游泳与流体力学
伯努利原理的应用
伯努利原理的应用伯努利原理是流体力学中的基本原理之一，它描述了在流体中存在速度和压力之间的物理关系。
伯努利原理最早由瑞士物理学家丹尼尔·伯努利（Daniel Bernoulli）于1738年提出，并成为流体力学研究和应用的重要工具。
伯努利原理的应用涉及到多个领域，包括空气动力学、流体机械、空气动力学、气象学等等。
本文将重点介绍几个典型的伯努利原理应用。
1.飞行原理伯努利原理在航空领域具有重要的应用。
在飞机起飞和飞行过程中，引擎产生的推力和机翼产生的升力都需要通过伯努利原理来解释。
当飞机在高速飞行过程中，机翼上方的曲率较大，气流速度较快，根据伯努利原理，该处气流的压强低于机翼下方，从而产生升力。
这就是飞机在空中能够飞行的原理之一2.水力学应用伯努利原理在水利工程中也有广泛的应用。
例如在水泵和水流的输送管道中，根据伯努利原理可以计算流体在管道中的流速、压力等参数，帮助设计和优化水力系统。
此外，在水力发电站中，通过控制水流和叶轮的结构，可以合理利用伯努利原理来提高水轮机的效率，增加发电量。
3.喷气推进原理伯努利原理也被广泛应用于喷气推进器的研发和设计中。
在喷气发动机中，通过将空气加速进入喷嘴空间内，并将它们加热和强力喷出，产生的反冲力推动飞机前进。
而这正是根据伯努利原理，通过加速空气流体的速度，使得空气的压力降低。
这个原理同样也适用于其他喷射装置，如喷水器、火箭等。
4.游泳运动游泳运动中的起步技巧也可以通过伯努利原理来解释。
游泳运动员在起跳入水时，会先将身体迅速推入水中，然后在水面下方挥臂蹬腿，推动身体向前。
而当运动员身体快速进入水中时，水流速度加快，根据伯努利原理，该处水流的压强会下降，从而产生向前的推力，帮助游泳运动员更快地前进。
总结起来，伯努利原理具有广泛的应用领域，涵盖了航空、水力学、喷气推进、运动等不同领域。
通过理解和应用伯努利原理，可以帮助我们更好地设计和优化相关的系统和装置，提高其效率和性能。
小学：《探索游泳项目中的运动力学》教学案例
《探索游泳工程中的运动力学》——授课教学案例分析一、案例背景游泳，是中学体育的其中一项运动。
游泳时，由于水的压力、阻力、浮力和较低水温的作用，是人体的各局部器官都得到锻炼。
经常游泳锻炼能改善体温调节力，以适应外界气温变化的需要。
本工程设置程参考《义务教育中学体育课程标准》，知识点涵盖中学体育中的游泳相关知识。
采用PBL教学法，让学生分组测验，将科技与体育相结合，在实验中探索游泳阻力的相关力学知识。
二、学情分析：中学生在体育相关的学习，不仅是对运动技术的学习，更应该对运动原理进行探索。
”通过本课程的学习，学生喜爱运动，积极主动地参与运动；学会体育与健康学习和锻炼，增强科学精神、创新意识和体育实践能力；树立健康观念，形成健康文明生活方式；遵守体育道德规范和行为准那么，塑造良好的体育品格，发扬体育精神，增强社会责任感和规那么意识。
运动能力、健康行为、体育品德3个方面学科核心素养协调和全面开展，培养学生在未来开展中应具备的体育与健康的正确价值观念、必备品格与关键能力，形成乐观开朗、积极进取、充满活力的人生态度，身心健康、体魄强健，为新时代健康文明生活做好准备」因此，本节课针对九年级学生结合STEAM教育优势，将体育教育与科技探索相融合，探索游泳背后的运动力学知识，通过小组合作的新颖环节，激发学生对体育学科的好奇心和积极性，对本次课程形成很好的理解。
三、课程目标Science：熟悉水性；了解运动力学概念。
Technology：会使用平板电脑，结合尺子、方形物体等工具。
Engineering： /解游泳中的运动力学原理。
Mathematics：学会进行阻力测试。
认知收获：熟悉水性，了解游泳带来的运动原理；了解摩擦阻力和压差阻力等知识。
能力收获：学会动手操作和类比分析，能够打破常规思维解决问题，培养小组学习分工合作意识等。
I 实践测试五、课程实施1.课前准备游泳有关的资料（孙杨比赛）；在平板电脑上进行记录；身体监测仪。
游泳与流体力学 ppt课件
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水的粘滞性
• 定义
抵抗两层流体相对滑动或剪切变形的性质
• 成因
分子间相互吸引作用，在流体力学中称为“内聚力”
• 影响
水对人有附着力
运动慢的流层对运动快的流层施以阻滞力
水对运动中人有阻力
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水的密度
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水的流动性
•利
人体相对自由
•弊
人在水中得不到固定支撑
大部分动作冲量都转移到水的
✓头肩部受到水的阻力
✓收腿时，大腿受到水 的阻力
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6
蛙泳腿
划水阶段分析
1978年 国际第三届游泳生物力学讨论会
升力系数 手掌后掠角度 手掌倾斜角度
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蛙泳腿
划水阶段分析
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8
蛙泳腿
划水阶段分析
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9
蛙泳腿
收腿阶段分析
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蛙泳腿
蹬夹水阶段分析
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流动上去
人的动作冲量被流体的流动性
所吸纳、抵耗与分散
难以在水中爆发式用力
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水的不可压缩性
• 水在每增加一个大气压时仅缩小1／20000 • 人下水后排开水，下表面入水更深，压强更大，产
生的压力更大，上下表面的压力差构成浮力 • 水的不可压缩性产生的综合效应是给予物体浮力
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游泳
与
流体力学
3100101267夏懿
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1
2012 LONDON
男子400米自由泳 男子1500米自由泳
流体力学阻力计算公式
流体力学阻力计算公式嘿，咱今天来聊聊流体力学阻力计算公式这事儿。
先来说说啥是流体力学阻力。
你想想，当一个物体在流体（像水、空气这些）中移动的时候，是不是会感觉到有一股力量在阻碍它前进？这股阻碍的力量就是流体力学阻力啦。
那流体力学阻力计算公式到底是啥呢？常见的有这么几种，比如斯托克斯公式。
这个公式在处理小颗粒在黏性流体中缓慢运动时就很有用。
咱来具体看看这个公式是怎么回事。
斯托克斯公式表示为：$F = 6\pi\eta rv$ 。
这里的$F$ 就是阻力，$\eta$ 是流体的黏度，$r$ 是颗粒的半径，$v$ 是颗粒的速度。
举个例子哈，就说咱们在水里游泳。
当你慢慢游的时候，水对你的阻力相对就小一些。
可要是你使劲扑腾，游得飞快，那阻力就一下子变大了。
这就跟速度$v$ 有关系。
再比如说，一个小沙子在水里移动，因为沙子颗粒小，所以阻力也和大石子在水里的阻力不一样，这就是半径 $r$ 的影响。
还有一种情况，比如飞机在空气中飞行。
飞机的外形设计就对阻力有很大影响。
如果飞机的外形很光滑，流线型很好，那空气阻力就会小一些。
要是外形设计得不好，有很多突出的部分，那阻力可就大了去了。
我记得有一次，我去参加一个科学展览。
那里有一个关于流体力学的展示台，展示了不同形状的物体在风道中受到的阻力。
有一个圆圆的球，还有一个奇形怪状、棱角分明的物体。
当风从风道吹过去的时候，那个圆球受到的阻力明显比那个形状奇怪的物体小很多。
工作人员就给我们解释，这就是因为物体的形状不同，导致与流体的接触面积和流动方式不一样，从而阻力大小也不同。
在实际生活中，流体力学阻力计算公式的应用那可太广泛了。
比如说汽车的设计，工程师们就得考虑怎么让汽车的外形减少空气阻力，这样不仅能让车跑得更快，还能节省燃料。
还有管道里液体的流动，得计算阻力来确定需要多大的压力才能让液体顺利通过。
总之，流体力学阻力计算公式虽然看起来有点复杂，但它在我们的生活中可是发挥着大作用呢。
试论游泳对身体的益处
试论游泳对身体的益处作者：王炼来源：《体育时空·上半月》2013年第07期中图分类号：G861 文献标识：A 文章编号：1009-9328（2013）07-000-01摘要众所周知，生命在于运动，而运动的方式很多，但游泳与其他运动不同，它不像其他运动那样单调、紧迫、技巧，而是一种凭借人体自身力量在水中的运动过程，并根据个人体能可快可慢、可紧可松。
游泳是一项有氧运动，也是唯一一项从头至脚都能得到锻炼的运动。
游泳不仅深受年轻人的喜爱，也非常适用于老年人锻炼，还可作为医疗康复的辅助治疗。
关键词游泳身体素质健康一、游泳的益处根据流体力学速度与阻力平方成正比的定律，人体在水中的运动速度如果增加两倍，阻力就会增加4倍，困此，泳速越快，阻力就越大，越能刺激大脑皮层，反射性地调动更多的肌肉群运动起来，这就促使全身的肌肉得到了统一有序的锻炼，尤其是胸大肌、三角肌、肱三头肌和上半身的背部肌肉群。
同时，游泳属于周期性的运动方式，紧张和松弛有节律地交相替换，常此以往，肌肉便会变得柔软、坚韧而富有弹性。
（一）游泳能够提高心肺功能。
游泳时，人俯卧在水中。
由于水的浮力，人在水中的体重只有几公斤，人在陆上活动时，所有的器官要支撑比在水中多很多的重量。
相比之下，游泳时的负荷量远比陆上活动对人体的刺激小，平卧在水中还可以减少血液循环系统的阻力和支撑器官的负荷，游泳时各种姿势都要求脊柱充分伸展，对防止驼背和脊柱侧弯的效果是很好的。
（二）游泳还能增加呼吸系统的机能，游泳时人的胸腔和腹部都受到水的压力，游泳时胸部承受的压力为120-150牛顿，给呼吸带来了困难，长期的游泳锻炼，可以使呼吸深度增加，肺活量提高。
优秀游泳运动员的肺活量可达5000-7000毫升，而一般健康男子在3500毫升左右。
（三）游泳还能有效地提高和改善人的心血管系统的机能，尤其是从小参加游泳锻炼，可以促进心血管系统的发育，这一点是其它运动项目不可替代的，人从平卧状态到静止站立，由于重力对血液的作用，在腿部静脉中积聚起来的血液约达600毫升，于是心动容积减少，这时机体只好通过加快心动频率以保持心脏每分钟的血输出量。
流体力学在游泳池的运用 - 同济大学材料科学与工程学院
流体力学在游泳池的运用054290 卢婷女子动画物理学中，研究流体宏观运动的这部分力学，称为流体力学。
它分为流体静力学和流体动力学两部分。
流体静力学研究流体平衡时力的宏观状态和规律，其主要内容有比重、液体内部压强、浮力和阿基米德定律等。
众所周知水的一条最为重要的自然属性──水是一种流体。
接下来就分析一下流体力学在游泳池的运用。
流体动力学告诉我们：游泳运动取决于二个基本因素∶我们施加的推进力和我们遭遇到的阻力或者是障碍力。
不管我们如何使自己保持身体的流线型，阻力都是难以克服的。
这就是说全凭力气游泳并不会使你成为游泳好手，然而知道一些物理知识迟早会派上用场的。
首先让我们分析一下水的自然特性第一，关于水的粘滞性流体均具有粘滞性，它产生于分子间相互吸引作用，在流体力学中称为“内聚力”。
粘滞性随温度升高而降低，水的粘滞性在260C时为空气的48倍（水＝0.89×10-3牛顿．秒／米，空气=1.83×10-5牛顿．秒／米）。
水在静止时各方向压力平稳，粘滞性不显示作用，当水受到的外力大于水的内聚力时，水层压力产生变化，水分子间的连结被冲散，由于相互吸引关系产生水层磨擦来对抗外力，直至外力被削弱静止。
外力越大，内聚力被冲散越严重，分子间磨擦现象越激烈。
此即人体或物体在水中运动时构成阻力的根源。
游泳时一切动作都会受制于水粘滞性因素形成的阻力作用，它是水环境中力作用的重要因素之一。
第二，关于水的压力：水有压力。
当人站立在齐胸深的水中，就会明显地感受到水的压力存在。
因为，此时人在水中呼吸变得完全不同于平时在陆上呼吸那样轻松自如，尤其在吸气时感到费力。
这种现象就是水的压力在起作用。
压力指垂直作用于物体表面的力。
单位面积上受到的压力称为压强。
液体内部向任何方向都有压强。
在同一深度，向各个方向的压强都相等。
深度增加压强也随着增加。
液体内部某处的压强p等于那里的深度h跟液体的密度ρ和重力加速g的乘积。
即P＝ρgh。
流体力学的研究方法
理论分析方法
理论分析的一般过程是：建立力学模型，用物理学基本定律推导流体力学数学方程，用数学方法 求解方程，检验和解释求解结果。理论分析结果能揭示流动的内在规律，具有普遍适用性，但分析范 围有限。
数值方法
数值研究的一般过程是：对流体力学数学方程作简化和数值离散化，编制程序作数值计算，将计 算结果与实验结果比较。
元计算秉承中国科学院数学与系统科学研究院有限元自动生成核心技术（曾获中科院科技进 步二等奖、国家科技进步二等奖），通过自身不懈的努力与完善，形成一系列范围广泛，目前有国内外专业客户300余家，涉及美、加、日、韩、澳、德、 新等国，遍布石油化工、土木建筑、电磁电子、国防军工、装备制造、航空航天……等多个领域。
首先，基础研究非常重要，打好基础对人的一生成长、成就至关重要，同时我们也要注意知 识的广度和交叉性。阿基米德能编写出《论浮体》这本书与他扎实的力学和数学功底是分不开的， 伯努力和欧拉方程的建立是离不开微积分的推导的 ，更离不开他们在其它学科上的造诣。
其次，我们要有一定的哲学和辩证唯物法的观点，在以后的研究过程中一定不要出现与自然 界的基本规律相矛盾的课题。从古到今很多优秀的人才为永动机等不可实现的东西耗费了大量的 时间和精力，有的甚至是毕生的，但最后一无所获，这一点我是深有体会，因为中学阶段我也曾 构思和制造过永动机。用纯理论推导得出的“达朗贝尔佯谬”这种理论在一些时期也有追随者， 这就是对哲学和大自然的一般规律无知的后果。学好哲学能够从战略上指导我们流体力学的研究。
统计学现在已经发展成一门比较成熟学科，其在量子物理等诸多方面都有十分重大的作用。 我觉得统计学很有可能发展成为一种流体力学分析方式。
元计算科技发展有限公司是一家既年青又悠久的科技型企业。年青是因为她正处在战略重组 后的初创期，悠久是因为她秉承了中国科学院数学研究所在有限元和数值计算方面所开创的光荣 传统。元计算的目标是做强中国人自己的计算技术，做出中国人自己的CAE软件。
高校体育教育专业《游泳》课程教学工作计划
高校体育教育专业《游泳》课程教学工作计划高校体育教育专业《游泳》课程教学工作计划高校体育教育专业《游泳》课程教学工作计划为了保证《游泳》课程教学的顺利进行，提高教学质量，促进学生全面发展，依据《游泳》课程教学大纲指定本计划。
一、说明部分（一）、课程的性质游泳课作为体育专业的一门选修课，共有64学时，在第二学期进行教学。
（二）、课程的目的任务1、培养基层游泳课体育教师和基层游泳教练员，使其具备作为一名体育教师的基本技能，同时增强学生体能。
2、使学生掌握游泳基本理论知识和游泳技术，以及游泳的教学法与训练法，建立正确的体育观念，养成良好的体育行为，提高学生的游泳欣赏水平。
3、培养学生的师德行为，树立学生正确的体育道德观和爱岗敬业的精神，以及培养学生爱国主义和集体主义的思想品德，具有勇敢顽强、团结进取、开拓创新的精神风貌。
（三）、教学要求及教学重点严格依据《大纲》规定的教学内容开展教学，在教学过程中技术部分以蛙泳教学为重点；在技能部分以培养学生游泳课课堂教学组织能力为重点。
二、教学计划本文（一）、教学内容及教学时数分配（见下表）教学内容理论部分实践部分考核与机动总计（二）、教学进度计划1、理论部分教学内容及教学开展时间：理论教学包括六章，在教学的第一至第三周进行，用7学时。
第一章游泳运动简介（1学时）：1.游泳运动的起源和我国古代社会的游泳活动；2.我国游泳运动的发展；3.现代奥运会游泳发展概况；4.游泳运动的特点及锻炼价值；教学时数分配（学时）7534第二章流体力学原理在游泳中的运用（1学时）：1.有关游泳时水的物理特性及流体力学原理；2.游泳时的阻力与推进力；3.合理的游泳技术；第三章竞技游泳技术分析（1学时）：1.蛙泳技术分析；2.爬泳技术分析；3.蝶泳与仰泳技术分析；4.出发与转身技术分析；第四章游泳的教学法与练习方法（2学时）：1.游泳教学的特点和教学过程；2.游泳动作教学的方法和顺序；3.游泳教学的组织与进行；4.水中健身；第五章游泳安全卫生常识及游泳救护（1学时）：1.游泳的安全卫生常识；2.简易医药设备及使用常识；3.游泳常见的疾病及其预防和处理；4、游泳救护方法（直接救护、间接救护）第六章游泳竞赛组织与裁判法（1学时）：1.游泳场地设施；2.游泳竞赛的组织；3.游泳竞赛裁判法；2、实践部分教学内容及教学开展时间：实践教学包括熟悉水性、蛙泳技术、爬泳技术、仰泳与蝶泳技术、出发、转身技术、实用游泳技术和游泳的水上救护六个部分，在教学的第四至第十四周进行，用53学时。
游泳理论教案
一、教学内容：一、游泳运动发展简介二、游泳运动对人体的机能作用三、游泳运动的技术原理四、游泳安全与卫生五、游泳救护二、教学任务：1、介绍游泳运动发展的相关知识，让学生了解游泳这项运动。
2、介绍游泳运动对人体的机能作用，使学生了解到参加游泳运动对提高学生身体健康素质的重要作用。
3、通过对游泳运动的技术原理，使学生了解人体是如何凭借自身的姿体动作以及水的相互作用力而在水中游动。
4、从安全、保健的角度介绍游泳安全与卫生知识，使学生养成良好的安全意识和卫生习惯。
5、了解游泳救护。
三、教学的点：重点讲解游泳运动对人体的机能作用、游泳安全与卫生、游泳救护四、教学部分：Ⅰ导入部分、Ⅱ基本部分、Ⅲ结束部分Ⅰ导入部分本学期进行的是游泳课教学。
水上项目具有一定的危险性，所以我们必须学习相关的理论学习，才能进行陆上练习、水上练习，必要的理论知识对我们掌握这项运动有很大的好处。
我们将用4个学时分两次课来进行讲解。
Ⅱ基本部分游泳是一种人类凭借自身肢体动作和水的作用力，在水上漂浮前进或在水中潜游而进行的有意识的技能活动。
游泳一直与人类的生存、生产、生活紧密联系，是人类在同大自然斗争中为求生存而产生，随着人类社会的发展而发展，逐渐成为体育运动的重要项目。
第一节游泳运动简况一、游泳的起源与发展（一）、游泳的起源和我国古代社会的游泳活动游泳起源于生产生活，是原始社会生活中不可缺少的基本生存技能。
为了生存，人们在为生活、劳动与大自然作斗争的过程中，逐渐学会了游泳，并使游泳活动得到发展。
开始时，人们只是模仿水栖动物姿势与动作，在水中移动，久而久之，便积累了在水中行动的技能，学会了漂浮、游动和潜水，产生了各种游泳姿势。
游泳作为一种军事技能和海上物质交流活动的兴起而发展。
随着生产力的发展、阶级的产生和阶级矛盾的激化，出现了战争，这时游泳由单纯的生活技能又逐步成为一种军事技能。
《管子》、《孙子》等古书，都把游泳列入军事训练的主要项目。
游泳还作为一种娱乐消遣活动在封建贵族中盛行。
流体力学原理在游泳中的实践探究
流体力学原理在游泳中的实践探究作者：方志英来源：《科教导刊·电子版》2013年第18期摘要流体力学是力学的一个分支，主要负责流体本身运动状态的研究，在实际中应用十分广泛。
游泳是一项常见的体育项目，除了基本的体能训练，更应掌握一些关于泳姿的技巧，本文对鱼在水中游动的原理进行了分析，并将其运用到人体游泳中，阐述了流体阻力和柔体形状之间的关系，进而完善现代的游泳技术，以取得更好的效果。
关键词流体力学游泳柔体实践探究中图分类号：G861 文献标识码：A0 引言柔软物体的形状容易发生改变，以鱼为例，当鱼在水中来回游动时，鱼尾的摆动使其在水中获得一个很快的速度，鱼尾摆动其实就是对水流特性的一种利用，将此原理运用到人类的游泳中，对人的游泳速度研究意义重大。
柔体的形状和流体的阻力有着很大关系，如何减小阻力、提高速度是当前游泳讨论的热点，有必要加强相关研究。
1鱼与人体力学的研究1.1水流体的特性1.1.1粘滞性即是所谓的阻力，它是水分子之间相互吸引而产生的，在流体力学中称为“内聚力”，对水中的物体起牵制阻拦的作用。
一般情况下，粘滞性和温度呈负相关，温度越高，粘滞性越小。
水流体处于静止状态时，受力比较稳定，粘滞性几乎不起作用。
若受的外力比本身内聚力大，水分子间固有的结构被破坏，在相互吸引下会产生摩擦，和外力抗衡，外力越大，摩擦越是激烈，从而对水中的物体形成阻力。
1.1.2流动性若受的外力比本身内聚力大，水层压力将会发生改变，产生局部高于其他水层的压力，此时为了保持压力平衡，高压区和低压区会有压力的转换，这个过程就是水流体的流动性。
按照力学原理，施力必须有支撑点，而水流体在流动中，压强随速度在不断变化，物体在水中没有固定的支撑点，在获得反作用力时，许多冲量都被流动的水消耗掉了，难以取得陆地上的效果。
1.1.3难以压缩性许多物体之所以能够浮在水面上，是因为水流体具有难以压缩性，当大气压增强时，水压缩极小。
在受到外力的作用时，不管外力多大，水的体积是不会变的，因此，水的密度也比较稳定。
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水的粘滞性
• 定义
抵抗两层流体相对滑动或剪切变形的性质
• 成因
分子间相互吸引作用，在流体力学中称为“内聚力”
• 影响
水对人有附着力
运动慢的流层对运动快的流层施以阻滞力
水对运动中人有阻力
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水的流动性
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人体相对自由
•弊
人在水中得不到固定支撑 大部分动作冲量都转移到水的 流动上去 人的动作冲量被流体的流动性 所吸纳、抵耗与分散 难以在水中爆发式用力
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水的不可压缩性
• 水在每增加一个大气压时仅缩小1／20000 • 人下水后排开水，下表面入水更深，压强更大，产
游泳
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流体力学
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男子400米自由泳 男子1500米自由泳
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蛙泳腿
推进力
• 手向侧后下方划水产 生前上方的推进力
• 小腿外翻后向后蹬夹 水产生向前推进力
阻力
• 水的粘滞 • 身体前方水对身体阻力
✓头肩部受到水的阻力 ✓收腿时，大腿受到水
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生的压力更大，上下表面的压力差构成浮力 • 水的不可压缩性产生的综合效应是给予物体浮力
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