miércoles, 16 de enero de 2013

La física en la Natación.


Aunque parezca que nadar es algo natural, lo cierto es que el hecho de nadar implica diversas acciones que la física estudia. La biomecánica de la natación es la ciencia que estudia la física de los movimientos natatorios en el agua, especialmente como minimizar la resistencia que el nadador genera al desplazarse por el fluido acuático.
El nadador se enfrenta a tres distintas clases de resistencia mientras está en el agua; por fricción, por presión y por olas. La resistencia por fricción es el resultado de la interacción de las moléculas del agua con el cuerpo del nadador, que hacen que éste reduzca su velocidad; sucede lo mismo con un avión o un coche. La resistencia por presión es resultado directo de la velocidad de un nadador. Mientras más rápido va el nadador, más presión se forma en dirección del nado y por la diferencia en presiones entre el frente y la parte posterior se generan turbulencias. La resistencia por ondas está asociada a la velocidad del nadador, la amplitud de las ondas (las olas que general el nadador al avanzar) aumenta con la velocidad y por lo tanto también la presión en el nadador.
Vemos entonces claramente que estilos como espalda, crol o mariposa ofrecen menos resistencia de presión ya que se nadan con el torso prácticamente horizontal al agua, algo que no ocurre en la braza durante la tracción de la patada y la brazada. 
Por otra parte nos mantenemos a flote, si no sería imposible nadar. Para entender porqué flotamos, hay que echar mano del Principio de Arquímedes que dice: "Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un impulso hacia arriba directamente proporcional al peso del volumen del fluido desalojado".
Se pudo ver claramente cuando se autorizaron los trajes de natación de cuerpo entero en las competiciones oficiales, con los que tiempos bajaran radicalmente. Además de disminuir la resistencia de rozamiento o fricción, agregan flotabilidad al cuerpo, permitiendo que el nadador emplee más energía en la propulsión. Los nadadores suelen tener un bajo porcentaje de grasa corporal, por lo que toda flotabilidad extra les favorece.
En cuanto al desplazamiento, la ley del movimiento de Newton nos dice que "A toda acción corresponde una reacción de la misma intensidad, y de sentido contrario". Por tanto, empujar agua hacia atrás implica moverse hacia adelante.
Por ello avanzaremos más o menos dependiendo de:
- La resistencia del agua.
- El índice de flotación de nuestro cuerpo.
- Lo eficaz que sea nuestra propulsión.
- La potencia empleada para desplazar el agua.

El agua siempre nos opondrá resistencia, pero esta será menor cuanto mejor (más eficiente) sea nuestra técnica. Evidentemente, ciertas variables externas imposibles de dominar condicionaran las velocidades que podremos lograr: si nadamos en aguas abiertas o cerradas, la meteorología (viento, frío, etc.) o las condiciones del mar, etc. La propulsión mejorará también en función de lo bueno que sea nuestro estilo, pero una vez logrado el estilo correcto, la eficacia se incrementará a base de una mayor aplicación de fuerza siempre que se mantenga el gesto técnico.
La natación es un deporte en el que la técnica tiene un papel fundamental. Por mucha capacidad aeróbica que se tenga, no es posible llegar a ser un buen nadador si no se ejecutan correctamente los movimientos que corresponden a cada estilo. Cuando un cuerpo penetra y avanza en un fluido, la resistencia depende de su forma, de su superficie (es decir, la proyección del cuerpo sobre un plano perpendicular a la dirección de la progresión) y de la velocidad a la que se mueve.
Para ello el nadador debe estirar los brazos más allá de la cabeza, algo que muchos ya hacen de forma intuitiva en el momento de zambullirse. Esta posición (llamada «de deslizamiento») optimiza la propulsión del nadador en el agua y es la base del aprendizaje de todos los estilos de natación.
Si tratamos de aplicar estos dos principios colocándonos para ello en posición ventral, rápidamente nos daremos cuenta de que surge el problema de la respiración, puesto que la suma de las dos condiciones mencionadas implica la necesidad de sumergir el rostro.
Así, los principiantes deben aprender a respirar de una manera que les permita mantener el cuerpo sumergido al máximo de sus posibilidades y al mismo tiempo conservar el ritmo respiratorio normal. Para lograrlo, en primer lugar hay que tener en cuenta que en el agua se respira de manera diferente que en condiciones normales. La mecánica respiratoria suele ser uno de los puntos que los nadadores encuentran más complicados de coordinar correctamente dentro de la ejecución técnica general. 

Los principios físicos de hecho se aplican en la preparación física y técnica de los nadadores para mejorar su rendimiento en el agua. La biomecánica de la brazada en los estilos de natación permite lograr mayor eficacia tanto en la posición corporal, lo que mejora la resistencia a la fricción, como en la propulsión, lo que mejora el desplazamiento.
Por eso, si eres un aficionado a la natación la mejor recomendación es que tengas en cuenta estos principios para mejorar e incluir rutinas técnicas sencillas dentro de la práctica haciendo que nuestras sesiones sean variadas. Y sobre todo, nadar y nadar: la práctica hace al maestro. 

Vídeo de un modelo robótico utilizado para comprender el fluido inestable del agua en la natación

Esta entrada es una participación de la Escuela Segoviana de Socorrismo en la XXXVIII Edición del Carnaval de la Física, que acoge el Blog Eureka de Daniel Marín. 

Elaboración propia y adaptado de varias fuentes:
http://videosnatacion.com/blog/2011/06/17/la-fisica-aplicada-a-la-natacion-1/

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