Principios Físicos y Mecánicos en la Natación
Aunque 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; 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 el pecho 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”.
El agua ejerce unas 1000 veces más resistencia que el aire. Es más, el 91% de la energía que usamos se pierde a través de esa resistencia. Por tal razón, como debemos encontrar la manera de cómo mejorar nuestra posición de flecha o streamline y al mismo tiempo reducir el área que ocupa nuestro cuerpo mientras se mueve a través del agua. Al reducir el área, reducimos la resistencia, la cual actúa como fuerza opuesta dentro del agua – muy similar a la fricción fuera del agua.
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 conocimiento de la mecánica de los diferentes estilos de natación debe estar basado en ciertos principios mecánicos relacionados directamente con esta. La mayor parte de las ideas erróneas relacionadas con la mecánica de los estilos de natación provienen, ya sea, de una mala comprensión y una mala e inapropiada aplicación de estos principios.
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.
El nadador y el entrenador no solamente deben saber que hacer y porqué deben hacer las cosas en cierta forma; también deben saber que es lo que no se debe hacer y porqué deben evitarse ciertos defectos en la mecánica.
Posición de Flecha
Para lograr aumentar nuestra velocidad en el agua necesitamos reducir el área a través de la cual moveremos nuestro cuerpo. Un cuerpo mas grande se moverá más lentamente en el agua debido a que ocupa un área mucho más grande, creando una gran cantidad de resistencia o arrastre.
Para minimizar esa área debemos “comprimir” nuestro cuerpo para que parezca un torpedo. Cada movimiento en el agua reduce la eficiencia del nadador. Los efectos de esa resistencia son tan significativos que para incrementar la velocidad en un 10%, debemos incrementar nuestro gasto energético hasta tres veces.
La Flotación
La flotación es la fuerza resultante que actúa sobre el cuerpo del nadador. Esto sucede porque mientras más es la profundidad del agua, mayor es la presión. Por esta razón, la presión debajo del nadador es mayor que la presión encima de él. Este es el razonamiento que rige la flotación.
En los nadadores, debido a que ocupa una mayor área, la parte superior del cuerpo flota más que la inferior. Esto causa que las piernas tiendan a hundirse. Para contrarrestar este efecto, debemos presionar el pecho hacia abajo para hacer que nuestra cadera suba. Ya que el agua es 773 veces más densa que el aire, ayuda a que los nadadores floten. Mientras mas “alto” esté el nadador en el agua, menos agua debe desplazar mientras se mueve a través del medio. El desplazar menos agua causa que el nadador nade “encima” del agua.
La Propulsión
Los nadadores son propulsados a través del agua vía una combinación del movimiento de sus piernas (pateo) y de sus brazos (braceo). Los brazos son utilizados como palancas para propulsar al nadador a través del agua. La fuerza de resistencia o arrastre que actúa sobre el brazo es opuesta a la dirección del brazo que jala durante el braceo. En lo que respecta a las piernas, mientras mejor sea la flexión del tobillo y las rodillas, mejor será la propulsión resultante. Esto se debe a que el rango de movimiento es más amplio en nadadores con estas características.
La habilidad que tienen algunos nadadores para sobre-extender sus rodillas y tobillos les provee de más ondulación y por lo tanto mayor propulsión. Aunque la mayor velocidad se obtiene al momento que el nadador se empuja de la pared.
Para crear el efecto de “altura” en el agua, partimos del Principio de Bernoulli. Para lograr replicar este efecto en el agua, la mano debe realizar un movimiento de remo, de tal manera que el ángulo entre el plano y la línea de movimiento de la mano sea pequeño. Esto genera fuerzas resultantes hacia arriba, en lugar de resistencia.
Debido a que la natación es un deporte muy ineficiente en comparación al medio donde se practica, es muy ventajoso para los nadadores incrementar la potencia por cada brazada que realizan, en lugar de maximizar el número de brazadas. Para maximizar la fuerza de propulsión, los dedos de las manos deben ser colocados en la posición más efectiva para garantizar el jalón de la mayor cantidad de agua posible. La natación con los dedos ligeramente separados (0,32 cm) es superior a nadar con los dedos juntos o muy separados (0,64 cm).
Qué Propulsa Más a los Nadadores, los Brazos o las Piernas
Patear continuamente por 100 metros demora, en promedio, 80 segundos. Al patear, un nadador puede moverse a una velocidad de 1.25 metros por segundo.
Nadar con pull buoy por 100 metros demora unos 60 segundos. Esto equivale a una velocidad de 1.6 metros por segundo.
Nadar utilizando ambos, piernas y brazos, demora unos 50 segundos, lo que equivale a una velocidad de 2 metros por segundo.
Tomando en cuenta estos datos, los brazos generan más propulsión que las piernas. La propulsión generada por las piernas equivale a un 62% de toda la propulsión; la generada por los brazos, un 83%. Esto quiere decir que los brazos generan 1.3 veces más propulsión que las piernas.
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