筑波大学体育系的角川隆明助教、新潟医疗福祉大学健康科学系健康体育学科的下门洋文讲师等人组成的研究团队发表研究成果称，明确了水下蝶泳腿（Unterwater Dolphin Kick）的大水速度越快，就越能更好地利用水流。研究团队利用可将流动可视化的粒子图像测速技术，调查了在实验循环水槽（流动水池）中改变水下蝶泳腿打水速度时，水流会如何变化，从而得出了这一结论。该研究不仅为教练员教授打水泳姿提供了科学依据，同时也有望推动与水流相关的研究。相关研究成果已于2月24日发表在国际学术期刊《Journal of Biomechanics》上。
图 游泳速度和腿部运动的关系（供图：筑波大学）
蝶泳腿是游泳者将并拢状态的两腿像海豚一样上下运动的推进技术，在竞技游泳比赛中用于出发时或转身后获得推进力。此前有研究报告称，想要以水下蝶泳腿提升游泳速度，加快双腿的运动至关重要。然而，其具体机制尚不明确。
因此，本次研究调查了在实验循环水槽（流动水池）中以水下蝶泳腿改变游泳速度时，游泳者的动作和水流变化。研究人员在动作分析方面采用了一种能够分析三维人体运动的运动捕捉系统，在水流分析方面采用了流体力学领域中经常使用的粒子图像测速技术（PIV）。该技术通过激光照射混入流体中的颗粒，可以测量流体的流速和方向。
分析的结果表明，游泳速度加快时不仅腿部的运动速度上升，左右腿的运动也会在下压动作中变为彼此分开，上踢动作中变为彼此靠拢的方向。由于动作变化，踢腿过程中产生了强旋涡，这可能是推进力增加的主要原因。
此外，在腿部从下压动作转到上踢动作的过程中，研究人员观察到下压动作中形成的水流被重复利用的现象（流动的重复捕获），这种现象随着游泳速度加快而变得明显。
据悉，未来研究团队的目标是深入分析踢腿、划水等动作和游泳中产生的漩涡结构，提出基于科学证据的训练方法等。
角川助教表示：“尽管目前将PIV技术应用于游泳运动的分析仍有一定困难，但通过在实验设计和分析中反复试错，我们成功获取了数据。未来，我们将致力于阐明三维流动和分析其他游泳姿势，并继续推进能够进一步提高人类游泳速度的启发性研究。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Journal of Biomechanics
论文：Impact of variations in swimming velocity on wake flow dynamics in human underwater undulatory swimming
DOI:10.1016/j.jpiomech.2024.112020
