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La fuerza de sustentacion.




Biomecanica aplicada a la natacion


La fuerza de sustentación en la natación



Explicación tradicional, teniendo en cuenta el teorema Bernoulli



Cuando la mano se encuentra en el agua y se enfrenta a la corriente esta se desplaza tanto por arriba como por debajo de la mano, si el ángulo de ataque es correcto, la corriente de agua que pasa por encima de la mano se desplazara a mayor velocidad que la corriente de agua que pasa por debajo de la mano.

manos natacion Esta diferencia de velocidad provoca una diferencia de presiones que a su vez provoca una fuerza perpendicular y hacia arriba. A esta fuerza se le llama fuerza de sustentación, sustentación hidrodinámica, o fuerza ascensional.

Esta fuerza se puede explicar desde otras leyes de la dinámica de fluidos o desde las propias de Newton, los físicos aun no se han puesto de acuerdo y existen varias teorías, la más usada y la más utilizada por los textos deportivos y propuesta por Counsilam en los años 70 es la teoría de Bernoulli

“en el seno de un fluido incompresible y sin rozamiento, la suma de la presión hidrostática, la debida a la altura y la debida a la velocidad es constante en todos los puntos de la corriente fluida” (la teoría de Bernoulli extraído apuntes Raúl Arrellano Colombina 1996).

De esta ley de la dinámica de fluidos extraemos la conclusión de que la velocidad es inversamente proporcional a la presión. Es decir cuanto más rápido circule el agua por el dorso de la mano, menos presión ejercerá esta. Por lo que la fuerza de sustentación estará en función de la diferencia entre la presión de la zona de la palma y la presión del dorso. Para conseguir la mayor diferencia posible y por consecuencias la más alta fuerza de sustentación tenemos que aumentar las diferencias de velocidad entre los dos lados de la mano, esta diferencia de velocidad esta en función de la velocidad de la corriente y del ángulo de ataque.

A un misma velocidad de la corriente pueden corresponder infinitas magnitudes de la fuerza de sustentación en función del ángulo de ataque, ángulo con la que la mano barre el agua, este ángulo solo puede estar entre 0º y 90º, siendo el ángulo de 45º, para una corriente perfecta, el que mayor magnitud puede conseguir de la fuerza de sustentación o ascensional.

La fuerza de sustentación se genera en dirección perpendicular a la dirección de la corriente que pasa por la mano.



Factores que afectan a la fuerza de sustentación.

  • El ángulo de ataque

  • La velocidad de la corriente

  • La velocidad relativa de la corriente

  • Detalla las variables que nos conciernes, descartando las que como la densidad del medio, en nuestro caso es siempre constante, no tienen relevancia en este escrito.

    “ La fórmula correspondiente sería: L=CL*q*S donde CL es el coeficiente de sustentación, dependiente del tipo de perfil y del ángulo de ataque; q la presión aerodinámica (1/2dv² siendo d la densidad y v la velocidad del viento relativo) y S la superficie alar. “ (extraído de http://inicia.es/de/vuelo/PBV/PBV13.html)

    Aplicación en la técnica de la natación



    A principios de los años 70 Counsilman mediante la grabación pudo observar que los nadadores buscaban planos inclinados en sus trayectorias, con el tiempo y más investigaciones se ha descubierto que la mayor eficacia propulsiva se consigue mediante el correcto equilibrio en la utilización de la fuerza de sustentación y la fuerza debida a la resistencia de forma. (Adatado PLATONOV & FESSENKO, SISTEMAS ENTREN MEJORES NADADORES)

    El Teorema de Bernoulli


    Ecuación más usada: v2/2 + p/d + gz = Constante presión estática + presión dinámica = la presión total = constante presión estática + 1/2 x densidad x velocidad x velocidad = la presión total = constante

    Teniendo en cuenta las teorías de la relatividad y teorías de Newton



    Aunque en todos los textos que he tenido la oportunidad de leer se da como fijo que la teoría de Bernoulli, es la explicación de la fuerza de sustentación, en el mundo de los físicos es una vieja discusión que aun no se ha dado por terminada. Las complejas explicaciones de esta discusión están muy lejos del propósito de estos escritos, pero tienes la red si quieres seguir ampliando tus conocimientos.




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