Номер 2, страница 258 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Параграф 3.15. Сила сопротивления при движении тел в жидкостях и газах. Глава 3. Силы в механике. Динамика - номер 2, страница 258.

Условие.

2. Каким образом учитываются проявления жидкого трения при подготовке спортсменов-пловцов к соревнованиям?

Решение.

Решение

При подготовке спортсменов-пловцов к соревнованиям проявления жидкого трения (гидродинамического сопротивления) учитываются комплексно, так как уменьшение сопротивления является одним из ключевых способов увеличения скорости. Сила сопротивления воды, действующая на пловца, зависит от нескольких факторов и может быть выражена общей формулой: $F_D = \frac{1}{2} C_D \rho A v^2$, где $C_D$ – коэффициент сопротивления, $\rho$ – плотность воды, $A$ – площадь поперечного сечения тела, $v$ – скорость пловца. Усилия тренеров и спортсменов направлены на минимизацию коэффициента $C_D$ и площади $A$. Это достигается следующими способами:

Оптимизация техники плавания

Это самый важный аспект в борьбе с сопротивлением воды. Во-первых, спортсменов учат сохранять обтекаемость (streamlining), то есть занимать в воде максимально горизонтальное и вытянутое положение. Это позволяет уменьшить площадь поперечного сечения ($A$), которая противостоит потоку воды, и снизить лобовое сопротивление (сопротивление формы). Например, после старта и поворотов пловцы длительное время скользят под водой в идеально вытянутой позиции "стрелочка". Во-вторых, постоянно совершенствуется эффективность движений. Техника гребков руками и ударов ногами оттачивается, чтобы создавать максимальную движущую силу при минимальном тормозящем эффекте. Лишние движения создают турбулентность и увеличивают сопротивление. В-третьих, работа ведется над минимизацией волнового сопротивления. При движении у поверхности воды образуются волны, на создание которых тратится энергия. Правильная техника с минимальными вертикальными колебаниями тела и подъемом головы для вдоха помогает уменьшить этот вид сопротивления.

Использование специальной экипировки

Современные технологии предоставляют спортсменам экипировку, специально разработанную для снижения трения. К ней относятся стартовые гидрокостюмы из материалов с низким коэффициентом трения и водоотталкивающими свойствами. Такие костюмы сглаживают поверхность тела и за счет компрессии придают ему более обтекаемую форму. Также используются гладкие силиконовые плавательные шапочки, которые скрывают волосы, и очки, имеющие обтекаемый, низкопрофильный дизайн для минимизации сопротивления.

Специальная подготовка тела

Одним из традиционных методов подготовки является бритье всего тела перед ответственными стартами. Это делается для уменьшения вязкого (поверхностного) трения, так как гладкая кожа создает меньшее сопротивление, чем кожа с волосяным покровом. Хотя физический выигрыш может показаться незначительным, в профессиональном спорте, где победителя определяют сотые доли секунды, этот фактор играет роль. Кроме того, считается, что бритье обостряет "чувство воды", позволяя спортсмену лучше контролировать свои движения.

Ответ: Проявления жидкого трения при подготовке пловцов учитываются через комплексный подход, включающий в себя: оттачивание техники плавания для придания телу максимально обтекаемой формы и выполнения эффективных движений; использование специальной высокотехнологичной экипировки (гидрокостюмы, шапочки, очки), снижающей сопротивление; специальную подготовку тела, в частности, бритье для уменьшения поверхностного трения.