|
|
|
| در شکل A1 شناگرى را که در وضعيت افقى و غوطه‌ور در سطح آب است ملاحظه مى‌کنيد چون او در اين وضعيت به‌طور متعادل روى آب قرار گرفته است، بايد حاصل جمع نيروهاى وارده بر او در هر جهت برابر با صفر باشد. در جهت عمودى (اين مطلب در تعيين اينکه آيا جسمى به حال غوطه‌ور در روى آب در مى‌آيد و يا در آن فرو مى‌رود بسيار مهم است) نيروهاى عمل‌‌کننده را وزن بدن شناگر و هرگونه نيروى ديگرى که آب بر بدن او وارد مى‌کند تشکيل مى‌دهند. بنابراين به‌طور وضوح، برآيند نيروهاى عمودى به طرف بالا (که نيروى شناور خوانده مى‌شود) که آب بر او وارد مى‌کند بايد برابر با مقدار وزن بدن شناگر باشد اين نتيجه‌گيرى ساده ما را به مرحلهٔ تعيين قابليت شناورى جسم رهنمون مى‌گردد. به سخن ديگر هرگاه وزن بدن بيشتر از نيروى شناور که آب به‌وجود آورده است باشد آن جسم در آب فرو مى‌رود و چنانچه وزن جسم بيشتر نباشد به حالت غوطه‌ور در سطح آب باقى مى‌ماند. به بيان رياضيات، يک جسم موقعى شناور مى‌شود که: بيشينهٔ نيروى شناور ≥ وزن جسم باشد.
|
|
|
|
|
| با توجه به اينکه بيشينهٔ شناور در آب به‌طور آشکار از اهميت خاصى (در تعيين اينکه آيا آن جسم در آب غوطه‌ور مى‌باشد يا نه) برخوردار مى‌باشد بسيار بجا و مناسب خواهد بود تا نحوهٔ تنظيم و ادارهٔ اين نيروها و مقدار آن را مورد آزمايش قرار دهيم.
|
|
| وقتى شناگر به حالت درازکش بر روى آب در مى‌آيد، مقدارى از آب را از جاى خود بيرون کرده، به کنار هُل مى‌دهد. پيش از اينکه اين امر اتفاق بيافتد، مقدار آب جابجا شده تحت تأثير نيروهاى وارده، بر آن به حالت متعادل درمى‌آيد. در جهت عمودي، اين نيروها شامل وزن بدن و نيروى شناور که توسط آب زير بدن به شناگر وارد شده است مى‌گردند و چون آب در وضع متعادل قرار دارد اين دو نيرو از نظر مقدار و اندازه مساوى هستند (شکل A2). حالا وقتى که شناگر حالت درازکش را به خود گرفت او هيچ‌گونه عمل مؤثرى را براى تغيير حالت آبى که در زير آب جابجا شده است انجام نمى‌دهد و در نتيجه نيرويى که اين آب به بدن او وارد مى‌کند کاملاً مشابه آنچه قبلاً بر آب جابجا شده وارد شده است مى‌باشد (شکل A3) به سخن ديگر شناگر يک نيروى شناور را که مقدار آن برابر با اندازهٔ وزن آب جابجا شده مى‌باشد تحمل مى‌کند (برابرى نيروى شناور با وزن آب جابجا شده اولين‌بار به‌وسيلهٔ ارشميدس موقعى که مشغول حمام کردن بود کشف و سپس تحت عنوان قانون ارشميدس به‌طور وسيع شناخته شد).
|
|
|
|
|
|
|
|
| بيشينهٔ حجم آبى که شناگر مى‌تواند آن را جابجا کند مساوى با حجم بدن او مى‌باشد. اين بيشينهٔ جابجايى موقعى رخ مى‌دهد که شناگر به‌طور کامل در آب فرو رود. محدوديت در حجم آبى که مى‌توان جابجا نمود مرز حد نهايى مقدار نيروى شناور وارده بر بدن را مشخص مى‌کند بيشينهٔ نيروى شناور از نظر اندازه برابر با وزن آب هم‌حجم بدن شناگر مى‌باشد.
|
|
| وزن مخصوص (Specific Gravity)
|
|
| وضعيت اصلى تعيين‌کنندهٔ غوطه‌ور شدن يک جسم را مى‌توان به شکل زير تکرار کرد:
|
|
| يک جسم موقعى در حال غوطه‌ور باقى مى‌ماند که:
|
|
| وزن آب هم‌حجم آب ≥ وزن جسم
|
|
| باشد. طبق معادلات رياضى مى‌توان طرفين يک معادله را بر مقدار ثابت و مساوى تقسيم کرد بنابراين، فرض کنيد طرفين يک معادله بر وزن آب هم‌حجم آن تقسيم مى‌شود در اين صورت نتيجه به شرح زير در مى‌آيد:
|
|
| ۱≥وزن آب هم‌حجم آن / وزن جسم
|
|
| کسر سمت چپ معادلهٔ ۱≥وزن آب هم‌حجم آن / وزن جسم به‌عنوان وزن مخصوص يک جسم شناخته شده است و همان‌طورى که به‌سادگى مى‌توان حدس زد ضابطهٔ مفيدى براى اندازه‌گيرى درجهٔ شناورى يک جسم مى‌باشد.
|
|
| عوامل تعيين‌کنندهٔ وزن مخصوص بدن مقدار زيادى از ابهامات را در رابطه با اينکه چرا برخى افراد به‌راحتى در آب غوطه‌ور شده و بعضى ديگر در انجام اين عمل نااميد مى‌شوند برطرف نموده و موجبات روشن شدن موضوع را فراهم مى‌نمايد. وزن مخصوص بدن انسان و يا هر جسم ديگرى به‌وسيلهٔ ترکيب و ساخت فيزيکى آن تعيين مى‌شود. چون بدن انسان از بافت‌هاى مختلف ساخته شده است (استخوان، عضله، چربي، و غيره) و چون هريک از بافت‌هاى مذکور خود داراى وزن مخصوص و متفاوتى مى‌باشند بنابراين مقدار و نسبت هريک از بافت‌ها در ساخت کلى بدن و در نتيجه در قابليت شناورى او مؤثر هستند. اگر بدن محتوى مقدار زيادى چربى باشد که به‌طور نسبى سبک مى‌باشد (۸/۰ ≈ وزن مخصوص چربي) چنين فردى به‌مراتب بهتر مى‌تواند در مقام مقايسه با کسى که باريک و عضلانى (-/۱ ≈ وزن مخصوص عضله) و يا سنگين و استخوان (-/۱ تا ۵/۱ وزن مخصوص استخوان) مى‌باشد در آب غوطه‌ور شود.
|
|
| اهميت ترکيب و ساختمان بدن انسان در تعيين وزن مخصوص او در نتيجهٔ قابليت شناورى او به طرق گوناگون انعکاس پيدا مى‌کند:
|
|
| ۱. حجم هواى داخل شُش‌ها اثر زيادى بر روى او مى‌گذارد. هرگاه شخصى نفس عميق بکشد و حجم قابل توجهى به مقدار هواى دَم خود که به‌طور طبيعى وارد شُش‌هاى آدمى مى‌شود بيافزايد و در نتيجه حجم قفسهٔ سينه و از اين طريق حجم بدن خود را زياد کند افزايش وزن او در مقايسه با افزايش حجم بدنش قابل اغماض مى‌باشد (وزن مخصوص هوا به‌طور عادى در حدود ۰۰۱۲/۰ است که در واقع بسيار کم مى‌باشد). در معادلهٔ وزن مخصوص چنين ملاحظه مى‌شود که صورت کسر در معنى بدون تغيير باقى‌مانده ليکن مخرج کسر به‌طور چشمگيرى اضافه شده است و اثر عمومى تنفس عميق باعث کاهش عمدهٔ وزن مخصوص بدن شناگر شده و قابليت شناورى او را افزايش داده است. برعکس هرگاه شخصى هواى داخل سينهٔ خود را در عمل بازدم با فشار خارج سازد وزن مخصوص بدن او زياد شده، متقابلاً قابليت شناورى او کم مى‌شود.
|
|
| با وجود اينکه مردان و زنان اغلب با انجام تنفس عميق بر روى آب شناور مى‌شوند ليکن مردان بيشتر در آب فرو مى‌روند مگر اينکه هواى داخل شُش‌هاى آنها زيادتر از هواى باقى‌مانده از حرکت بازدم باشد.
|
|
| ۲. با تغيير تناسب نسبت‌هاى بافت‌ها در اثر گذشت عمر، وزن مخصوص بدن انسان و قابليت شناورى او نيز تغيير پيدا مى‌کند. به‌طور عادى هرقدر شخص به ابتدا و انتهاى دورهٔ زندگى نزديک‌تر باشد، با احتمال بيشتر وزن مخصوص بدن او به اندازهٔ کافى و لازم براى شناورى در آب پائين نبوده و شايد به اندازه‌اى نباشد که به او اجازه دهد تا به‌راحتى در آب شناور شود.
|
|
| ۳. زنان داراى چربى نسبى بيشترى در مقايسه با مردان مى‌باشند لذا وزن مخصوص بدن آنها کمتر از مردان بوده و در نتيجه به احتمال قوى قابليت شناورى آنان در آب بيشتر از مردان است.
|
|
| ۴. مطالعات انجام شده بر روى ساخت جسمى شناگران قهرمان نشان داده شده که عموماً اين افراد در مقام مقايسه با قهرمانان اکثر رشته‌هاى ورزشى ديگر در ساختمان بدن خود به مقدار جزئى چربى بيشترى دارا مى‌باشند.
|
