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遊泳中のスイマーにかかる抵抗を推定する方法を開発 ―スイマーの抵抗は泳速の3乗に比例する―

Image by Sergey Nivens/Shutterstock



筑波大学体育系の高木英树教授と东京工业大学工学院の中岛求教授らの研究グループは、筑波大学の実験用回流水槽を用いて、クロール、背泳ぎなど、泳法を限定することなく、任意の速度で泳いでいるスイマーに作用する抵抗力を精度良く推定する方法を、世界で初めて开発することに成功しました。これまでは、体を一直线に伸ばした姿势时の静的抵抗や、上肢だけでクロールを行うプル泳时の动的抵抗を测定する方法は存在しましたが、泳法や泳速に制限を加えることなく、実际に泳いでいるスイマーの抵抗(自己推进时抵抗)を测定する方法は确立されていませんでした。

本研究では、従来とは全く异なる方法を採用することで、自己推进时抵抗の推定を可能としました。その结果、クロールで泳ぐスイマーに働く抵抗力は、これまで泳速の2乗に比例すると考えられていましたが、実は约3乗に比例して増加することが判明しました。



図1 自己推进时抵抗计测システムの概要 まずスイマーに対し、任意の流速(U1)に设定された回流水槽内で、一定の位置に留まってクロール泳を行うよう指示し、その际の腕の回転频度(テンポ)を记忆させる。その后、前后方向からワイヤーによって固定された状态で、先に记忆させたテンポを再现、维持しながらクロール泳を行わせる。次に回流水槽の流速(U)をU1より速くしたり、遅くしたり変化させながら、前后のワイヤーに生じる张力を测定する。この时、流速がU <U1の场合には、スイマーが発挥する推进力は受ける抵抗を上回るので、前方に进もうとする力が生じ、后のワイヤーに张力がかかる。一方、流速がU >U1の场合には、逆にスイマーが発挥する推进力は受ける抵抗を下回るので、后方に押し戻される力が生じ、前のワイヤーに张力がかかる。流速Uを8~9段阶で増减させ、それぞれの段阶における前后のワイヤーにかかる张力の平均値を求め、その回帰曲线からU1で泳いた时の自己推进时抵抗を推定する。

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