横向推进力和向上的升力推进力。蝶泳的身体出水就是这种升力推进力的应用，而非简单的向下压水产生升力。简单的向下压水，把过多的力量分配给升力，使得向前的推进力减小，同时过多的升力使身体出水过高，过高的身体致使过深的入水，又增大形状阻力，更加阻碍前进。因此，漂浮动作的真正意义并不完全是减小形状阻力，更好的身体位置，有助于减小对升力推进力的需求，从而分配更多力量给 横向推进力 ，漂浮这一基本功对游泳的影响可见一斑，尤其对于力量不足的朋友来说，作用更加明显。

合力（虚线）和分力（实线）

快艇为什么可以在静水水面弹跳？因为快艇在起步后，螺旋桨动力强劲，使船身倾斜，推力方向自然不平行于水面，就会有升力推进力，必然地会弹跳。如果有浪，波浪阻力一旦介入，弹跳效果会更明显。如果是质量轻的皮艇，弹跳会更加更加剧烈（脑补海军陆战队抢滩登陆时的画面）。

综上，说游泳是与阻力的相爱相杀一点不过分。游泳，就是阻力最小化、动力最大化的一系列动作集合，所有动作的根本目的都可以追溯至此。

我们明白了原理，就不会盲目，还可以以此鉴别真伪。对于大众游泳，我们不需要追求极致的技术，但明白基本原理后，完全可以根据录像，自我改进动作，达到自身技术最大化。

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