Hydrodynamika plavání

Hydrodynamika se zabývá pohybem plavce a silami, které jej způsobují. Plavec může ovlivnit odpor vody tím, že poloha jeho těla bude pokud možno co nejvíce vodorovná těsně při hladině vody. Správný tvar plavce při splývání je ve vzpažení s dlaněmi u sebe nebo na sobě. Trup by se neměl prohýbat v bederní části, před provedením se provádí lehký nádech.
Pohyb plavce se řídí Newtonovými pohybovými zákony:
1. Zákon setrvačnosti:
Každé těleso setrvává v klidu nebo rovnoměrném přímočarém pohybu, dokud není přinuceno tento stav změnit působením jiné síly nebo jiného tělesa.
2. Zákon síly:
Zrychlení tělesa je přímosměrné síle a nepřímosměrné hmotnosti tělesa.
3. Zákon akce a reakce:
Každá akce vyvolává stejnou reakci opačného směru, dvě tělesa na sebe působí silami stejné velikosti, ale opačného směru.

Odpor vody:
Každé těleso pohybující se hmotným prostředím, musí ze své dráhy odtlačovat toto prostředí. Tím vzniká tlak na přední stranu tělesa. Při vyšších rychlostech můžou za tělesem vznikat víry a dutiny, tím vzniká za tělesem podtlak. Obě tyto síly dohromady tvoří tvarový odpor prostředí, který je podle třetího Newtonova zákona stejné velikosti a opačného směru jako síla pohánějící těleso.
Tvarový odpor tělesa závisí na jeho tvaru, určujícím tvarový součinitel cd, ploše průmětu tělesa do roviny kolmé na směr pohybu Sd, hustotě vody r a rychlosti pohybu v.
Fd = cd . Sd . ( r . v2 /2 )
kde r . v2 /2…..dynamický tlak vody při rychlosti v.

Při plavání na hladině vytváří plavec před sebou svým pohybem vpřed a kolem sebe jinými pohyby vlny. K tvorbě těchto vln je zapotřebí výdej energie jen je roven vlnovému odporu. Ten při plavání v hloubce značně klesne a to je důvod rychlého plavání pod vodou. Vlnový odpor závisí na velikosti a rychlosti plavce, ukazuje to Froudeho číslo:
Fr = v / g.L
(v….rychlost, g….gravitační zrychlení, L….charakteristický rozměr, např. výška těla) .
Dalším odporem je viskozní tření vody ve vrstvě, které si nese tělo s sebou a kterou nazýváme mezní vrstvou. Tento třecí odpor závisí na velikosti obtékaného povrchu. Velký význam ve snižování tohoto třecího odporu zaujímají plavky a plavecké čepice. Ty mohou díky své tloušťce a hladkému povrchu ovlivňovat nejen třecí ale i tvarový odpor.
Plavec může vytvářet hnací sílu odporem nebo vztlakem zabírající části těla. Plavcova ruka (dlaň) má vůči své zvlněné dráze vhodný úhel náběhu, aby mohla vytvářet vztlak. který by měl směřovat co nejvíce kupředu.