水中での人間の浮力；初心者はなぜ沈むのか？

質問

初心者が水に浮き難たく、上達者は容易に水に浮く理由がわかりません。物理的な観点から両者の間ではなにがどのように異なるのでしょうか？初心者の特徴としては、リラックスできないために力む、筋肉が緊張するという一般的な兆候の他に、恐怖心から浮力の大きな頭を水中に維持しづらいことが挙げられますが、頭を完全に水中に没した状態でも初心者のころは浮き上がることができませんでした。

回答No.14

Trick--o--

> たしかに姿勢によって揚力は変わりますが、わたしが問題にしているのは静止状態のときの話なのです。
と言いますが
> 体を硬くしたときと、そうでないときとで、姿勢に違いはありませんか？
は答えになりませんか？
私には
体を硬くすると（静止状態の）姿勢が変わるので揚力が変化し沈む。
と読めたのですが……

お礼

有難うございます。
揚力は、空気や液体などの媒体の中で物体が動いている時にのみ発生するものだと理解しています。

回答No.13

jacorro

回答ではありませんが、No1さんへの補足質問で「人間の比重は変わるか」という問題が提出されているので、これについて私の考えを書きます。
人間の比重＝人間の密度÷水の密度
で、密度は体積に対する質量の割合ですから、人間の体積が大きくなれば比重は小さくなると思います。（表面積は関係ありません。）
つまり、息を吸って肺を膨らませたり、腹筋を張ってお腹を膨らませるようにすれば比重は小さくなると思います。
ちなみに、アルキメデスの原理、
「流体中に浸されているかまたは液面に浮いている物体は、それが排除した液体の重量に等しい鉛直上方の力を受ける。」
を考えれば、人の比重が1.0の前後だと仮定すると（人の体の大半が水分である事を考えれば突飛な過程ではないと思いますが…）、体積（比重）を調節することが浮き沈みをコントロールする要因の一つになりうると思いました。

お礼

有難うございます。
私も漠然とですがそのように感じているのです。つまり人間の密度は水のそれにほぼ等しいために、ほんの僅かな肉体的な変化（例えば筋肉の硬直の程度が引き起こす微妙な変化）が引き起こす密度の増減が、浮力に影響を及ぼすのではないかと・・・。とすれば「比重が変わるため」と言ったトレーナーの方を笑うことはとんだ了見違いになります（笑）。

回答No.12

noname#33628

＞＞＞
「泳ぎの流体力学」という本を読んでいますので、揚力の話しはわかります。

＞＞＞
スカーリングやキックをしなくても、力が抜けると浮くことはできるのです。ところが身体を硬くすると沈んでしまうのです。

そうですか。

体を硬くしたときと、そうでないときとで、姿勢に違いはありませんか？

姿勢が変われば揚力も変わりますよ。

お礼

有難うございます。
たしかに姿勢によって揚力は変わりますが、わたしが問題にしているのは静止状態のときの話なのです。

回答No.11

noname#33628

全く＃１０さんのおっしゃる通りで、
つまり、人間の比重が一定であれば浮力は一定なので、
この問題は、浮力の話ではなく、揚力の話になります。
つまり、流体力学です。

飛行機と比べると、相手が空気じゃないですし、手足も動かしますので、「飛行機がなぜ落ちないか？」というのと同じではないですが、類似の話ではあります。

詳しい説明は、下記リンクに任せます。

http://aqaexe.com/06s/104.html

http://www.swimterm.com/2005/12/post_15.html#more
http://www.swimterm.com/080yayard/

http://www.fitweb.or.jp/~hamachan/ryutai/ryutai.htm

http://www.toshiba.co.jp/elekitel/sci_talk/content/swim/swim2.htm

http://www.kasei.ac.jp/cs/sh/imaib2.html

お礼

有難うございます。
「泳ぎの流体力学」という本を読んでいますので、揚力の話しはわかります。

回答No.10

eqw-102

残念ながら、人間は浮くようには出来ていません。

体の７５パーセントが水分ですから、
水とほぼ同じ重さだからです。
肺に空気を一杯入れても、殆ど変わりません。

所が、上手く浮くようになります。

足を必ずバタつかせる。
手で下に水をかく。

更に慣れてくると、
背面になり、軽くバタバタするだけでずっと浮いています。
（体の面積を抵抗にして、沈みに強くしながら
楽な動きで浮き続ける。）

＞物理的な観点から両者の間ではなにがどのように異なるのでしょうか？

水の特性を利用出来るか、出来ないかです。

お礼

有難うございます。
スカーリングやキックをしなくても、力が抜けると浮くことはできるのです。ところが身体を硬くすると沈んでしまうのです。

回答No.9

Trick--o--

> 有難うございます。力むと沈むのはどうしてなのかが分かりません。
コップに水を入れます。
一円玉を平らな面を上（下）にして浮かべてください……浮かびましたね？
では、平らな面を横にして浮かべてください……浮かびませんね？
力を抜いて浮かぶときは前者、力んで浮かばないときは後者の状態なのではないでしょうか。

回答No.8

yksin

小さい頃7年ほど水泳を習ってましたが
自分の意思である程度浮き沈みのコントロールが出来ます

最初いっぱい空気を吸うと肺というか胸が膨らむわけですが、あの状態だと私の場合は容易に浮けます(浮けると言っても足はある程度沈むので足と手を少し動かしますが)
その後少しずつ空気を吐いていくと徐々に胸の膨らみが元に戻るのと平行して沈みだします
沈みだすと空気を全部はかなくても(はくのは全体の1/3位)プールのそこにベタっと寝れる状態にまで沈みます
浮上しようと思ったら残っている空気を肺に集めるというイメージで意識を持っていくと自然に浮上し始めます(空気残量0又は少量だと私は浮けません)

私の場合なんの疑問も抱かなく浮き沈みしていたんですが
確かに緊張はしていません思いっきりリラックス状態です
果たして本当に空気を浮き袋代わりにして浮いているのかどうか・・・
私は一応そういう感じで浮き沈みしているつもりですが

上記のことが正しければ初心者は空気のコントロールが出来ないから浮きにくいというのもあるかもしれませんね

ちなみに私の体重は標準または標準以下(やせぎみ)です

お礼

有難うございます。
＞浮上しようと思ったら浮上しようと思ったら残っている空気を肺に集めるというイメージで意識を持っていくと自然に浮上し始めます。

この時に身体に何が起こっているのでしょうか？大変興味があります。

泳いでいる最中の浮力は確かに肺の中の空気であり、スカーリングやキックであるわけですが、浮力の問題を理屈っぽく考え出したのは、クロールで腰の位置が下がる（とうことは足が下がる）のを直すのに苦労したためです。コーチは、男性は脂肪が女性に比べて少ないので仕方ないといっていましたが・・・。この傾向は伏し浮きを練習して直すことができましたが、十分に息を吸った状態でも最初は浮くことができませんでした。

回答No.7

noname#25799

回答はほぼ出ていると思うので、物理学でなく生物学（？）的見地から。

質問者さんはやせておられるのではないのでしょうか？とすると、頭を完全に水中に没した状態でも浮くことができなかったとしても不思議はないと思います。

その後、
水泳する→おなかがすく→食べる→脂肪が増える→浮きやすくなる
あるいは全体の比重が骨の比重に近かった場合
水泳する→筋肉がつく→浮きやすくなる（沈みにくくなる）
というのも考えられないわけじゃないですよね。
（ってちょっと無理かな？笑）

参考URL：

http://www.avis.ne.jp/~ookubo/arukimedesu.html

お礼

有難うございます。まぁ、170cmで68kgほどですから決して痩せではないと思います(^^!)。
力が抜けるようになって初めて、浮くというか浮けるようになったわけですが、これは単に浮力がつきやすい姿勢になったということかも知れませんね。

回答No.6

Trick--o--

子供の頃、水泳の授業で水に浮く練習のために「膝を抱える」というのがありました。
泳げない人は、＃３の方や＃５の方の言うように、沈んでいる（＝溺れる！）と勘違いして足をついたり、バランスを崩してしまうのではないでしょうか。膝を抱えることで、その動きが抑制され浮きやすくなっていたのかな、と思います。

お礼

有難うございます。力むと沈むのはどうしてなのかが分かりません。

回答No.5

a375

＃2です。ご質問の趣旨に反した回答になってしまいました。ご疑問の点は単なる錯覚と思います。＞頭を完全に水中に没した状態でも初心者のころは浮き上がることができませんでした。それは浮けないという恐怖心で浮くぎりぎりのラインで我慢できず「溺れる！」と心が働くからです。体が沈む前に心の方で沈みますから体は無意識のうちに立とうとする姿勢になるからだと思います。脚が下に向きせっかく浮かぶ時点にあるのに無意識の内に脚が下がるのです。こうなればバランスが崩れますので浮かないのです。本来伏せて浮く場合でも大の字で試してみると水との接触面が分散され浮きやすいかもしれません。私は最初仰向けからこの方法で簡単に浮きましたが…。

お礼

有難うございます。
わたしはかなり泳げるようになってから伏せ浮きを練習したのですが、それでも最初は浮かぶことができませんでした。浮けるようになったのは米国の本に載っていた写真を見て、その姿勢（胸を張り出すような）を真似てからでした。