La fuerza de arrastre se ejerce siempre en la dirección opuesta a la dirección del movimiento. En otras palabras, es una fuerza que se opone al movimiento de un objeto. Normalmente pensamos en el arrastre como algo negativo, una fuerza que nos impide avanzar. Es cierto que las fuerzas de arrastre pueden reducir la velocidad de natación cuando la resistencia del agua impide que el nadador avance. Sin embargo, el arrastre también puede ser propulsor. Los nadadores pueden acelerar el cuerpo hacia delante empujando sus miembros hacia atrás contra la resistencia del agua, de la misma forma que los corredores propulsan su cuerpo hacia delante empujando hacia atrás en el suelo. Por supuesto la diferencia principal es que el agua, siendo un fluido, cede cuando los miembros la empujan, mientras que el suelo no. Por lo tanto la propulsión en la natación es mucho menos eficaz que la propulsión en la tierra. El cuerpo no acelera hacia delante tan rápidamente ni cubrirá tanto espacio cuando los nadadores empujan hacia atrás contra el agua como lo que ocurre con el cuerpo de un corredor.
Para facilitar la comunicación, voy a dividir el concepto único de la fuerza de arrastre en dos tipos. Las fuerzas de arrastre que retienen a los nadadores se llamarán arrastre resistivo y las fuerzas de arrastre que aceleran a los nadadores hacia delante se llamarán arrastre propulsor.
Sustentación
La fuerza de sustentación se ejerce perpendicularmente a la fuerza de arrastre. Tiene que estar presente la fuerza de arrastre antes de que se pueda producir la de sustentación. La sustentación, como el arrastre, es causada por diferencias en la presión entre dos lados de un objeto. Sin embargo, en lugar de resistirse al movimiento de un objeto, la fuerza de sustentación empuja el objeto en la dirección en que se ejerce. La figura 1.1a ilustra una manera en la que un aumento de la presión por debajo de un objeto con perfil de ala puede producir sustentación. En esta ilustración, un objeto con perfil de ala se está desplazando de derecha a izquierda por el agua en la dirección de la flecha dibujada en él. La diferencia de presión entre el agua delante del objeto, donde es mayor, y detrás del objeto, donde es menor, crea una fuerza de arrastre opuesta al movimiento del objeto. La dirección de la fuerza de arrastre está indicada por los vectores de arrastre.
El objeto con perfil de ala parte el flujo de moléculas de agua al entrar en él. Algunas moléculas son empujadas debajo del objeto y otras son empujadas por encima de él. (Flujos de moléculas también son empujados a cada lado del objeto, aunque no se aprecia en esta ilustración bidimensional.) Dado que el ritmo del flujo que fluye por debajo del objeto con perfil de ala se frena un poco, las moléculas de agua se amontonan mucho y aumenta la presión debajo del objeto. Al mismo tiempo, el ritmo del flujo aumenta por encima del objeto. Las moléculas del agua están menos apretadas, lo que causa una reducción de la presión por encima del objeto. Como resultado de este diferencial de presión, el objeto es empujado hacia arriba desde abajo donde la presión es mayor (+) hasta arriba donde la presión es menor (-). Sustentación o elevación es el término utilizado para designar esta fuerza que empuja.
Es una pena que se haya utilizado el término sustentación para identificar esta fuerza que empuja porque las fuerzas de sustentación no siempre actúan en una dirección ascendente. Las fuerzas de sustentación pueden actuar en cualquier dirección que es perpendicular a la fuerza de arrastre. La ilustración de la figura 1.1b muestra cómo se podría producir una sustentación hacia delante si el mismo objeto con perfil de ala es-tuviera desplazándose hacia abajo en lugar de hacia delante. Hablaré más sobre este tema más adelante en este capítulo.
Figura 1.1. La fuerza de sustentación: (a) en una dirección ascendente y (b) en una dirección de avance.
Teorías de la propulsión
en la natación
Nadie ha identificado todavía con certeza la manera en que los nadadores se propulsan a través del agua. Sólo tenemos teorías, y han variado de manera considerable a lo largo de los años. Presentaré un breve resumen de las varias teorías de la propulsión en la natación que se han propuesto a lo largo de los años antes de describir la teoría que yo he adoptado.
Figura 1.2. La teoría de la propulsión parecida a la de una rueda de vapor.
A principios de siglo, las tentativas de describir la propulsión en la natación humana compararon los movimientos de los brazos de los nadadores con los de remos y ruedas de vapor. Se creía que los brazos, totalmente extendidos, se movían con un patrón semicircular que asemejaba el movimiento de un remo o de una rueda de vapor, una forma de propulsión parecida a la de una rueda de vapor ilustrada en la figura 1.2. Esta descripción no se basó en la aplicación de ningún principio físico ni en observaciones subacuáticas de los movimientos reales del nadador durante la brazada; se basó sencillamente en las formas de propulsión acuática que existían en aquel momento. Esta teoría sobrevivió durante varias décadas sin ser estudiada de forma seria.
Teorías del arrastre propulsor
Algunos científicos y entrenadores de natación empezaron a tratar de definir los principios físicos que controlaban la propulsión en la natación humana al final de los sesenta. De entre los entrenadores de natación, los más destacados eran el Dr. James E. Counsilman, de la Universidad de Indiana, y Charles Silvia, de Springfield College. Como resultado de sus observaciones subacuáticas ambos afirmaron que los nadadores no realizaban las brazadas en forma de rueda de vapor con brazos rectos, sino que flexionaban y extendían sus brazos de forma alternativa durante las fases subacuáticas de los diversos estilos competitivos. En publicaciones diferentes, ambos sugirieron que los nadadores estaban realizando sus brazadas de esta manera para utilizar el tercer principio del movimiento de Newton como mecanismo propulsor (Counsilman, 1968; Silvia, 1970).
El tercer principio del movimiento de Newton afirma que cada acción (fuerza) de un objeto producirá una reacción (fuerza contraria) de igual magnitud en la dirección opuesta. Cuando se aplica a la propulsión en la natación, este principio significa que cuando los nadadores utilizan la fuerza muscular para empujar el agua hacia atrás, esta acción crea una fuerza contraria de igual magnitud que les propulsa hacia delante. Por lo tanto, ellos creían que los nadadores aceleraban su cuerpo hacia delante empujando el agua hacia atrás. Además, creían que la cantidad resultante de propulsión efectiva estaba directamente relacionada con la cantidad de agua que empujaban hacia atrás y la distancia que ésta recorría.
Figura 1.3. Un ejemplo de la teoría del arrastre propulsor, utilizando un empujón horizontal hacia atrás para crear la propulsión efectiva.
El empuje horizontal hacia atrás
Como resultado de este razonamiento, se aconsejó a los nadadores de esta época que utilizasen las manos y los brazos como palas para tirar y luego empujar el agua hacia atrás a la mayor distancia posible. También se les aconsejó que, cuando