Principios Hidrodinámicos
Son:
1.-FLOTACIÓN
La flotación es la capacidad de un cuerpo para
mantenerse cerca o sobre la superficie del agua. Según Hay (1982) cuando un
cuerpo se encuentra dentro de un líquido está sometido a dos fuerzas
verticales:
- EL PESO
- LA FLOTACIÓN O EMPUJE
El que un cuerpo flote o se hunda depende de la
magnitud relativa de estas dos fuerzas de igual dirección y sentido contrario.
*Si la fuerza de flotación es mayor que el peso:
el cuerpo flota
*Si la fuerza de flotación es menor que el peso:
el cuerpo se hunde
*En el caso en que las dos tienen el mismo valor:
el cuerpo permanecerá en equilibrio, sin ascender o descender, a no ser que una
fuerza externa actúe sobre él.
La magnitud de la fuerza de flotación, depende del
Principio de Arquímedes (Un cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje
vertical y hacia arriba, igual al peso del fluido desalojado), es igual al peso
del agua que ha sido desplazada por el cuerpo parcial o totalmente sumergido.
El que un cuerpo se hunda o flote depende de dos
factores: el peso (o masa) y el volumen de su cuerpo. Estos dos factores juntos
definen la DENSIDAD
D = MASA/VOLUMEN
Un cuerpo con una gran masa y pequeño volumen tiende
a no flotar, un cuerpo con una masa pequeña y volumen grande tiende a hacerlo.
En el caso de sustituir en la relación anterior la
masa por el peso (masa x gravedad) nos referiremos al término PESO ESPECÍFICO
Peso específico (Pe): es relación existente entre
el peso del cuerpo y el peso de un volumen de agua igual al del cuerpo.
• En Inspiración: el Pe del cuerpo suele ser menor
que 1, por lo tanto: el cuerpo flotará.
• En Espiración: el Pe suele ser mayor que 1, por
lo tanto: el cuerpo no flotará (Pe del agua = 1)
El equilibrio se consigue cuando el Centro de
Gravedad (C.G) se encuentra por debajo del centro empuje o flotación (C.F) y en
la misma vertical. En el caso en que no estén alineados la Fuerza de empuje y
el Peso formarán un par de fuerzas que provocarán la rotación del cuerpo hasta
que alcance el equilibrio.
C.G: el punto de aplicación de la fuerza de
gravedad. Corresponde a la 5ª vértebra lumbar.
C.F: el punto de aplicación de la fuerza de
flotación o empuje. Corresponde a la 1ª vértebra lumbar.
Las variables que inciden en la flotación pueden
ser:
- Elevar el Centro de Gravedad del cuerpo.
- Aumentar el volumen (mediante la inspiración).
- Densidad del cuerpo (% de grasa, % muscular, %
de huesos).
- Edad.
- Sexo.
- Raza
- Densidad del agua.
- El equilibrio.
- Fuerza de Gravedad.
- Fuerza de Flotación.
- Presión atmosférica.
Podemos decir que existen dos clases de flotación:
-Flotación dinámica
-Flotación estática.
La primera se produce durante el desplazamiento en
el agua, es decir, mientras se nada, pero también se puede dar cuando no existe
desplazamiento y se aplican determinadas fuerzas, como por ejemplo, los
waterpolistas con movimientos de piernas o las nadadoras de natación
sincronizada. La flotación estática se produce cuando no existe movimiento
alguno.
2.- LA PROPULSIÓN
Es la fuerza que realiza el nadador con brazos y
piernas para avanzar hacia delante, venciendo la resistencia del agua. Aunque
los expertos en biomecánica de la natación, todavía no se ponen de acuerdo al
respecto, algunos de los conocimientos que hasta el momento explican esta acción son:
La fuerza propulsiva es la resultante de la
interacción de dos fuerzas, la de reacción y la de elevación, la primera
consecuencia de la 3ª Ley de Newton y la segunda debida fundamentalmente al
Principio de Bernoulli.
Principio de Acción y Reacción: si un cuerpo
ejerce una fuerza sobre otro cuerpo (acción), éste reacciona de modo que el
segundo ejerce sobre el primero una fuerza igual y contraria (reacción).
Siendo:
- acción: brazos y piernas que empujan el agua
- reacción: el agua proporciona una fuerza
contraria que ayuda al avance del nadador. Esta fuerza está relacionada con la
resistencia que ofrece la zona propulsiva al agua.
Teorema de Bernoulli: cuando mayor es la velocidad
de un fluido sobre una superficie dada, menos presión creará en esa superficie.
La velocidad es mayor cuando más se estrecha la sección del fluido. Debido a la
forma de la mano (cuya semejanza a un ala de avión es evidente) se produce una
mayor presión bajo la palma que sobre el dorso.
La fuerza propulsiva tendrá como componentes, por
tanto: la fuerza de reacción y la fuerza de elevación (perpendicular a la del
movimiento de la mano).
El nadador debe evitar, en lo posible, la pérdida
de velocidad de desplazamiento durante las fases del ciclo motor. Las
aceleraciones constantes en el desplazamiento producidas por una propulsión
discontinua, hacen que sean necesarias unas fuerzas adicionales para vencer la
inercia tras el descenso de velocidad.
El estilo de braza es el único en el que la acción
de las piernas contribuye en un 50%, o más en algunos casos. Mientras que en el
resto de estilos la contribución propulsiva de las piernas no es tan fácil de
ver, y de existir es muy pequeña en comparación con los brazos. Su principal
acción es la estabilización, colocando al cuerpo en la posición más
hidrodinámica y compensando la acción de los brazos.
El trabajo de propulsión se basa en las
extremidades inferiores. La propulsión constituye un 30% de piernas y un 70% de
brazos.
Clasificación de las propulsiones:
-Propulsión de piernas (en función del movimiento)
a) Batido: El Tobillo esta en flexión plantar.
Podemos diferenciar entre simultáneo (crol, espalda) y alternativo (mariposa).
b) Patada: El tobillo está en flexión dorsal (en
ambas piernas).
c) Tijera: Combinación de dos acciones de las
piernas: una pierna tobillo flexión plantar y la otra el tobillo en flexión
dorsal. Una realiza batido y la otra efectúa patada.
-Pedaleo: se trata de una acción del tobillo en
flexión dorsal. La posición que debemos mantener es la vertical.
-Braceo: en general, produce la mayor parte del
empuje. Los mejores nadadores no solamente generan empuje al empujar el agua
hacia atrás, sino que también moviendo las manos y los brazos como una hélice
propulsora.
El brazo se mantiene recto mientras se mueve en un
círculo completo, con la mano plana. La ventaja de esto es que el agua que está
inmóvil ofrece más resistencia que el agua que ya se está moviendo hacia atrás.
El movimiento estilo rueda hidráulica o hélice
propulsora crea sustentación y empuje. En este caso la sustentación aumenta el
empuje. Para visualizar esto de una mejor manera, imagina que el brazo del
nadador tiene la forma de un perfil aerodinámico (o un ala). Conforme el brazo
se mueve a través del agua, se crea sustentación que hace que el cuerpo se
eleve acercándose más a la superficie del agua. Esto reduce la fuerza de
resistencia. Así pues, aunque el nadador se mueve de derecha a izquierda, su
mano se mueve de arriba para abajo, y la fuerza de sustentación hace que el
empuje aumente. De esta manera, el braceo de los nadadores llega a asemejarse a
la hélice de un aeroplano. Estudios realizados con nadadores de calibre
olímpico muestran que esto es realmente lo que sucede.
Esta misma fuerza de sustentación se genera cuando
uno trata de mantenerse a flote en el mismo lugar. Sólo que cuando esto sucede,
uno no empuja el agua hacia abajo sino que más bien mueve las manos de un lado
a otro cerca de la superficie. Al mismo tiempo, las piernas y los pies hacen
movimientos similares. Esto resulta en la producción de sustentación que es lo
que mantiene la cabeza del nadador fuera del agua
-Pataleo: tiene dos propósitos. El primero es
aumentar el empuje y el segundo conseguir estabilidad. Es importante mantener
los pies el agua. Cada vez que los pies del nadador salen y entran al agua,
arrastran consigo un poco de aire, aumentando la fuerza de resistencia y
reduciendo el empuje.
Los mejores nadadores recorren distancias más
grandes moviendo los pies de tal forma que produzcan la misma fuerza de
sustentación que logran con sus manos. Esto es mucho más difícil de visualizar
a menos que observemos con atención el pataleo que acompaña al nadar de pecho.
Este tipo de pataleo es el que más asemeja a los movimientos que se realizan
con las piernas mientras se flota en el agua. Cuando se está flotando, las
piernas se mueven a través del agua de manera similar a los brazos para
producir una fuerza de sustentación.
Cuando un nadador hace girar su brazo a través del
agua debe tener cuidado de no torcer el cuerpo. Esto hace que aumente la resistencia
de presión ya que el cuerpo se hace menos aerodinámico. Un pataleo apropiado
ayuda a mantener el cuerpo aerodinamizado, de tal modo que se logra reducir la
fuerza de resistencia.
En el estilo libre (nadar de pecho), hay tres
tipos de pataleos:
*El pataleo de seis golpes (six-beat): es el
preferido por los esprínter (aquellos nadadores que recorren una distancia
corta a gran velocidad).Puede ayudar a que el cuerpo del esprínter se eleve un
poco más en el agua,
*El de dos golpes (two-beat). Tiene un efecto estabilizador al mismo tiempo que
conserva la energía del nadador de grandes distancias
*El de dos golpes cruzado.
Cualquiera de las dos formas de pataleo de dos
golpes es utilizada por los nadadores que recorren grandes distancias. Sin
embargo, no hay pruebas que un pataleo sea mejor que el otro.
El pataleo del estilo mariposa también se conoce
como pataleo estilo delfín, puesto que es similar al movimiento de la cola de
un delfín.
3.-RESISTENCIA.
La resistencia es una fuerza con la misma
dirección y sentido contrario al avance, de manera que dificulta o impide el
desplazamiento de un cuerpo en el seno del agua.
Es la fuerza producida por el agua que se opone al
avance del nadador. Para disminuir sus efectos, el nadador debe hacer más
aerodinámico su cuerpo. Con lo que se favorecerá el flujo laminar frente al
flujo turbulento del agua.
-Flujo laminar: ofrece poca resistencia porque las
moléculas de agua resbalan, una vez pasado el objeto, con apenas cambios de
dirección o pérdida de velocidad.
-Flujo turbulento: por
el contrario, si la molécula de agua están obligadas a fluir y circular
alrededor de un objeto que ofrece obstrucción a la dirección del movimiento, se
desvían de su trayectoria y originan un flujo o movimiento turbulento, es
decir, con formación de torbellinos.
Existe una relación entre resistencia y
propulsión. El avance de un nadador viene determinado por dos fuerzas:
- resistencia.
- propulsión.
Esta relación debe suponer:
- el aumento de las fuerzas propulsivas
- la reducción de la resistencia.
Hay dos tipos de fuerza:
-La fuerza de resistencia debida a la presión,
proviene de la parte de enfrente del nadador que se encuentra expuesta al agua
y de la separación del flujo detrás del nadador. Puesto que el flujo ya es
turbulento, un nadador debe tratar de aerodinamizar su cuerpo (es decir, que el
cuerpo ofrezca la menor resistencia) para reducir la separación del flujo aún
más.
-La resistencia frontal es reducida empujando y
golpeando con los pies, lo cual hace que el cuerpo se asome más sobre la
superficie del agua.
-Por otro lado, la resistencia por fricción
aumenta cuando el cuerpo toma una forma más aerodinámica.
Pero, la
resistencia debida a la presión constituye la principal preocupación y si se
logra reducir este componente, entonces se reduce la fuerza de resistencia
Entre las capacidades condicionales de la
natación, la fuerza ocupa en la actualidad un papel relevante dentro de la
preparación física del nadador.
Esquema de los estilos de natación y sus rasgos característicos:
Importancia de aprender a nadar:
Además de aprender a nadar y a desenvolverse en el
agua, la natación proporciona bastantes beneficios al cuerpo. Además de ser,
dicen, uno de los deportes más completos, ayuda a fortalecer el sistema
cardíaco-vascular, a todos los músculos del cuerpo y mucho más, la principal es
que te puede salvar la vida o ayudas a salvar la de otras personas.
Los ahogamientos son una de las principales causas
de accidentes mortales en la primera infancia, y precisamente una de las
recomendaciones que se suele dar para evitarlo es enseñarles a nadar.
Resumiendo el porqué es tan importante nadar:
-Es la
actividad física más sana y completa.
-Fortalece
las funciones cardio-respiratorias.
-Permite
un desarrollo muscular armonioso por la participación de numerosos grupos musculares.
-Desarrolla la coordinación y el ritmo.
-Desarrolla la confianza en sí mismo desde temprana edad.
-Desarrolla la voluntad y el deseo de alcanzar metas.
-Forma hábitos de competir correctamente.
-Puede ser de gran utilidad como en el caso de la
hidroterapia, medida terapéutica empleada en la rehabilitación física.
-Puede cumplir, además, una función social, de
solidaridad, de ayuda a un semejante, capacitándose en la técnica y
entrenamiento del salvamento.
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