游泳时水面阻力大还是水内阻力大

对比水面游泳和水下游泳,明显能发现水下速度更快。当人把身体完全浸泡在水里时,游蛙泳或自由泳的速度都很快,这是因为这两种泳姿主要依靠身体在水下的动作,此时身体受到的阻力较小,从而允许更快的游进速度。

这是一个普遍的物理现象,水下游泳时人体全身只受到水的阻力,此时的综合阻力比在水面时更小,因此速度能提得更高。而在水面,人体不仅受水阻力,还因推进产生波浪,前高后低的水压差形成兴波阻力,这就像船舶航运中遇到的问题一样。

根据能量守恒定律,水面游泳时,人的力气一部分用于前进克服流体阻力,另一部分被迫用于形成波浪,这部分能量算是浪费了。而在水下,兴波阻力急剧减小几乎可以忽略,绝大部分力量都能用来克服流体阻力推动身体前进,所以水下更快。

兴波阻力会随着前进速度的增加而急剧增大,这意味着单纯用力并不一定游得快。游泳爱好者优化泳姿,不仅能减小流体阻力,还能有效减小兴波阻力,从而提高速度。因此,科学合理的姿势比单纯蛮力更重要,不然力气都花在造浪上了。

游泳时身体与水面的夹角会影响阻力大小。如果姿势不当,前进时的阻力会很大,而且划水的力量还需要分出一部分来产生向上的浮力。相比之下,爬泳的阻力是最小的,但即便爬泳,其阻力也大于完全潜水时的状态。

从物理受力角度分析,水内阻力其实比水面小。因为人在水中是悬浮状态,身体四周都会受到水的压力,这种各个方向的压力分布相对均匀,不像在表面那样受到强烈的单一方向冲击,所以整体受到的综合阻力反而更小。