Vesi: dynamiikkaa ja estetiikkaa y j - MAOL Keski

Vesi: dynamiikkaa
y
ja
j estetiikkaa
Ilkka Keskinen
http://users.jyu.fi/~ikeskine
ilkk k ki @j fi
[email protected]
Liikuntakasvatuksen laitos
Paine
– maan pinnalla yhden ilmakehän paine
– vedessä
d ä paine
i lisääntyy
li ää
yhdellä
hd llä ilmakehällä
il k hällä
jokaista 10 m kohden
– uimarille
i
ill ongelmana
l
eii ole
l paine
i sinänsä
i ä ä vaan
paineen nopea muuttuminen
– korvat,
k
korvatorvi
k
i
– kenellä ongelmia?
– milloin erityisesti?
– mitä voi tehdä?
Arkhimedeen laki
• Veteen upotettuun kappaleeseen kohdistuu
nostava voima, joka on kappaleen
yj y
vesimäärän massan suuruinen
syrjäyttämän
• tätä voimaa kutsutaan nosteeksi
• vedenpinnan
d i
yläpuolella
l
l ll oleviin
l ii
ruumiinosiin ei tietysti kohdistu nostetta
vaan ainoastaan painovoima
Noste: nesteen ominaisuudet
• kelluuko kappale vai ei riippuu:
– nesteen tiheydestä
• vesien tiheyksiä ( kg/m3 )
–
–
–
–
järvivesi
Suomen rannikkovedet
vesi valtamerissä
Kuollut meri
1000
1004
1028
1250
• lähes kaikki kelluvat keuhkot täynnä
y
makeassa
vedessä, merivedessä kaikki
N t kkappaleen
Noste:
l
ominaisuudet
i i d t
• kappaleen tiheys
– tiheämpi vai harvempi kuin nesteen tiheys? ( 1000 ? )
•
•
•
•
•
•
•
ilma
jää
rasvakudos
nainen keskimäärin
mies keskimäärin
lih k d
lihaskudos
luukudos
1,3
920
945
960
980
1060
1800 (vaihtelee)
– ihmisvartalo ei ole tasatiheyksinen
• jalat > < ylävartalo
• keuhkot, rasvakudos, lihakset, luut
• kellunta-asento ei ole välttämättä vaaka-asento
Kellumisasentoja
Osaatko vastata?
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Vaikuttaako keuhkoissa oleva ilmamäärä kellumiseen? Miten? Miksi?
Kumpi
p kelluu paremmin
p
pullero
p
vai laiheliini? Miksi?
Kumpi kelluu paremmin mies vai nainen? Miksi?
Kumpi kelluu paremmin bodari vai ns. jokamies? Miksi?
Kumpi kelluu paremmin kolmiloikkaaja vai uimari? Miksi?
Miksi lapset ja vanhukset kelluvat paremmin kuin ”aikuiset”?
Miksi murrosiän seurauksena poikien kelluvuus huononee ja tyttöjen
paranee?
Kuvaile ihminen joka kelluu huonosti?
Ihmisen kehon osien tiheys ei ole sama. Mitä se tarkoittaa kelluvuuden
kannalta?
Vettä pelkäävät näyttävät kelluvan huonosti.
huonosti Miksi?
Mekaniikan I peruslaki
• Kappale pysyy lepotilassa tai jatkaa
suoraviivaista liikettään tasaisella vauhdilla
ellei mikään muu ulkopuolinen voima
pakota sitä muuttamaan liiketilaansa
Vastus; drag
• helpoin alue parantaa
– uinti,
i i lähtö,
läh ö käännökset
kää ök
– aloittelijoilla eniten ja suuria virheitä
– uimareilla pienetkin virheet tärkeitä: 0,1-0,5 sek
• mitä suurempi
p nopeus
p
sitä suurempi
p vastus
– passive drag
– active drag
Kitka, Muotovastus
• Kitka: kun nopeus kaksinkertaistuu, vastus kaksinkertaistuu
– merkitys:
y vähäinen,, psykologinen?
py
g
– karvojen poisto, haalariuikkarit
– entäs jenkkiuikkarit
• Muotovastus: kun nopeus kaksinkertaistuu vastus kasvaa
p
neliöön
suhteessa nopeuden
– pyörteitä
– mikä on uimarin pparas muoto;; milloin voi käyttää?
y
Etuvastus
• pinta-ala edestä katsottuna
• kun nopeus kaksinkertaistuu vastus kasvaa
suhteessa nopeuden neliöön
• miksi vartalo ei ole uinnissa virtaviivainen ?
• milloin myös esiintyy ?
– startti >> liian nopeasti pintaan
– käännös liuku >> katse eteen, selkä kaarelle
Vastaliikkeet; active drag
• Hidastava vaikutus erittäin suuri
– milloin,
milloin miksi
– uimatyylit
• potkut,
potkut onko hyötyä
– vu, su ,pu
• rinuli
Kysymyksiä
• Virtaviivainen asento on paras kun halutaan
minimoida veden vastus. Minkä vuoksi
j eivät kuitenkaan ui
useat uinnin harrastajat
tässä asennossa?
• Minkä vuoksi virtaviivainen asento vääntyy
pystyksi?
Nopeuden vaihtelu
syklin sisällä
– yritetäänkö lisätä huippunopeutta vai vähentää
vaiheita jjoissa nopeus
p
on alhaisin
– jälkimmäinen vaihtoehto taloudellisempi
– keskinopeus nousee
– liu’utko siis liian kauan
Mekaniikan III peruslaki
• Kun kappale A vaikuttaa kappaleeseen
B tietyllä voimalla,
voimalla vaikuttaa kappale
B kappaleeseen A samansuuruisella,
mutta vastakkaisella voimalla
Työntövoima, propulsive force
• vedot suoraan taaksepäin, jotta päästään eteenpäin
• voiman suuruus riippuu käden (kämmenen)
– nopeudesta
• Voima suhteessa kämmenen nopeuden neliöön
• keskeinen/milloin
– pinta
pinta-alasta
alasta
• kämmen : tasainen levy ei kuppi
• muu käsi:
kä i ranteella
t ll ote
t vedestä,
d tä korkea
k k
kyynärpää
– vedon
d suunnasta
t
Vedon suunta
• pinnasta on mahdoton synnyttää oikeansuuntaista
työntövoimaa eli
– Liu’utus
– Upotus
– Otteenhaku
• Korkea ranne
• Korkea kyynärpää
• jos vedetään heti pinnasta, niin vartalo kääntyy
pystyyn ja / tai jalat hyytyy
Ote vedestä
Työntövoiman ongelmatiikkaa
• mitä nopeammin käsi liikkuu taaksepäin sitä
suurempi vastus
• tekniikka perustuu siis käden taaksepäin
liikkumiseen >> vetopituus ?
– Nopeus = vetotiheys x vetopituus (V= Sr x Sl)
• vesii eii ole
l kappale
k
l
– vesi lähtee liikkeelle; ote luistaa
– hiihtoa huonoilla pitovoiteilla
Työntövoima: kaarevat liikkeet
• Bernoullin laki
• etsittävä uutta liikkumatonta vettä
> kaarevat liikkeet
• anatominen näkökulma
> Kaarevia liikkeitä väkisin: ru, pu
Työntövoima
• kämmenen liikesuunta osittain poikittainen
kulkusuuntaan nähden
– horisontaalinen: lähinnä keskilinjaa kohti:
• INSWEEP
– vertikaalinen: lähinnä ylöspäin:
• UPSWEEP
– kämmen- ja rannekulmat tärkeitä
Työntövoima
• näköharha käden liikkeestä
• suhteessa vartaloon
• suhteessa liikkumattomaan
veteen
Työntövoima
• edelleen ristiriitaisia käsityksiä
– scullingvedot
– Self check: pintaan nousu upoksista
• Summary: voima pitää suunnata
taaksepäin mutta niin että ote pitää eli ei
suoraan
– älä liioittele äSSiä
– vaatii taitoa, tuntumaa veteen = feel the water
Vesi taittaa valoa
• Valo taittuu maskin ja veden rajapinnassa
• veden alla esineet, pohja, pinta tai seinä
y
olevan neljänneksen
j
lähempänä
p
näyttävät
kuin oikeasti ovat
• neljä metriä >> 3 metriä
– ongelma: syvyyssukellus (pohja, pinta)
• kaksi metriä >> 1,5
1 5 metriä
– ongelma: volttikäännös
Kuva: vesi taittaa valoa
Valokuvaus veden alla
• Objektiivin kuvakulma kapenee
• Syvyyden myötä sinisyys lisääntyy
– Lisävalot
• Valo siivilöityy pinnassa
• Vesi kelluttaa objekteja
– Hiukset, hameet, ?
– Kuvaajalle painovyö
• http://users.jyu.fi/~ikeskine/index.html
p
jy
Valokuvia veden alta
Kiitos kuuntelijoille