Vedessä liikkumisesta, osa 2 – Aaltoja!


Kuitataan kitkavastus heti alkuun sanomalla, että se on noista kolmesta veden vastuksen muodoista kilpauinnin kannalta vähiten merkittävä ja kiinnostava. Kitkavastus on seurausta veden ja ihon rajakerroksesta. Mekanismin selittäminen ja ymmärtäminen on hieman oman matemaattisen kompetenssini yläpuolella, mutta käytännössä kyse on veden viskositeetista. Veden virratessa uimarin ohi tarttuu ihoa lähin kerros vesimolekyylejä ihoon kiinni ja virran nopeus on siinä kohtaa nolla. Seuraava molekyylikerros virtaa ihon ohi hieman nopeammin, seuraava taas hieman nopeammin ja niin edelleen, kunnes rajakerros on ylitetty ja vesi virtaa taas normaalisti.

Tätä tarttumista voi havainnollistaa tarkastelemalla jonkin aineen käyttäytymistä, jolla on suurempi viskositeetti kuin vedellä. Tähän tarkoitukseen sopii mainiosti hunaja: Kun hunajapurkkiin laittaa lusikan ja nostaa sen taas pinnalle, on lusikkaan tarttunut paljon hunajaa. Lusikassa oleva hunaja virtaa takaisin purkkiin ensin ulkokerroksista ja sitten vasta sisemmistä kerroksista, jotka tarttuvat lujasti kiinni lusikkaan. Vesi ei ole näin viskoosia tai tarttuvaa, mutta periaate on suunnilleen sama. Kitkavastukselle ei ole oikeastaan tehtävissä muuta, kuin käyttää kisassa kisapukua ja sileää lakkia sekä ajaa ihokarvat pois. Se kasvaa nopeuden kanssa lineaarisesti.

Aaltovastus on toista maata. Sille on paljonkin tehtävissä ja sen ymmärtäminen on tärkeässä roolissa. Uimarit kohtaavat vedessä liikkuessaan kahdenlaisia aaltoja: ulkoisia, eli tuulen tai muiden uimareiden aikaansaamia aaltoja ja sisäisiä, uimarin liikkeellään itse aikaansaamia aaltoja. Ratauinnissa rataköydet vaimentavat suuren osan ulkoisista aalloista, jotka uimari kohtaa. Uimarin itse aikaansaamien aaltojen muodostuminen vie energiaa ja se energia saadaan etenevästä uimarista. Toisin sanoen, osa uimarin liike-energiasta, jonka hän varmasti mielellään käyttäisi eteenpäin menemiseen, käytetään veden nostamiseen painovoimaa vastaan, eli aaltojen muodostamiseen. Aaltovastuksen osuus kokonaisvastuksesta on hieman epäselvä, löytämäni arviot ovat 5-45%, 50% ja 60%, eli siellä 50% hujakoilla liikutaan.

Aaltovastuksen merkityksen huomaa konkreettisesti räpyläuinnin maailmanennätyksistä: Pinnassa edeten (sukellus 15m sallittu kuten uinnissa) räpyläuinnin maailmanennätys 50m matkalla on naisilla 16,94s, kun taas sukeltaen edeten 15,10s. Tuo 1,84s ero 50m matkalla on iso, sukeltaen tehdyn maailmanennätyksen vauhdilla etenisi yli kuusi metriä tuossa ajassa. Aaltovastuksesta tekee vielä erityisen merkittävän sen suhde nopeuteen: Aaltovastus kasvaa nopeuden kuutioon, eli nopeuden kaksinkertaistuessa aaltovastus kahdeksankertaistuu.

Aaltovastuksen vähentämisen tehokkain muoto on, luonnollisesti, sukeltaminen pinnan alla, jolloin aaltoja ei muodostu ja siihen ei näin ollen mene uimarin liike-energiaa. Mutta kuinka syvällä tulisi sukeltaa? Tätä kysymystä on tutkittu muun muassa hinaamalla nukkeja ja ihmisiä eri syvyyksissä liukuasennossa ja mitattu vastuksia. Vaikuttaisi siltä, että 0,5m-1,0m väliseltä käytävältä löytyy hyvä syvyys. Puolen metrin syvyydessä iso osa aaltovastuksesta on kadonnut, metrin syvyydessä käytännössä kaikki.

Sukelluksen syvyydessä täytyy arvioida myös kokonaismatka, koska mitä syvemmälle koukkaa, sen pidempi kokonaismatka tulee uitavaksi ja sukellettavaksi. Lisäksi uimarin tulee miettiä omia vahvuuksiaan: Ovatko delffarini vielä niin nopeat, että niitä kannattaa käyttää usean metrin etenemiseen? Jos vastaus on kyllä, kannattaa varmaankin olla lähempänä tuota metrin syvyyttä, jotta aaltovastus ei vahingossakaan syö vahvojen delffarien vauhtia. Jos vastaus on ei, kannattaa varmaankin tehdä ne pari vauhdinsäilytysdelffaria ponnistuksen jälkeen lähempänä tuota puolta metriä, jotta delffattavaa matkaa ei tule niin paljon ja ponnistuksen vauhti säilyy varmemmin.

Kohtaamme jälleen siis kutkuttavan vaihtokaupan: Pidempi matka sukeltaa, mutta pienempi aaltovastus vai lyhyempi matka sukeltaa, mutta hieman isomman aaltovastuksen kanssa. Tai jotain siltä väliltä. Oleellista on tietää nuo aaltovastuksen periaatteet ja laatia kokonaissuorituksen kannalta paras, omiin vahvuuksiin perustuva taktiikka aaltovastuksen minimoimiseksi.

Kuva 1. Puolen metrin ja metrin välistä löytyy hyvä käytävä sukeltaa. Tarpeetonta oleskelua pinnan aaltokerroksessa tulee välttää tai ainakin tarkoin harkita.

Lähteet:

Bixler, B. S. 2008. Resistance and propulsion. Teoksessa: Swimming: Olympic Handbook of Sports               Medicine, editoijat Stager, J. M., Tanner, D. A. John Wiley & Sons, Incorporated, 2. pianos

Lyttle, A. D., Blanksby, B. A., Elliot, B. C., Lloyd, D. G. 1998. The effect of depth and velocity on                                    drag during the streamlined glide. Journal of Swimming Research 13, 15-22

Naemi, R., Easson, W. J., Sanders, R. H. 2010. Hydrodynamic glide efficiency in swimming. Journal             of Science and Medicine in Sport 13, 444-451

Pease, D. 2012. Wave Drag in Human Swimming. 30th Annual Conference of Biomechanics in                                            Sports – Melbourne 2012

Rushal, B. S., Holt, L. E., Springs, E. J., Cappaert, J. M. 1994. A Re-evaluation of Forces in Swimming.        Journal of Swimming Research 10, 6-30.

Tor, E., Pease, D. L., Ball, K. A. 2015. How Does Drag Affect the Underwater Phase of a Swimming           Start? Journal of Applied Biomechanics 31, 8-12

Vennell, R., Pease, D., Wilson, B. 2006. Wave drag on human swimmers. Journal of Biomechanics                3 664-                      671