WHY... 游泳的物理原理. 臺北市景文高中 體育科教學 運動科學 葉秋玲.

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1 WHY... 游泳的物理原理. 臺北市景文高中 體育科教學 運動科學 葉秋玲

2 前言-游泳的歷史 人類為了在大自然中求生存，在史前時期就有了游泳事蹟。當時不是為了運動，而是為了捕魚、渡河、避開猛獸襲擊，甚至遇上海難時能自救的生存之道。

3 前言-游泳的歷史 早期的游泳活動，被視為上流社會人士、貴族子女教育及士兵訓練的一個重要課程。古代許多民族，如埃及、亞述、希臘和羅馬都非常重視游泳技巧，並將游泳當做軍事訓練項目。

4 前言-游泳的歷史 直至十八世紀末期，各階級有更多機會參與，游泳才開始受到重視，成為一種普及的活動。

5 前言-游泳的歷史 最初的游泳競賽並無游法上的分類，大多使用蛙式 (breast stroke)。後來隨著仰式 (back stroke)、自由式 (crawl) 和蝶式 (butter-fly stroke) 的相繼發展而納入正式比賽項目。在1964年的東京奧運會中開始增設四式的混合賽。

6 前言-游泳的歷史 游泳 是奧林匹克運動會中的主要項目之一

7 前言-游泳池的演進 早期的泳池大都很小很髒，一旦水池的水變得渾濁，就沒有人願意前來。醫生們都將泳池衛生視為威脅健康的重大問題。
1909年 RAYBURN在KANSAS發明了一個有滾動輪子排水功能的泳池從此髒水和污染的問題得到了改善。 隔年KANSAS YMCA增建了第一個濾水系統泳池，之後泳池的衛生問題獲得解決。

8 世界首座民眾教學游泳池 美國 Detroit YMCA 1907年

9 游泳的物理原理. 阿基米得原理－漂浮定律

10 身體置於比其重的水中，身體將會浮起來 1. 右列的圖示說明： 一個男孩跳入水槽中 一開始他先沈下去 然後慢慢的就浮出水面。

11 阿基米得原理－漂浮定律 2. 問：槽中的某些水怎麼了？ 答:某些水濺出來了，且流到下方秤上。

12 阿基米得原理－漂浮定律 說明：注意水的重量是33公斤， 比男孩的身體多出3公斤 的重量，所以男孩浮起來 了，也就是說他可以浮出
水面的的身體重量是3公斤 水的重量 公斤 減掉 男孩的體重 公斤 3公斤

13 阿基米得原理－漂浮定律 3. 問：假如你是那個男孩，你喜歡身體的那3公斤露出水面？ （臉、鼻子和 嘴巴）

14 阿基米得原理－漂浮定律 4. 問：比較一個60公斤的人可浮於水中和60 公斤的石頭卻沈下去的差別何在？

15 阿基米得原理－漂浮定律 答: 石頭比人的身體更紮實即密度較大，而且 人的身體有充滿空氣的空間（肺），以及很柔軟的部份，如脂肪。

16 阿基米得原理－漂浮定律 說明：哪一種人比較紮實或密度大就像石頭一樣，胖的或瘦的？
（瘦的人。因此瘦的人比較浮不起來，為他的脂肪比較密實就像石頭一樣。）

17 阿基米得原理－漂浮定律 5. 問：但是仍然有很多瘦的人很會漂浮，為什麼呢？ 答:（因為他們的肺容量）

18 牛頓第三運動定律－反作用力原理 每一個動作都會有一個相反且同樣大小的作用力

19 牛頓第三運動定律－反作用力原理 這項原理如何應用於游泳上？ （假如你在水中往後推，你將會往前行；假如你往下推，你將 會往上升。）

20 阿基米得原理 - 體積 1. 問：哪一個體積會比較大 60公斤的人或 60公斤的石頭？
阿基米得原理 - 體積 1. 問：哪一個體積會比較大 60公斤的人或 60公斤的石頭？ （人是比較大的 也就是有比較多 的體積，所以能 推開更多的水。）

21 “Diet.” 一個父親問他的小兒子”當你長得像我一樣大時你想作什麼”
阿基米得原理 - 體積 2. 問：誰的體積較大－胖的或瘦的人 （胖的人其體積較大，可以排開較多的水，所以他比瘦的人更容易浮起來。） "And what will you do when you grow up to be as big as me?" asked the father of his little son. “Diet.” 一個父親問他的小兒子”當你長得像我一樣大時你想作什麼” 小兒子直接回答 ”減肥”

22 浮力中心 當肺部充滿空氣時，胸部將會是身體最具有浮力的部份。

23 浮力中心 問：你是否曾經試著在你的手指上，縱向或橫向的平衡一枝筆或一支棍子？ （筆或棍子在你手上達到平衡的地方，即是它的重心。）

24 浮力中心 2. 問：站在地上時，人的重心在哪裡？是在頭部、腳上、或介於兩者之間？ （重心點大約在臀部的地方。）

25 浮力中心 3. 說明：在水中，身體並不是以其中重心點在轉動，而是以其浮力的中心點，也就是身體最輕的部份在轉動。

26 浮力中心 4. 問：身體那裡是浮力中心點呢？ （是在胸部，因為那裡是肺部所在，當肺部充滿空氣時，整個身體的重量會變的很輕，而那兒即是身體最具有浮力的部份。）

27 你累了嗎？休息一下 某天牛頓、阿基米得、布希在公園裡散步時看見路中間有坨東西"看起來像便便！"
牛頓...說 “我最好檢查一下” 他彎下腰深吸了一口氣 "聞起來像便便！" 阿基米得...走上前去把手指插進去感覺 "摸起來像便便" 他說。 布希…戳了一下放進嘴裡然後說 "嘗起來也像便便！" 三個人終於鬆了口氣說 "幸好我們沒有踩到它!"

28 協調的移動 當你在練習某項游法時，最有效的方法就是以同樣的速率及同樣的方式，同時移動你的手臂與腿部。

29 協調的移動 問：當在練習基本的自由式時，你是如何移動你的手臂及腿部？
（當在練習基本的自由式時，你必須學習用同樣的速率及同樣的方式，同時移動你的手及手臂。你的手從你的側面開始，然後將其帶至你的肩膀處，並保持手肘彎曲，接著把你的手朝向外，慢慢地移至肩膀上方，最後將你的手拉向下回到身體的側邊。而當你的手及手臂在做這些動作時，你的腿部及腳也同樣很忙，你的腳要鉤起來，讓你的腳踝能指向你的腳趾。）

30 協調的移動 2. 問：這些游法讓你在水中移動的如何？ （快且平穩）

31 協調的移動 3. 問：為什麼用同樣的速率及同樣的方式，同時移動手臂及腿部是很重要的？
（當用同樣的速率及同樣的方式移動時，會讓拍擊的效率更高。）

32 協調的移動 4. 問：假如你以不同的速率及不同的方式，移動身體的兩側游泳時，將會發生什麼事？
（這樣的游法是古怪的、不平衡的，且游泳的人可能一點也移動不了，或者繞著圓圈打轉，或斜的移動。）

33 阻力 水比空氣更密實且阻力更大，水會減慢移動的速度，但仍能讓游泳者移動。

34 阻力 1. 問：在空氣或水中移動，哪一個較容易？ （在游泳池中及岸上走動，發覺在空氣中移動較容易，因為在水中其阻力較大。）

35 阻力 2. 問：游泳者要如何才能降低水的阻力？ （改善身體在水中的位置）

36 阻力 3. 問：什麼樣的姿勢才適合游泳呢？ （在水中去體驗和證實，將身體保持流線型及相同的水平，會減少水的阻力，可自行體驗在水中游泳時，身體保持流線型、身體頃斜、腿部較低等等...不同姿勢的差別。）

37 阻力 4. 問：還有什麼可以用來減低水的阻力？ （保持身體在同一個方向移動，而不是左右的移動；讓身體表面積愈小，水的阻力就會愈小，移動就更有效率。）

38 槓桿原理 抗力臂愈短，所能提起的東西愈重。

39 你累了嗎？休息一下 某生提出「到底打人與被打有什麼不同﹖」請教於各老師。 英文老師：「在文法上，打人是主動式，被打是被動式。」 歷史老師：「打人是侵略者，被打是受害者。」 理化老師：「打人是施力，被打是抗力。」 訓導主任：「各記大過一支。」

40 槓桿原理 1. 說明：觀摩好的游泳者游仰蛙及俯蛙，看看其手肘是如何彎曲的。

41 槓桿原理 2. 問：為何游泳時彎曲手肘是很重要的？ （手臂彎曲能讓你在水中推或拉更容易。）

42 槓桿原理 3. 嘗試伸直手臂去拿起一張凳子，然後再彎曲手臂試一次。 問：為什麼當手臂彎曲時拿起凳子較容易呢？
（手臂彎曲時抗力臂較短，可提起的重量較多。）

43 牛頓的第一運動定律… 慣性定律 物體是動者恆動，靜者恆靜。

44 牛頓的第一運動定律… 慣性定律 問：要推動一輛車子由靜止啟動或使其保持運動狀態，何者需要施給較大的力量？ （讓車子由靜止啟動時）

45 牛頓的第一運動定律… 慣性定律 2. 問：何時靜止中的物體會開始移動？
（當施予外力時；一進行等速直線運動的物體會一直保持直線運動的狀態，直到施予外力時才會改變。）

46 牛頓的第一運動定律… 慣性定律 3. 問：在游泳比賽時，為何輕彈式地迴轉是很重要的？
（因為輕彈式的迴轉，可以將停下來迴轉時，所造成的動量損失降到最低，並可保持身體繼續前進。）

47 牛頓的第一運動定律… 慣性定律 4. 何時運動中的物體會停止呢？
（當物體受到外力時；在直線上運動的物體，其移動的速度與其所受外力成正比。且愈小的物體移動的愈快；愈大的物體移動的愈慢。）

48 牛頓的加速定律 物體改變速度的比例與其施予的外力有關。

49 牛頓的加速定律 問：當你用力或輕輕的推動一物體，何者會使物體移動的較快或較慢？
（愈用力推，所施予的力量就愈大，物體移動的就愈快。你可以用玩具卡車、小盒子等去試試看。）

50 牛頓的加速定律 2. 問：當你推動一物體時，其所移動的方向是否與你施力的方向一致？ （是的，其所移動的方向與施力的方向相同。）

51 牛頓的加速定律 3. 這條定律如何幫助你游的更好呢？
（施力時必須注意，施力與動作是在同一直線上互相平行的，例如，蛙泳時的手臂動作，當力量與整個身體的中線平行時，游起來會更快速且更有力。）

52 個人體格的差異性 1. 問：你是否看過頂尖或奧林匹克游泳選手游蛙式、捷泳、仰泳呢？這些游泳選手的游法是否與你我一模一樣呢？
（不，是不一樣的。每一位傑出的游泳者都有其獨特的方式。）

53 個人體格的差異性 2. 問：模仿奧林匹克游泳選手的游泳方式是好的方法嗎？
（不見得。一旦你知道游泳方法的構成，就應該將其調整為適合自己體能及身體狀況的游法，游泳的人其游泳方式並不相同，且也不可能和其他人的游法一模一樣。）

54 THE END