La trayectoria en forma de S
Durante los primeros tiempos de la teoría de la propulsión utilizando los brazos como palas, los expertos afirmaron que empujar el agua en cualquier dirección que no fuera hacia atrás haría que el cuerpo se desviase de su trayectoria hacia delante, lo que aumentaría la resistencia que encontrara y reduciría la velocidad de avance. Muchos expertos, incluyendo Counsilman y Silvia, revisaron su opinión cuando las películas subacuáticas de nadadores de elite mundial revelaron que no desplazaban sus manos directamente hacia atrás por debajo de la línea media del cuerpo durante la fase propulsora de la brazada subacuática, sino que, en estilo libre y mariposa, sus manos se desplazaban siguiendo una trayectoria tridimensional en forma de S, bajando hacia abajo y hacia dentro de su cuerpo en la primera mitad de la brazada subacuática y luego subiendo y moviéndose hacia fuera durante la segunda mitad. La figura 1.4 muestra una vista inferior de esta trayectoria en forma de S en el estilo libre. Sus manos también seguían una trayectoria en forma de S nadando espalda, pero en este caso se desplazaban hacia abajo, hacia arriba y hacia atrás para volver al lado del cuerpo. En braza sus manos trazaban la primera mitad de la forma en S, pero luego se desplazaban hacia delante antes de terminar el resto del movimiento en forma de S. En mariposa, las manos trazaban una trayectoria de doble S.
Counsilman razonó que los nadadores movían sus manos en trayectorias con forma de S porque el hecho de empujar varios puñados de agua en direcciones mayormente hacia atrás una corta distancia produciría más propulsión que empujar un solo puñado de agua hacia atrás una mayor distancia. La razón era que el agua gana momento una vez que se mueve, por lo tanto, la única manera que tendrían los nadadores de poder seguir acelerando el agua hacia atrás, y acelerando el cuerpo hacia delante, sería aumentar la velocidad hacia atrás de los miembros por encima de la velocidad del agua que se desplazaba en esa misma dirección. Tendrían que empujar los brazos hacia atrás con una velocidad cada vez mayor desde el principio hasta el final de la brazada subacuática si querían seguir acelerando el cuerpo hacia delante. Evidentemente, esto requeriría un esfuerzo considerable y predispondría a los nadadores a sufrir una fatiga precoz.
En cambio, estos grandes aumentos de la velocidad de los miembros no serían necesarios para acelerar el cuerpo hacia delante si los nadadores cambiasen periódicamente la dirección de sus manos durante la brazada subacuática. Cambiar la dirección de la mano les permitiría sacarla del agua que previamente habían acelerado hacia atrás y meterla en agua tranquila o que se desplazaba lentamente, que podrían acelerar en direcciones mayormente hacia atrás con menos esfuerzo muscular. Por lo tanto, podrían ganar más propulsión con menos fuerza muscular utilizando una brazada subacuática en forma de S.
Los críticos de esta teoría argumentaban que los componentes laterales, descendentes y ascendentes de estas trayectorias en forma de S aumentarían el arrastre y, por lo tanto, reducirían la propulsión. Los defensores de la teoría replicaban diciendo que la fuerza propulsora neta sería mayor durante cada brazada a pesar de los movimientos laterales y verticales de los brazos. Esta noción de que se puede producir más fuerza propulsora con movimientos que contienen algunos componentes laterales y verticales que con movimientos que se dirigen directamente hacia atrás es importante. Aprenderás más tarde que los nadadores no pueden y no deben dirigir la brazada directamente hacia atrás para propulsar el cuerpo hacia delante, incluso cuando aplican el principio de Newton de acción y reacción.
Figura 1.4. Una nadadora de estilo libre vista desde abajo desplazando su mano en una trayectoria propulsora en forma de S durante la fase propulsora de la brazada subacuática.
Las teorías de la propulsión
basada en la sustentación
Las trayectorias de las brazadas ilustradas en las figuras 1.2, 1.3 y 1.4 son trayectorias punteadas de forma hipotética de los movimientos subacuáticos de las manos de nadadores, y, como tales, son defectuosas porque muestran las manos desplazándose hacia atrás en relación con el cuerpo. Como se mencionó en la introducción a la primera parte de este libro, la falacia de presentar las trayectorias de brazadas de esta forma es que los nadadores parecen quedarse en el mismo sitio mientras que los brazos se desplazan a lo largo del cuerpo. En realidad, por supuesto, el cuerpo está siempre desplazándose hacia delante cuando nadan, así que los brazos se desplazan hacia atrás significativamente menos de lo que se indica en estas figuras.
Brown y Counsilman (1971) fueron los primeros en mostrar las direcciones reales de las manos de los nadadores durante las brazadas subacuáticas. En su estudio pionero, filmaron a nadadores en una piscina oscura con una luz atada a los dedos de la mano. Cuando se reveló la película, las trayectorias de brazada descubiertas en estas películas cinematográficas eran bastante diferentes de cualquiera que se había visto con anterioridad. Mostraron a los nadadores haciendo movimientos diagonales de brazada con las manos desplazándose en direcciones más laterales y verticales que hacia atrás. Sus resultados fueron verificados después en varios estudios que mostraron a los nadadores utilizando trayectorias de brazada circulares con componentes laterales y verticales que superaban los movimientos de las manos dirigidos hacia atrás (Plagenhoff, 1971; Barthels y Adrian, 1974; Belokovsky e Ivanchenko, 1975; Schleihauf, 1978; Czabanski y Koszyczyc, 1979; Reischle, 1979; Schleihauf et al., 1984; Hinrichs, 1986; Luedtke, 1986; Maglischo et al., 1986). A diferencia de las trayectorias de brazada dibujadas en relación con los cuerpos estacionarios, las trayectorias captadas en película por Brown y Counsilman mostraron los movimientos reales de las manos de los nadadores durante sus brazadas subacuáticas. Se ilustran las trayectorias típicas de la brazada para los cuatro estilos competitivos, dibujadas en relación con un punto fijo en la piscina, en la figura 1.5.
Figura 1.5. Trayectorias de la brazada de los cuatro estilos competitivos dibujadas en relación con un punto fijo: (a) vista lateral y (b) frontal del estilo libre; (c) vista lateral de espalda; (d) vista inferior de mariposa, y (e) vista frontal de braza.
Brown y Counsilman creyeron que los componentes laterales y verticales de los movimientos de las manos de los nadadores, dada su magnitud, tenían que ser propulsores, y, por lo tanto, dudaron de que el principio de Newton de acción y reacción pudiese ser el principal mecanismo de la propulsión en la natación humana. En su búsqueda de un principio físico que explicase cómo los movimientos laterales y verticales de los miembros podrían generar propulsión, adoptaron el teorema de Bernoulli que describiré a continuación.
El teorema de Bernoulli
Daniel Bernoulli era un científico suizo que fue el primero en identificar la relación inversa entre la velocidad del flujo de un fluido y la presión. Encontró que, para un fluido ideal, la presión era menor cuando el fluido fluía rápidamente, y era ma yor cuando el fluido tenía menor velocidad. El teorema de Bernoulli proporciona una explicación de la forma en que se producen las fuerzas de sustentación cuando objetos con perfil de ala se desplazan a través de fluidos, o cuando estos fluyen alrededor de dichos objetos. El teorema de Bernoulli se explica mejor con respecto a la aerodinámica. Sin embargo, el ejemplo también puede aplicarse a la hidrodinámica porque tanto el aire como el agua son fluidos.
Cuando un avión se desplaza hacia delante, el movimiento relativo de las corrientes de aire inmediatamente delante del ala irá hacia atrás, ejerciendo una fuerza de arrastre que actúa en dirección contraria a la del desplazamiento del avión. El ala debe separar las corrientes de aire para poder pasar a través de ellas. Como consecuencia, algunas de las corrientes pasan por encima del ala mientras que otras pasan por debajo. En la figura 1.6, el movimiento de esta corriente se ilustra con las pequeñas flechas que representan el flujo