スイムの流体力学と用具

表面を泳ぐスイマーには、摩擦抵抗、圧力（形状）抵抗、造波抵抗がともに作用します。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

水の密度は空気のおよそ800〜830倍で、水中の速度がこれほど低いのはそのためです。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

空気中と同じように、水中の抗力もおおよそ速度の2乗に比例するので、必要なパワーは約3乗で増えます。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

スイマーがより大きな船首波を押し上げるにつれ、造波抵抗は速度とともに急激に増えます。

出典：Vennell, Pease & Wilson, J Biomech 2006 · 想起

造波抵抗は、水深およそ0.5〜0.7mではほとんどなくなりました。グライドやプッシュオフを水中で行うのはそのためです。

出典：Vennell, Pease & Wilson, J Biomech 2006 · 想起

水面下を進むと造波抵抗を避けられるので、流線形のグライドは速度を長く保ちます。

出典：Vennell, Pease & Wilson, J Biomech 2006 · 応用

受動抗力は、牽引された静止状態の体で測定します。能動抗力には、実際の泳ぎでの体の動きが含まれます。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

体が下向きに傾いていると、断面積が大きくなり、大きな乱流の後流が残ります。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

クロールの総合効率は低く、エネルギーの多くは、体ではなく水を動かすことと熱に失われます。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

抗力がおおよそvの2乗で増えるので、パワーはおよそvの3乗で増えます。1.1の3乗は約1.33です。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 応用

浮力は、押しのけられた水の重さに等しくなります。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

静止して浮いているとき、空気の入った肺により、浮力の中心は、腰の近くにある重心よりも頭に近くなります。この2つの力がトルクを作り、脚を沈めます。ストロークの途中では状況が変わることが、Yanaiによって示されました。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

脂肪（約0.9g/ml）は浮き、筋肉（約1.06g/ml）は沈むので、体組成によって浮力が変わります。

出典：Pendergast et al., J Appl Physiol 1977 · 想起

約1.025g/mlの海水は、淡水よりも大きな浮力を生みます。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

肺の中の空気が少ないと、押しのける体積が減り、浮力も下がります。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

脂肪量が多く、脚を沈めるトルクが小さいため、女性は姿勢がより水平になり、抗力が小さくなりました。

出典：Pendergast et al., J Appl Physiol 1977 · 想起

脚を上げると、体のラインが平らになり、水に向かう断面積が小さくなります。

出典：Toussaint et al., Med Sci Sports Exerc 1989 · 想起

ブイは体の低い位置に浮力を加え、脚を沈めるトルクを打ち消します。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 応用

密度が高く引き締まった体は、特に脚のあたりがより沈みやすく、抗力とキックに必要な労力が増えます。

出典：Pendergast et al., J Appl Physiol 1977 · 応用

浮力は重さに等しいので、体は労力をかけずにその深さにとどまります。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

独立気泡のフォームは窒素の泡を閉じ込めるので、素材は水より軽く、断熱性も備えます。

出典：Toussaint et al., Med Sci Sports Exerc 1989 · 想起

どちらの規則でも、浮力を抑えるためにウェットスーツの厚さの上限は5mmとされています。

出典：World Triathlon Competition Rules（2025年） · 想起

約1.25m/sでは、ウェットスーツにより能動抗力がおよそ12〜14%減りました。

出典：Toussaint et al., Med Sci Sports Exerc 1989 · 想起

浮力は腰と脚で最も役立ち、肩にはストロークのための柔軟性が必要です。

出典：Chatard & Millet, Sports Med 1996 · 想起

すべりのよいコーティングは、摩擦抵抗を減らし、水をはじきます。

出典：Chatard & Millet, Sports Med 1996 · 想起

きついスーツは胸の拡張を妨げ、水中での呼吸の負担を増やします。

出典：Chatard & Millet, Sports Med 1996 · 想起

首や手首の密着がゆるいと、水が出入りして、スイマーが冷え、抗力も増えます。

出典：Chatard & Millet, Sports Med 1996 · 想起

冷たい水では役立つ断熱も、暖かい水では熱をこもらせ、きつい運動中に過熱するおそれがあります。

出典：Chatard & Millet, Sports Med 1996 · 想起

節約できる力は速度とともに増えますが、泳ぎの遅い選手のほうが、体の姿勢のおかげで短縮できる時間は大きくなります。

出典：Toussaint et al., Med Sci Sports Exerc 1989 · 想起

袖をなくすと肩の動きの制約が減ります。浮力が最も重要な脚は、覆われたままです。

出典：Chatard & Millet, Sports Med 1996 · 応用

2008〜09年にポリウレタン製のスーツで数十もの世界記録が生まれたため、FINAはスーツを繊維素材に限定しました。

出典：FINA Requirements for Swimwear Approval (2010) · 想起

透過性の低いパネルは浮力を加え、体を締めつけてより流線形に整えました。

出典：FINA Requirements for Swimwear Approval (2010) · 想起

承認されるスーツは繊維素材でなければならず、男子用は腰から膝まで、女子用は肩から膝までです。

出典：FINA Requirements for Swimwear Approval (2010) · 想起

スイムスキンは、レース用スーツの上に着る低摩擦の繊維素材のスーツで、ウェットスーツを着ないスイムで抗力を減らします。ワールドトライアスロンは、エイジグループ選手にはすべての大会で認め、スタンダードディスタンス以下のレースでは、エリート、U23、ジュニア、ユース、パラの選手には認めていません。

出典：World Triathlon Competition Rules（2025年） · 想起

スイムスキンは繊維素材でなければならず、ネオプレンは使えないため、浮力は得られません。

出典：World Triathlon Competition Rules（2025年） · 想起

軟部組織をしっかり押さえると、輪郭がなめらかになり、後流と振動が減ります。

出典：FINA Requirements for Swimwear Approval (2010) · 想起

撥水性の生地は水をはじくので、摩擦が小さくなり、水を含んで重くなったスーツになるのを避けられます。

出典：FINA Requirements for Swimwear Approval (2010) · 想起

承認試験では、厚さ、浮力、通気性などの特性が測定されます。

出典：FINA Requirements for Swimwear Approval (2010) · 想起

スイムスキンは水中での抗力を小さくし、トランジションで脱ぎます。

出典：World Triathlon Competition Rules（2025年） · 応用

浮力のある素材が使われていれば、その衣類はウェットスーツとみなされることがあり、ウェットスーツが認められない場合は禁止されます。

出典：World Triathlon Competition Rules（2025年） · 応用

水を後ろへ押すと、スイマーには等しく反対向きの力が生じます。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

Counsilmanはベルヌーイの原理を適用し、手は翼のように働いて揚力を生むと主張しました。

出典：Counsilman, Biomechanics in Swimming symposium（1971年） · 想起

研究によると、推進力は主に手と前腕にかかる抗力から生じ、揚力もいくらか寄与しています。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

水を動かすことに無駄に使われる仕事もあり、有効な割合が推進効率です。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

研究では、キックは速度をおよそ10%高めることがわかりました。その主な役割は、姿勢とバランスの維持です。

出典：Deschodt et al., Eur J Appl Physiol 1999 · 想起

前腕を早い段階で垂直にすると、後ろ向きの面積が大きくなり、推進力が高まります。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

面が大きいほど、より多くの水を押すことになり、肩を通じた力が大きくなります。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

手が水を保持せずに加速させてしまうと、労力のうち体を動かす分が減ります。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

力はプルの間にピークに達し、リカバリーの間に下がるため、速度はストロークのたびに上下します。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

抗力は速度とともに急に増え、加速には仕事が必要なので、速度が安定しているほうが少ない労力ですみます。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 応用

ウインチや牽引ロープが流線形のスイマーを引き、必要な力が記録されます。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

MAD（Measuring Active Drag）システムは、力センサー付きの水中パッドを使って、泳いでいる間の抗力を推定しました。

出典：Hollander et al., Int J Sports Med 1986 · 想起

力センサー付きの固定したテザーに逆らって泳ぐと、前進せずに推進力が得られます。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

その場での泳ぎはストロークの力学を変え、抗力もなくすため、自由な泳ぎを部分的にしか予測できません。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

スイマーは、小さな流体力学的物体を体に付けた場合と付けない場合でスプリントし、速度の変化から能動抗力を求めます。

出典：Kolmogorov & Duplishcheva, J Biomech 1992 · 想起

体に付けた加速度計とジャイロスコープが、ストロークの局面、回転、速度の変化を記録します。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

腕と脚は推進力と抗力の両方を生むため、それらを分けるには間接的な方法が必要です。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

水中からの映像は、手の軌跡や腰の高さなど、デッキからは見えないものを明らかにします。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

牽引速度が2倍になると、抗力はおよそ4倍になります。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

労力とストロークレートを一定にしたとき、タイムが速い、または1ストロークあたりの距離が長ければ、抗力が小さいことを示唆します。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 応用

足の0〜50cm後ろを泳ぐと、受動抗力がおよそ21%減りました。

出典：Chatard & Wilson, Med Sci Sports Exerc 2003 · 想起

腰の高さあたりでの横並びのドラフティングは、真後ろよりも抗力の減少が小さくなりました。

出典：Chatard & Wilson, Med Sci Sports Exerc 2003 · 想起

ドラフティングにより、同じ速度で、酸素摂取量、血中乳酸、主観的運動強度が下がりました。

出典：Chatard & Wilson, Med Sci Sports Exerc 2003 · 想起

低速で、後流が乱流の場合は、スイマーの背後の風よけ効果は完全ではなくなります。

出典：Chatard & Wilson, Med Sci Sports Exerc 2003 · 想起

効果はごく近くで最大になり、距離とともに急速に弱まります。

出典：Chatard & Wilson, Med Sci Sports Exerc 2003 · 想起

同じ速度でより少ない労力で泳げば、次のレグに持ち越す疲労が減ります。

出典：Delextrat et al., Med Sci Sports Exerc 2003 · 想起

スイムでドラフティングをしたトライアスリートは、単独で泳いだ後よりも、その後のバイクの効率が高くなりました。

出典：Delextrat et al., Med Sci Sports Exerc 2003 · 想起

良い先頭は進路を示すので、後続がサイティングのために頭を上げる回数が減ります。

出典：Chatard & Wilson, Med Sci Sports Exerc 2003 · 応用

遅いスイマーの後ろにつくとエネルギーは節約できますが、全体ではタイムを失うことがあります。

出典：Chatard & Wilson, Med Sci Sports Exerc 2003 · 応用

ドラフティング禁止の規則はバイクに適用され、スイムでは水中でドラフティングをしてもかまいません。

出典：World Triathlon Competition Rules（2025年） · 想起

流れに向かって狙う（フェリーアングル）と流されが打ち消され、実際の進路が目標へ真っすぐになります。

出典：Bowditch, American Practical Navigator (2019) · 想起

進路の長さは1/cos(10度)倍、つまり約1.015倍になるので、およそ1.5%長くなります。

出典：Bowditch, American Practical Navigator (2019) · 応用

ずれは距離を延ばし、修正はリズムを乱すため、小さな誤差が長いスイムで積み重なります。

出典：Bowditch, American Practical Navigator (2019) · 想起

腕が水に沈むたびに時計は信号を失うため、測位と測位のあいだの軌跡は推定になります。

出典：Bowditch, American Practical Navigator (2019) · 想起

キャップの下に装着すれば、手首に着ける機器よりも安定して空に向けられます。

出典：Bowditch, American Practical Navigator (2019) · 想起

流れに逆らうと、対地速度は流れの速さの分だけ下がります。

出典：Bowditch, American Practical Navigator (2019) · 想起

遅い上流側の区間は速い下流側の区間より長くかかるため、正味では合計が遅くなります。

出典：Bowditch, American Practical Navigator (2019) · 想起

潮の流れはレースの時間帯のうちに強まったり逆転したりすることがあり、最適なラインが変わります。

出典：Bowditch, American Practical Navigator (2019) · 想起

ウォームアップ中のフロート、海藻、スイマーの動きから、流れの向きと強さがわかります。

出典：Bowditch, American Practical Navigator (2019) · 想起

スイマーが進路から押し出される条件では、サイティングの回数を増やすと、距離が増える前にずれに気づけます。

出典：Bowditch, American Practical Navigator (2019) · 応用

船体速度は長さの平方根に比例して上がるので、背の高いスイマーは、造波抵抗が急に増える点により高い速度で到達します。

出典：Vennell, Pease & Wilson, J Biomech 2006 · 想起

船体速度では、船首波の長さが体の長さに一致し、抵抗が急激に増えます。

出典：Vennell, Pease & Wilson, J Biomech 2006 · 想起

手を重ねて頭を両腕のあいだにはさむと、前面投影面積と圧力抵抗が最小になります。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

頭を上げると体が傾いて脚が沈み、抗力が増えます。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

剃毛後は、同じ速度で、血中乳酸が低く、1ストロークあたりの距離も良くなりました。

出典：Sharp & Costill, Med Sci Sports Exerc 1989 · 想起

体を横向きに回転させると、ストロークの一部の局面で水に向かう断面積が小さくなります。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

脚が体のラインの外に広がると、前面投影面積と乱流が増えます。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

てこが長く面が大きいほど、水をしっかり捉えられ、1ストロークで進む距離が伸びます。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

反射した波は乱流を増やします。波を吸収するレーンロープは、高速のプールでこれを減らします。

出典：Vennell, Pease & Wilson, J Biomech 2006 · 想起

呼吸のために片方のゴーグルを水中に残したまま回転すると、体のラインと腰の高さが保たれます。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 応用

水中の抗力は非常に大きく、1kmを泳ぐのに使うエネルギーは、走る場合の数倍になります。

出典：di Prampero et al., J Appl Physiol 1974 · 想起

エネルギーコストは代謝エネルギーを距離で割ったもので、抗力と効率を反映します。

出典：di Prampero et al., J Appl Physiol 1974 · 想起

抗力は速度の2乗で増えるので、1メートルあたりに使うエネルギーは、速度が高いと急激に増えます。

出典：di Prampero et al., J Appl Physiol 1974 · 想起

泳ぎの経済性は、ランニングよりはるかに、技術に大きく左右されます。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

有酸素能力が同じであれば、スイム速度は抗力と推進効率の差によって大きく決まります。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 応用

腕を中心とした運動を水平で水に浸かった姿勢で行うと、ピーク酸素摂取量は低くなります。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

同じ速度で1ストロークあたりの進む距離が長い泳者ほど、泳ぎが経済的である傾向があります。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 想起

ウェットスーツは抵抗を減らすため、1mあたりに必要な代謝エネルギーが少なくなります。

出典：Chatard & Millet, Sports Med 1996 · 想起

技術の向上で抵抗が減り推進効率が高まるため、有酸素パワーを増やさなくても速度が向上します。

出典：Toussaint & Beek, Sports Med 1992 · 応用

スイムが楽だと、より長いバイクとランに向けてグリコーゲンが多く残り、疲労も少なくなります。

出典：Delextrat et al., Med Sci Sports Exerc 2003 · 応用