Diferentes golpes

Diferentes golpes

Matt Biondi y Alexander Popov 

Por Kim McDonald, 11 de agosto de 1999

https://www.washingtonpost.com/archive/1999/08/11/different-strokes/1d0dc87d-a659-4d18-949c-2a3bfdaf1187/

De todas las formas posibles de llegar de aquí para allá por nuestros propios medios, la natación es, con mucho, la menos eficiente. Claro, podemos flotar, pisar el agua o remar de espaldas con relativa facilidad. Pero moverse a través del agua incluso a un ritmo lento requiere mucha más energía. De hecho, los nadadores campeones del mundo apenas pueden viajar a 5 millas por hora, mientras que un delfín adecuadamente motivado puede alcanzar las 25 mph.

La razón principal es que el agua es unas mil veces más densa que el aire. A diferencia de correr, andar en bicicleta u otras formas comunes de locomoción humana que transfieren la mayor parte de nuestra energía muscular al movimiento hacia adelante, nadar requiere que gastemos mucho más del 90 por ciento de nuestra energía simplemente superando la resistencia de los fluidos.

Por supuesto, la densidad también proporciona algunas ventajas. Significa que podemos flotar, más o menos, cerca de la superficie, dependiendo de nuestra proporción de grasa corporal y el volumen de aire en nuestros pulmones.Y nos permite colocarnos horizontalmente para que al menos podamos movernos por el agua como un elegante bote de carreras o un torpedo, en lugar de una estatua vertical o una barcaza.

¿Qué determina la forma en que nos movemos? En su forma más simple, nadar es otra manifestación de la Tercera Ley del Movimiento de Newton: Nuestras manos, brazos y piernas empujan contra el agua; simultáneamente, el agua empuja hacia atrás en una reacción igual y opuesta, impulsándonos hacia adelante.

Pero hay mucho más que eso. Muchos científicos sostienen que los principios que rigen nuestro movimiento a través de este medio acuoso son, por extraño que parezca, los mismos que mantienen un F-15 en el aire y permiten que las lanchas a motor surquen el agua. La dinámica de fluidos nos dice que nuestro movimiento depende de dos factores básicos: las fuerzas de propulsión que ejercemos y la resistencia, o arrastre, que encontramos.

No importa cuán aerodinámicos intentemos hacernos, la resistencia es formidable. Es por eso que la fuerza pura no te hará un mejor nadador y por eso un poco de conocimiento de la física puede ser útil.

Los nadadores olímpicos pueden, en el mejor de los casos, convertir solo el 9 por ciento de su energía en movimiento hacia adelante mientras nadan en crol o estilo libre, el más rápido y eficiente de los cuatro estilos competitivos. (En promedio, la mariposa, la espalda y la braza siguen en velocidad y eficiencia). La mayoría de nosotros usamos hasta el 98 por ciento de nuestra energía para vencer la resistencia del agua.

Qué lata

La principal razón de esta espectacular ineficiencia es que nuestro impulso de avance está limitado por el arrastre de forma, la resistencia debida a la forma de nuestros cuerpos moviéndose a través del agua. A medida que avanzamos, la presión del agua se acumula frente a nosotros; al mismo tiempo, producimos una gran área turbulenta detrás de nosotros, que tiene una presión mucho más baja. Ese desequilibrio de presión crea una fuerza, de alta a baja presión, que trata de empujarnos hacia atrás. El arrastre de forma aumenta con el cuadrado de la velocidad y depende críticamente del área frontal del objeto en movimiento.

Es por eso que los diseñadores de embarcaciones construyen cascos de carreras largos y angostos, en lugar de cortos y rechonchos. Y ayuda a explicar por qué muchos de los nadadores más rápidos del mundo parecen más jugadores profesionales de baloncesto que levantadores de pesas. El nadador estadounidense Matt Biondi y el nadador ruso Alexander Popov, medallistas de oro olímpico y poseedores del récord mundial en los 100 metros estilo libre, son ejemplos perfectos. Son delgados, de extremidades largas y miden 6 pies y 7 pulgadas y 6 pies y 6 pulgadas, respectivamente.

Para minimizar el arrastre de forma, los nadadores competitivos se concentran en empujar sus torsos hacia abajo en el agua, mientras mantienen sus caderas en alto. Esto compensa la flotabilidad natural de la parte superior del cuerpo, lo que les permite nadar horizontalmente, en lugar de en diagonal, con las piernas colgando hacia abajo desde la superficie. Eso reduce el área frontal o frontal afectada por la resistencia.

Muchos buenos nadadores de estilo libre y de espalda también han aprendido a girar el cuerpo de lado a lado, levantando un hombro fuera del agua con cada brazada. Esto da como resultado un perfil de cuerpo más estrecho. También aumenta su alcance y, por lo tanto, la longitud total del cuerpo, lo que hace posible un planeo más prolongado y eficiente. (Si alguna vez has remado en dos kayaks de formas similares y de diferentes longitudes, es posible que hayas notado que el kayak más largo, a pesar de su mayor peso y desplazamiento del agua, se desliza más lejos con cada golpe de remo).

Además, el balanceo de un lado a otro produce una fuerza de torsión que agrega un componente de rotación en la dirección de desplazamiento. Esto ayuda a impulsar a los nadadores hacia adelante, como si se girara un tornillo a través de la madera, y les permite usar los músculos de la cadera y el torso, así como los brazos y las piernas.

Los nadadores competitivos también intentan minimizar el arrastre por fricción, la "pegajosidad" de un objeto a medida que se mueve por el agua. Un traje de baño holgado o el exceso de vello corporal crean superficies ásperas que aumentan la fricción. Muchos nadadores usan trajes ajustados y, a menudo, se afeitan el vello del cuerpo antes de las grandes carreras.

Haciendo olas

Quizás la forma ms perniciosa de resistencia es la resistencia de las olas. A diferencia del arrastre de forma, que nos jala desde atrás, el arrastre de onda empuja desde el área de alta presión que producimos frente a nosotros. Cuando nadamos, chapoteamos o hacemos cualquier tipo de movimiento en el agua, creamos olas. A medida que nos impulsamos a través de la piscina a velocidades cada vez más rápidas, las olas que se forman frente a nosotros se hacen cada vez más grandes, formando una pared de agua que limita nuestro movimiento hacia adelante. A diferencia de la mayoría de las formas de arrastre de fluidos, que crecen como el cuadrado de la velocidad, el arrastre de onda aumenta como el cubo. Entonces, cuando duplicas tu velocidad a través del agua, la fuerza de retardo de la resistencia de las olas aumenta ocho veces.

Ted Isbell, un ingeniero profesional que también es entrenador de natación de Channel Islands Aquatics en Oxnard, California, dice que muchos de los mejores nadadores descubren que pueden moverse más rápido pateando bajo el agua una distancia considerable inmediatamente después de un giro (en lugar de levantarse rápidamente y nadar). en la superficie) porque el arrastre de las olas se elimina en gran medida bajo el agua.

Isbell cree que las patadas de delfines bajo el agua, un movimiento ondulante con ambas piernas juntas, puede ser un área en la que los competidores bajos y fornidos podrían tener una ventaja sobre sus rivales más altos y delgados que tienen una clara ventaja en la superficie. Debido a que un objeto que se mueve bajo el agua se ve afectado en gran medida por la fricción, dice, minimizar su área de superficie reduce la resistencia que encontrará: "Dado que un objeto corto y gordo tiene menos área de superficie que un objeto largo y delgado, los diseñadores de barcos han diseñado submarinos con cascos cortos, redondos y gruesos, mientras que han diseñado barcos de superficie con cascos más largos y delgados".

Otro factor que afecta el arrastre de las olas es la suavidad con la que uno se mueve en la superficie. Debido a que las olas transportan energía, las olas que genera un nadador a partir de movimientos bruscos o innecesarios en el agua representan pérdidas de energía. Es por eso que el tipo musculoso que nada en el carril de al lado, agitando los brazos como molinos de viento en un esfuerzo por acelerar, no parece estar avanzando tanto como debería.

De hecho, los científicos que estudiaron a los atletas que compitieron en los Juegos Olímpicos de 1996 descubrieron que los nadadores que usaban menos brazadas por vuelta eran en realidad los que tenían más probabilidades de ganar. Popov, el actual poseedor del récord mundial en los 100 metros estilo libre (David Popovici, de 17 años, rompe el récord mundial de 100 libre con 46.86 el 17 ago 2022), se concentra tanto en mantener la forma perfecta y minimizar la cantidad de brazadas que usa para cubrir cada largo de la piscina que nunca parece nadar con fuerza cuando entrena.

Como resultado, ha podido minimizar tanto la forma como la resistencia de las olas, que se vuelven cada vez más importantes a velocidades de carrera. Su entrenador, Gennadi Touretski, basa su método poco ortodoxo de entrenamiento en los principios básicos de la hidrodinámica y en observar nadar a los peces. Los peces y otros animales, dice Touretski, aumentan su velocidad al cubrir más terreno con cada movimiento, en lugar de aumentar su velocidad de movimiento. Cuando Popov ganó su primera medalla de oro olímpica en los Juegos Olímpicos de 1992 al vencer a Biondi en los 50 metros estilo libre, cubrió la distancia en 33 golpes en comparación con los 36 de Biondi.

Terry Laughlin, fundador y director de Total Immersion Swimming, un programa de mejora de la natación con sede en New Paltz, Nueva York, les dice a los nadadores que al contar sus brazadas pueden eventualmente aprender a eliminar movimientos innecesarios y maximizar su eficiencia.

"El conteo de brazadas es importante porque es el marcador más claro de qué tan bien estás usando tu energía", dice. "Solo alrededor del 2 por ciento de la raza humana nada con brazadas instintivamente largas. El resto de nosotros tenemos poderosos instintos que nos dicen que nademos más rápido brazando más rápido".

Popov y otros nadadores de élite "pueden nadar fácilmente la longitud de una piscina de 25 yardas en siete u ocho brazadas", dice Laughlin. "Cada vez que cuento brazadas durante la natación de vueltas en el Y local, el promedio de brazadas es 25 o más".

Cuando el empuje viene empujar

Si aumentar la frecuencia de brazada no te hará más rápido, ¿qué hay de tirar más fuerte? ¿O, como un kayakista con un remo más grande, empujando más agua detrás de ti? Cuando comencé a nadar de manera competitiva en la década de 1960, los entrenadores veían a los nadadores como botes de remos impulsados ​​por el empuje del agua hacia atrás. La forma más eficiente de avanzar, nos dijeron, era agarrar el agua con la mano y tirar hacia atrás desde la cabeza hasta la cadera.

Sin embargo, las películas submarinas de alta velocidad de los mejores nadadores competitivos de la época revelaron que sus manos seguían un camino ondulante en forma de S. Luego, en la década de 1970, James "Doc" Counsilman, entrenador en jefe de la Universidad de Indiana que alcanzó la fama como entrenador de Mark Spitz, filmó a nadadores con linternas en las manos en una piscina oscura y descubrió que la mayoría de los movimientos de manos y pies de los nadadores competitivos estaban hacia arriba. y hacia abajo o de lado a lado, en lugar de adelante hacia atrás.

Eso brindó evidencia a los científicos de que los nadadores se estaban moviendo hacia adelante principalmente a través de la sustentación, el mismo principio que mantiene a los aviones en el aire. Las alas de los aviones tienen una superficie superior curva, por lo que el aire que se mueve sobre la parte superior viaja un poco más lejos antes de llegar a la parte posterior del ala que el aire que fluye directamente debajo del ala.

Daniel Bernoulli, un científico suizo del siglo XVIII, descubrió el principio de que los fluidos que se mueven más rápido tienen una presión más baja. En los aviones, esto pone la presión más baja sobre el ala y la presión más alta debajo. La fuerza resultante hace que el avión se eleve o levante.

El principio de Bernoulli también se aplica a los líquidos, pero para los nadadores el impulso es horizontal en lugar de vertical. Esto se debe a que la sustentación impulsa un cuerpo en la dirección perpendicular a la fuerza de arrastre resultante de las diferencias de alta y baja presión. Y las fuerzas de arrastre involucradas en la propulsión de los nadadores, según algunos científicos del deporte, son producidas principalmente por los movimientos hacia arriba y hacia abajo de las manos y los pies.

Algunos científicos del deporte también sostienen que los nadadores se mueven hacia adelante como hélices a través del agua al cambiar la inclinación de sus pies y manos a medida que se mueven a través de su patrón de brazada en forma de S. Aproximadamente el 80 por ciento de la potencia de propulsión en el estilo libre proviene de los brazadas, estiman, mientras que alrededor del 20 por ciento proviene de la patada. El movimiento hacia abajo de la patada, como el barrido hacia abajo de la cola de un delfín, produce una diferencia de presión por encima y por debajo del pie. A medida que el pie se mueve más distancia, lo que se puede lograr doblando las rodillas y aumentando la flexibilidad del tobillo, se mejora la fuerza de propulsión.

El movimiento hacia abajo de la mano, que se inclina en ángulo al entrar en el agua, permite que el agua viaje más rápido sobre los nudillos que sobre la palma, lo que produce un área de baja presión arriba y un área de alta presión abajo.

Según Ernest Maglischo, científico y entrenador de natación de la Universidad Estatal de Arizona, cuando las manos y los pies de un nadador cambian de dirección y de inclinación, el agua que fluye a su alrededor también cambia de dirección, de modo que actúan como las palas de una hélice.

O tal vez no

Un número de otros científicos no compran estas explicaciones. Dicen que las superficies de las manos y los pies no son lo suficientemente grandes o curvas para producir suficiente sustentación para impulsar a los nadadores hacia adelante a la velocidad a la que nadan. Y debido a que los nadadores no giran los brazos en las articulaciones de los hombros y completan solo media brazada a la vez, dicen que la analogía de la hélice tampoco es válida.

Mientras que algunos científicos han vuelto a la idea de que la propulsión se debe simplemente a los movimientos hacia atrás de los brazos, la mayoría admite que no tiene idea. "Para ser honesto, no creo que nadie lo sepa", reconoce Isbell.

Independientemente de cómo los nadadores puedan impulsarse a sí mismos mediante las acciones de sus manos y pies, Laughlin sostiene que en el estilo libre y la brazada esto se ve favorecido por la "propulsión central del cuerpo", que se logra girando las caderas y los hombros con cada brazada.

"Los nadadores son dinámicos", dice Laughlin, "no estáticos", y "la rotación del cuerpo al nadar genera energía tal como lo hace en el béisbol, el golf o el tenis (o al lanzar una jabalina o dar un puñetazo): se produce una reacción en cadena biomecánica, en que las piernas impulsan las caderas, que impulsan el torso, que impulsa el último eslabón de la cadena cinética: los hombros y los brazos.

"Los movimientos más poderosos no comienzan ni se detienen en ninguna articulación; cuando empleamos una mecánica corporal precisa, la energía se propaga a través de nuestros cuerpos como lo hace a través de un látigo resquebrajado hasta que finalmente llega al punto donde se libera.

"Pero hay una diferencia clave en la forma en que los nadadores usan la cadena cinética en comparación con los atletas en tierra. En tierra, la reacción en cadena comienza girando el cuerpo para alejarlo de la dirección del swing mientras las piernas están ancladas al suelo, una acción conocido como carga elástica, similar a una banda de goma que se estira.La polla de la cadera actúa como el mango de un látigo, lanzando la energía hacia arriba a través del torso, los hombros y los brazos con velocidad y potencia crecientes.

"Dado que los nadadores no pueden anclar sus pies al suelo, las caderas no pueden actuar como un mango de látigo, por lo que es esencial que te concentres en mover todo el torso. Cuando estamos nadando con la máxima efectividad, es la rotación del torso lo que empuja la mano que se recupera hacia adelante. en el agua al mismo tiempo que hace retroceder la mano impulsora.

"Aumentamos la potencia de las brazadas no levantando pesas, sino cambiando de un giro pasivo del cuerpo a una rotación dinámica del cuerpo, poniendo en servicio los músculos más fuertes del torso que alimentan la potencia de los brazos".

Sin embargo, para la mayoría de nosotros, la natación no se puede perfeccionar pensando en cada movimiento que hacemos. Tiene que ser inculcado en nuestro sistema nervioso por la práctica constante y, lo más importante, por un buen entrenador.

"La mejor natación es más arte que ciencia, como se ejemplifica en los mejores nadadores del mundo, que demuestran una gracia, economía y fluidez en su natación que es incomprensible para la mayoría del resto de los mortales", dice Laughlin.

Kim McDonald es escritora científica en Chronicle of Higher Education.