築波大學體育系的角川隆明助教、新潟醫療福祉大學健康科學系健康體育學科的下門洋文講師等人組成的研究團隊發表研究成果稱，明確了水下蝶泳腿（Unterwater Dolphin Kick）的大水速度越快，就越能更好地利用水流。研究團隊利用可將流動視覺化的粒子影像測速技術，調查了在實驗循環水槽（流動水池）中改變水下蝶泳腿打水速度時，水流會如何變化，從而得出了這一結論。該研究不僅爲教練員教授打水泳姿提供了科學依據，同時也有望推動與水流相關的研究。相關研究成果已於2月24日發表在國際學術期刊《Journal of Biomechanics》上。
圖 游泳速度和腿部運動的關係（供圖：築波大學）
蝶泳腿是游泳者將併攏狀態的兩腿像海豚一樣上下運動的推進技術，在競技游泳比賽中用於出發時或轉身後獲得推進力。此前有研究報告稱，想要以水下蝶泳腿提升游泳速度，加快雙腿的運動至關重要。然而，其具體機制尚不明確。
因此，本次研究調查了在實驗循環水槽（流動水池）中以水下蝶泳腿改變游泳速度時，游泳者的動作和水流變化。研究人員在動作分析方面採用了一種能夠分析三維人體運動的運動捕捉系統，在水流分析方面採用了流體力學領域中經常使用的粒子影像測速技術（PIV）。該技術透過雷射照射混入流體中的顆粒，可以測量流體的流速和方向。
分析的結果表明，游泳速度加快時不僅腿部的運動速度擧升，左右腿的運動也會在下壓動作中變爲彼此分開，上踢動作中變爲彼此靠攏的方向。由於動作變化，踢腿程序中產生了強渦流，這可能是推進力增加的主要原因。
此外，在腿部從下壓動作轉到上踢動作的程序中，研究人員觀察到下壓動作中形成的水流被重複利用的現象（流動的重複擷取），這種現象隨着游泳速度加快而變得明顯。
據悉，未來研究團隊的目標是深入分析踢腿、划水等動作和游泳中產生的渦流結構，提出基於科學證據的訓練方法等。
角川助教表示：「儘管目前將PIV技術應用於游泳運動的分析仍有一定困難，但透過在實驗設計和分析中反複試錯，我們成功獲取了資料。未來，我們將致力於闡明三維流動和分析其他游泳姿勢，並繼續操作推進能夠進一步提高人類游泳速度的啓發性研究。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Journal of Biomechanics
論文：Impact of variations in swimming velocity on wake flow dynamics in human underwater undulatory swimming
DOI:10.1016/j.jpiomech.2024.112020
