Динамическое взаимодействие тела пловца с водой зависит от скорости движения тела относительно воды. Для теоретического анализа безразлично, тело ли движется с некоторой скоростью относительно покоящейся жидкости или неподвижное тело обтекается потоком воды с той же скоростью — принцип обращения движения.
Взаимодействие тела с потоком воды обусловлено наличием сил внутреннего трения и давления (рис. 6). Силы трения F направлены по касательной к поверхности тела, силы давления Р — перпендикулярно к ней.
При движении тела в воде распределение давления отличается от его распределений в покоящейся жидкости. В потоке возникают области повышенного и пониженного давлений. Область- повышенного давления образуется, как правило, на той части тела, на которую направлен поток.
Воображаемые линии внутри потока, вдоль которых происходит движение жидкости, называют линиями тока. Они как
бы разбивают жидкость на отдельные струйки, которые текут рядом не смешиваясь. Такую отдельную струйку называют трубкой тока ).
За один и тот же интервал времени через произвольно взятые сечения струйки Si и S2 проходит одинаковая масса воды:
Pi* Vi*Si= р2 * V2*S2.
где pi и р2 — плотность воды в сечениях Si и S2, a Vi и V2 — скорость потока в тех же сечениях.
Поскольку вода сжимается незначительно, можно считать, что р1«рг. Отсюда уравнение имеет вид:
Vi*Si= = V2-S2.
Это выражение называют уравнением неразрывности струи. Из него следует, что скорость потока изменяется обратно пропорционально изменению площади его сечения. Там, где линии тока суживаются, скорость потока возрастает и наоборот.
Если в поток воды опустить манометр и повернуть его мембрану параллельно потоку или позволить мембране двигаться вместе с потоком с той же скоростью, то манометр покажет величину статического давления воды. Это давление можно представить как давление потока воды на поверхность, вдоль которой он движется.
Показания неподвижного манометра, мембрана которого поставлена перпендикулярно и навстречу потоку, называют полным давлением воды. Разность между полным давлением и статическим составляет величину так называемого динамического напора, который обусловлен движением жидкости и проявляется при ее торможении или при ее разгоне. Там, где линии тока суживаются, скорость движения струи увеличивается, динамический напор возрастает и одновременно снижается статическое давление. И напротив, там, где линии тока расширяются, скорость движения и динамический напор струи падают и статическое давление повышается. Полное давление в любом сечении каждой отдельной струи потока воды остается постоянным.