Sólin
Rís 09:06 • sest 17:16
Tunglið
Rís 06:24 • Sest 16:46
Flóð
Árdegis: 05:17 • Síðdegis: 17:24
Fjara
Árdegis: 11:24 • Síðdegis: 23:36
Sundmenn ferðast hraðar undir yfirborði vatns er þeir hreyfa fótleggi sína (eingöngu), líkt og sporður fisks, heldur en þegar þeir synda notandi bæði hendur og fótleggi. Þegar menn synda, þá geta þeir myndað meiri kraft með bæði höndum og fótum. Er mótstaðan eða núningskrafturinn meiri við yfirborðið, heldur en í kafi? Af hverju er þetta svona?Sundmenn hafa tvær leiðir til að auka hraðann. Þeir geta annað hvort aukið aflið sem þeir nota til að knýja sig áfram gegnum vatnið eða minnkað vatnsmótstöðuna. Seinni kosturinn er mun skynsamlegri og í þessu svari verður útskýrt hvers vegna. Þá verður ljóst hvers vegna sundmenn ferðast hraðar undir yfirborði vatns, jafnvel þótt þeir noti eingöngu fótleggi. Til að auka aflið eða afköstin gæti sundmaðurinn til dæmis aukið tíðni sundtaka. Gallinn við þá aðferð er sá að orkunotkun í vatni eykst eins og tíðni sundtakanna í þriðja veldi. Það þýðir að ef sundmaðurinn tvöfaldar hraða handanna í gegnum vatnið þarf hann að nota átta sinnum meiri orku. Hann myndi því þreytast fjótt og synda hægar fyrir vikið. Ef tíðni sundtakanna er aukin styttast sundtökin óhjákvæmilega um leið en það er gagnstætt því sem flest önnur dýr í náttúrunni gera. Hestar auka til dæmis hraðann með því að lengja hvert skref en ekki endilega með því að fjölga skrefum á sekúndu.
Aðalmótstaðan sem sundmenn glíma við er svokallaður öldudragi sem verður við vatnsyfirborðið. Þegar synt er í yfirborðinu myndast öldur og það kostar orku. Sundmaðurinn neyðir vatnsmassa fyrir framan sig til að rísa upp á móti þyngdaraflinu og orkan sem þarf til þess kemur öll frá sundmanninum sjálfum svo að öldurnar stela í raun orku sem gæti nýst í eitthvað gagnlegra. Yfirborðsspenna kemur hér einnig við sögu og gerir öldurnar "dýrari" en ella. En það er ekki nóg með að öldurnar steli orku frá sundmanninum heldur eru áhrifin meiri eftir því sem hann fer hraðar. Aftur eykst öldudragi eins og hraðinn í þriðja veldi og verður verri ef sundmaðurinn gerir einhverjar skrykkjóttar eða ójafnar hreyfingar því þá aukast öldurnar og enn meiri orka fer til spillis. Vegna alls þessa gagnast það ekkert að hamast meira til að auka hraðann. Meiri hamagangur þýðir bara meiri öldugangur en ekki meiri hraði. Skynsamlega leiðin til að auka hraðann er að minnka mótstöðuna og auka nýtnina. Vatn er 773 sinnum þéttara en loft og þess vegna er vatnsmótstaða mun meiri en loftmótstaða og mótstaðan skiptir miklu meira máli í sundi en til dæmis í spretthlaupi. Hákarlar geta synt eins hratt og raun ber vitni meðal annars vegna þess hvað þeir eru straumlínulagaðir og vegna þess að skrápurinn er "hannaður" til að minnka núning. Örsmáar raufar í skrápnum koma í veg fyrir hvirflamyndun en hvirflarnir kosta orku alveg eins og öldurnar. Til að minnka mótstöðuna grípa margir keppnismenn til þess ráðs að raka af sér líkamshárin eða bera á sig olíu. Framleiðendur sundfata hafa líka lagt sitt af mörkum, eins og sást á síðustu Ólympíuleikum. Keppendur eru nú farnir að synda í sérsaumuðum sundbúningum en ekki hefðbundnum sundskýlum eða sundbolum. Þessir sundbúningar eru gerðir úr sérstöku efni sem líkir eftir hákarlaskráp og hefur mun minni mótstöðu en mannshörund, jafnvel þótt það sé rakað eða olíuborið. En þótt mótstaðan sé versti óvinur sundmannsinns er hún samt nauðsynleg því annars kæmist hann ekkert áfram. Samkvæmt þriðja lögmáli Newtons verkar gagnkraftur gegn hverjum krafti og það útskýrir hvernig sundmaður knýr sig áfram í gegnum vatnið. Sundmaðurinn ýtir vatninu aftur fyrir sig og vatnið bregst við þessum krafti með gagnkrafti sem ýtir honum áfram. Galdurinn við góða sundtækni er því að nýta sem mest af mótstöðunni til að komst áfram en ekki afturábak. Sund er ein af elstu keppnisíþróttunum. Eins og í öðrum íþróttum eru framfarir í sundi á undanförnum árum að mestu leyti tilkomnar vegna aukins skilnings á eðlisfræðinni bak við íþróttina. Þessar framfarir hafa gert nútímasundköppum kleift að synda hraðar en áður var talið mögulegt. Til að gera sundkeppni skemmtilegri er nú bannað að synda meira en 15 m í kafi eftir stungu eða snúning í skriðsundi, flugsundi og baksundi. Reglurnar fyrir bringusund eru heldur flóknari en þær banna í raun fleiri en eitt kafsundstak. Árið 1956 setti Japaninn Masaru Furukawa ólympíumet í bringusundi með því að synda 75% leiðarinnar í kafi. Hann var eftir það kallaður ósýnilegi maðurinn af augljósum ástæðum. Þegar kafsund var bannað bættust þrjár sekúndur við heimsmetið á einni nóttu. Að lokum er rétt að draga saman aðalatriðin til að svara spurningunni. Þegar synt er undir vatnsyfirborðinu myndast minni öldur svo að meira af orkunni fer í að knýja sundmanninn áfram. Auk þess hefur sundmaðurinn hendur fyrir framan höfuðið til að kjúfa vatnið og minnkar þannig mótstöðuna. Það skiptir meira máli hvernig sundmaðurinn nýtir orkuna heldur en hvað hann notar mikið af henni. Þess vegna geta góðir sundmenn farið mun hraðar í kafi heldur en í vatnsyfirborðinu. Frekara lesefni á Vísindavefnum:
- Hvernig er hægt að láta hvítu kúluna fara aðra leið en lituðu kúlurnar þegar hún fer ofan í holu á biljarðborði? eftir Emelíu Eiríksdóttur
- Hvað eru margar holur á golfkúlum? eftir Örn Helgason
- Hvernig getur fótbolti eða golfkúla sveigt til hægri eða vinstri á fluginu? eftir Þorstein Vilhjálmsson
- Geta hástökkvarar stokkið hærra ef þeir eru hátt yfir sjávarmáli? eftir Þorstein Vilhjálmsson
