Fundamentos de la Hidrodinámica Aplicada a la Natación y el Rendimiento Acuático

Principios Hidrodinámicos Fundamentales

Los principios hidrodinámicos esenciales son tres: flotación, resistencia, y propulsión.

Flotación

Existen dos tipos de flotación: la estática y la dinámica.

Flotación Estática y el Principio de Arquímedes

La flotación estática está basada en el Principio de Arquímedes, el cual establece que todo cuerpo sumergido en un líquido experimenta un empuje hacia arriba igual al peso del volumen del líquido que desaloja.

Factores Determinantes de la Flotación

• Fuerzas: Fuerza de gravedad y fuerza de flotación. Cuando un cuerpo flota, estas dos fuerzas coinciden.
• Centros: Centro de gravedad (ubicado aproximadamente en la 5ª vértebra lumbar) y Centro de flotación (ubicado aproximadamente en la 1ª vértebra). El equilibrio entre estos centros evita que el cuerpo se hunda.
• Densidad: Relación entre la masa del cuerpo y su volumen. Para flotar, la densidad debe ser igual o menor a 1.
• Peso Específico (G): Se calcula como el peso del cuerpo dividido por el volumen de agua que desaloja. La raza (humana) es el único cuerpo que tiene una G inferior a 1.

Posición y Equilibrio

La posición del cuerpo y su capacidad para flotar están directamente relacionadas con la densidad y el Peso Específico (G). Todo cuerpo con una G superior a 1 no flotará.

Para que un cuerpo permanezca quieto y flotando, el centro de gravedad y el centro de flotación tienden a equilibrarse. Para lograr esto, se requiere:

1. Distribución óptima de superficies flotables.
2. Incrementar el peso del cuerpo en las extremidades opuestas a la rotación. (Es más fácil rotar con los brazos pegados al cuerpo).

Resistencia

La resistencia es la dificultad que opone el medio al avance del cuerpo, pero sin la cual no podríamos propulsarnos.

La resistencia se fundamenta en dos aspectos básicos: la densidad del medio y la velocidad del cuerpo al avanzar. A mayor velocidad, mayor resistencia. Sin embargo, a más velocidad, el cuerpo también se eleva más, lo que disminuye la resistencia porque hay menos puntos de contacto con el agua. El agua ofrece una resistencia variable, ya que podemos moverla.

Tipos de Resistencia

1. Resistencia Frontal: Superficie de choque del cuerpo respecto al agua.
2. Resistencia de Fricción: Superficie de fricción del cuerpo con el agua.
3. Resistencia de Succión: Depende del tipo de flujo del líquido:
   • Flujo Laminar: El cuerpo ofrece poca resistencia.
   • Flujo No Laminar (Turbulento): Se incrementa la resistencia porque la turbulencia "absorberá" el cuerpo.

Propulsión

Relación entre Velocidad y Resistencia (Contexto de Propulsión)

La propulsión se relaciona con la resistencia, la cual se basa en la densidad y la velocidad del cuerpo cuando avanza. Cuanto más velocidad, más resistencia. Pero a más velocidad, el cuerpo también se eleva más, lo que disminuye la resistencia porque hay menos puntos de contacto. El agua ofrece una resistencia variable, porque podemos moverla.

Principios Físicos de la Propulsión Acuática

1. Tercera Ley de Newton: Toda acción ocasiona una reacción de igual fuerza y sentido contrario.
2. Principio de Bernoulli: La presión de un fluido disminuye siempre que se incrementa la velocidad del mismo.

   Según Bernoulli, cuando las manos de los nadadores cortan el agua, el líquido fluye por encima de ellas. El agua circula a mayor velocidad por encima de los nudillos que bajo la palma, lo que origina una presión diferencial entre la palma y los nudillos. Esta diferencia produce una fuerza elevadora. Cuando esta fuerza elevadora interactúa con la fuerza de resistencia, da como resultado una fuerza que propulsa el cuerpo del nadador hacia adelante.

3. Propulsión y Resistencia al Agua: La resistencia del agua no es la misma que la de un sólido; por lo tanto, la propulsión es menor en comparación a la fuerza aplicada.
4. Trayectoria Eficaz: Es más eficaz impulsar una gran cantidad de agua en tramos cortos que en tramos largos.
5. Continuidad: La aplicación continua de la fuerza será un factor básico de rendimiento.