Если бы сегодняшние олимпийские пловчихи все еще были отягощены купальными костюмами 1890-х годов, женщины «мчались бы» не иначе как в чулках, шароварах и платье с короткими рукавами.
Кинозвезда и спортсменка Аннет Келлерман смело вышла на пляж в цельном купальнике в 1907 году, чтобы сделать важный шаг к купальным костюмам. Без нее женщины все еще могли бы тонуть, как камни в воде. По крайней мере, при нынешнем темпе они не побили бы мировых рекордов. Келлерман была арестована за свои проблемы.
Перенесемся в 1970-е, когда пловцы-мужчины носили трусы из спандекса размером с обеденные салфетки, следуя идее, что чем меньше материала, тем быстрее время. Теперь купальники снова приближаются к покрытию всего тела, на этот раз пытаясь обновить тело пловца, чтобы оно было лучше, чем тело пловца.
В наши дни честные пловцы пытаются не отыграть круг у соперников, а выиграть с разницей в сотые доли секунды. Для Майкла Фелпса и Милорада Кавича на Олимпийских играх в Пекине это произошло в беге на 100 метров баттерфляем. Фелпс опередил Кавича на 0,01 секунды.
Производители меняют материалы и посадки, а также более тесно сотрудничают с учеными, которые разбираются в гидродинамике, чтобы попытаться обеспечить эту драгоценную сотую секунды. Костюмы, которые теперь звучат как самолеты, свариваются, моделируются на компьютере и испытываются в аэродинамических трубах. Но когда финиши так близки, трудно сказать, в чем разница: костюм, мастерство, психология или случайность.
Вода работает против вас
Если вы когда-нибудь пытались пробежать через бассейн и задыхались, вы знаете, что быстро плыть сложно. Что делает его таким трудным? Вода с ее невидимыми жидкими силами замедляет вас, говорит Стивен Уилкинсон, инженер-гидромеханик НАСА. Так много жидких сил противодействуют вашему движению, что все вместе они называютсяdrag
Самая мощная сила, толкающая вас назад, этосопротивление давления(илисопротивление формы). Когда вы толкаете воду, вода отталкивает вас. Если вы не умеете плавать, вы можете почувствовать сопротивление давлению, высунув руку из окна автомобиля ладонью вертикально к ветру. Ветер будет толкать вашу ладонь назад.
На вас действует большее сопротивление, если вы плаваете на поверхности, а не под водой. Вы вытесняете немного воды, которая движется волной перед вами. «Пока вы постоянно пытаетесь опередить волну, из-за физики проблемы вы никогда этого не сделаете - вы не сможете двигаться достаточно быстро», - говорит Уилкинсон. Стена воды, называемаяволновым сопротивлением, усиливает давление, отталкивая вас назад. Чем ниже вы плаваете, тем выше стена и тем сильнее волновое сопротивление.
Более слабая, но более странная сила - этовязкое сопротивление(также называемоетрение тренияиликожаное сопротивление трения). Когда вы плывете, слой воды прилипает к вашему телу и движется вместе с вами. Дальше вода спокойна. Неподвижная вода притягивает воду, прикрепленную к вам, замедляя вас. Что еще хуже, когда вы отрываете себя и свой слой воды от неподвижной воды, вы создаетеводоворотыВодовороты движутся вокруг вашего тела в виде ореола в несколько сантиметров, называемогопограничный слой Эти водовороты замедляют вас еще больше. Вязкое сопротивление ухудшается с увеличением площади поверхности, которая контактирует с водой, и с тем, насколько хорошо вода прилипает к вам.
Если ваша поверхность шероховатая, тип сопротивления вязкости, который Уилкинсон называетсопротивление шероховатости, также замедляет вас. Трудно провести пальцами по мохнатому ковру, трудно дуть ветру между деревьями и трудно воде течь между волосками на теле. Вода цепляется за вас и замедляет ваше плавание.
Похоже, битва проиграна. Каждый раз, когда вы плывете немного быстрее, ваше сопротивление увеличивается. Как же тогда это делают быстрые пловцы?
Вы становитесь быстрее: короткие пути к лучшим временам
Вы можете контролировать водную суматоху между вами и финишной чертой без специального купальника несколькими способами.
Вы можете снизить сопротивление давлению, контролируя свое положение в воде, говорит инженер НАСА Уилкинсон. Это действительно ваши вертикальные поверхности, то есть те, которые перпендикулярны вашему плаванию, толкают воду. Если вы плавно ныряете, держите свое тело в горизонтальной линии во время плавания и не позволяете ногам провисать, вы многое сделали для уменьшения сопротивления давления. Вода будет сильно давить только на голову, плечи, кончики пальцев и ступни.
Вы можете сократить волновое сопротивление, начиная с погружения.«Вы заметите, что когда пловцы прыгают с блока, они проводят очень много времени под водой», - говорит Уилкинсон. «Под водой у них намного меньше сопротивление, потому что с ними не связана поверхностная волна. Поэтому они попытаются пройти половину пути через бассейн, прежде чем всплывут». Как только вы всплываете, если вы плывете выше в воде, вы толкаете меньшую волну перед собой. «Талантливые от природы пловцы плывут лучше», - говорит Джереми Кипп, помощник тренера по плаванию в Университете Южной Калифорнии.
Кроме того, достань бритвенный набор. Бритье волос на теле сокращает волосы, сглаживая поверхность. С меньшей шероховатостью вода будет легче обтекать вас. (Если вы не Марк Шпиц; тогда вам удастся выиграть семь олимпийских золотых медалей, струя воду через усы.)
Конечно, вы также можете посетить спортзал. По словам Киппа, сильные мышцы живота помогут вам оставаться прямо и держаться выше в воде. С сильной верхней частью тела вы можете меньше беспокоиться о сопротивлении - вы компенсируете это более сильными ударами.
Но если ваша техника и ваше тело в отличной форме, а вы все еще хотите плавать быстрее, то кто-то хочет продать вам купальник.
The Fast-Suite Edge: сжатие и сглаживание
Понятие «быстрого» костюма основано на некоторых предположениях. Во-первых, предполагается, что ваш купальник может не только закрывать вас, не увеличивая сопротивление, но и уменьшать сопротивление. Во-вторых, предполагается, что функции вашего костюма, уменьшающие лобовое сопротивление, помогут вам плавать быстрее, не затрачивая при этом больше энергии или кислорода.
Международный руководящий орган по плаванию, FINA (или Federation Internationale de Nation), одобрил первые комбинезоны для всего тела, которые, как утверждалось, уменьшали сопротивление во время олимпийских испытаний 2000 года. Пловцы носили различные костюмы для тела и ног на Олимпийских играх 2000 и 2004 годов, кульминацией которых стал LZR Racer от Speedo в 2008 году. Speedo утверждает, что это самый быстрый костюм на рынке.
Костюм представляет собой лист тканого спандекса с «очень, очень гладкими» серыми панелями, приклеенными к туловищу, ногам и задней части тела, говорит Джейсон Рэнс, бывший глава отдела исследований и дизайна Speedo и один из LZR. Дизайнеры Racer.
LZR Racer более гладкий, чем волосатая или выбритая кожа, и это одна из причин, по которой Speedo говорит, что лучше втиснуться в костюм, чем плавать в трусах. Гладкость исходит от материалов; Тканый спандекс Speedo имеет «более плоскую структуру», чем вязаный материал, а панели, которые были оптимизированы в аэродинамических трубах НАСА, похожи на «гладкую пленку», - говорит Рэнс. Чтобы сделать костюм более гладким, Speedo сконструировал его из трех кусков ткани, чтобы свести к минимуму швы, и сварил, а не сшил части вместе. Сварка снижает сопротивление вязкости на 6 процентов по сравнению со сшиванием, говорит Рэнс.
Спидо пытался сгладить не только материал костюма, но и самого пловца. Пловцы сложены не как торпеды, а как ухабистые люди. Изгибы их тела и мускулы усиливают сопротивление давлению, которое даже хуже, чем трение в грубом костюме. А в взбаламученной воде кожа и мускулы даже самого энергичного пловца дрожат, увеличивая сопротивление давлению.
Спидо пытался «сгладить шишки и неровности пловца», сделав костюм компрессионным, говорит Рэнс. К тесноте нужно привыкнуть. Speedo проверил использование кислорода пловцами в костюме отчасти для того, чтобы убедиться, что они не «создают такое сильное сжатие, что пловец не может эффективно дышать», - говорит Рэнс. Компания обнаружила, что пловцы нормально дышат в костюме.
Преимущество в быстром костюме: плавающее, но не искусственное
LZR Racer также сжимается с помощью того, что Speedo называет «стабилизатором ядра» - поясом, в котором материал сложен вдвое. По словам тренера Киппа, пловцы используют свои основные мышцы, чтобы найти положение в воде, которое помогает им плавать лучше всего. «Стабилизатор поможет вам легче найти равновесие», - говорит он. Стабилизатор также напоминает пловцам о необходимости задействовать мышцы живота во время длинных забегов, когда через 2-3 минуты мышцы устают.
Несмотря на охват и сжатие, LZR Racer остается легким. Спандекс Speedo весит 100 граммов на квадратный метр, что в четыре раза меньше, чем у стандартного материала для купальников. Спандекс также покрыт водоотталкивающим веществом, поэтому он не удерживает воду, что делает его легче. Рэнс подчеркивает, что костюм не увеличивает плавучесть, но и не заставляет пловцов тонуть.
В смоделированных условиях гонки пловцы проплыли старт, 10-метровый вольный стиль и разворот в костюмах LZR Racer и обычных тренировочных костюмах. По словам Рэнса, они плыли на 4% быстрее и использовали на 5% меньше кислорода в LZR Racer. Так что, по-видимому, они плыли быстрее не потому, что больше работали. Это произошло из-за уменьшения лобового сопротивления, говорит Рэнс.
Шкура акулы вышла из строя
Хотя Speedo Fastskin и Fastskin FS-II были смоделированы по образцу кожи акулы, LZR Racer - нет. Старые костюмы, такие как кожа некоторых акул, имели текстуру с крошечными гребнями, которые отталкивали пограничный слой и его раздражающие водовороты от тела пловца. По словам Рэнса, компания Speedo обнаружила, что супергладкие костюмы приводят к большему общему снижению лобового сопротивления.
Быстрые костюмы имеют значение?
Что-то странное произошло с рекордами по плаванию в 2008 году. Джоэл Стагер, профессор кинезиологии в Университете Индианы в Блумингтоне, провел статистическое исследование мировых рекордов по плаванию с 1970-х годов. Количество побитых мировых рекордов плавно растет, а время рекордов плавно снижается, но, как и ожидалось, оба достигают плато.
2008 год был аномалией, которая ломала кривую. В 2008 году было установлено более 40 рекордов, что вдвое превышает средний показатель за последние 30 лет. Самые быстрые мужчины на 100-метровке вольным стилем на Олимпийских играх в Пекине проплыли в среднем почти на четыре стандартных отклонения быстрее, чем предполагалось.
В феврале и марте 2008 года пловцы установили значительно больше рекордов, чем в эти месяцы за последние 30 лет. Speedo представила LZR Racer в феврале 2008 года. Статистика не была необычной в предыдущие годы, когда были представлены другие быстрые костюмы.
" Тренеры стали лучше. Появилось больше видеоотзывов. Но на самом деле изменился только костюм", - говорит Кипп.
Джейсон Рэнс из Speedo говорит об улучшениях в методах тренировок, таких как высотная подготовка, больше специализированных центров по всему миру, посвященных тренировкам, и о большем количестве пловцов, которые занимаются плаванием на постоянной основе. «Это сочетание факторов, одним из которых стал LZR Racer», - говорит он.
Stager провел тематическое исследование из Японии. В апреле 2008 года на олимпийских испытаниях в Японии ни один пловец не был в LZR Racers. Два месяца спустя на Japan Open пловцы соревновались в LZR Racers в том же бассейне. Пловцы плыли значительно быстрее на Открытом чемпионате, хотя, по-видимому, они стремились к более быстрому результату на испытаниях. Как ни странно, спринтеры прогрессировали значительно больше, чем пловцы на длинные дистанции.
Данные, подобные этим, подтверждают, но далеко не доказывают, что LZR Racer делает пловцов быстрее. Но данные сосредоточены на пловцах, которые уже быстры.
«LZR Racer - это вишенка на торте для спортсменов, достигших вершины мастерства. Он не сделает вас или меня суперзвездами», - говорит Ранс. «Мы всегда говорим детям и, что более важно, их родителям, сосредоточьтесь на том, чтобы погрузить ноги в бассейн и потренироваться в команде по плаванию с тренером».
«Я бы не стал играть в гольф клубами Тайгера Вудса», - добавляет тренер Кипп. «Если вы не изучите основные приемы и не научитесь тренироваться, костюмы вам не помогут».
Продолжайте читать, чтобы узнать больше о спорте и Олимпийских играх.