Tratado de natación. José Mª Cancela Carral
Oblicuo menor.
• Transverso.
• Espinales (transversales, epiespinales, sacrolumbares y dorsal largo).
5.3. Músculos de las piernas
• Trayectoria descendente: psoas mayor, ilíaco y recto anterior.
Extensión de rodilla: cuádriceps.
• Trayectoria ascendente: glúteo mayor, bíceps crural, semitendinoso y semimembranoso.
Flexión de rodilla: bíceps crural y semimembranoso.
Flexión plantar: sóleo y gastrocnemio.
5.4. Músculos para mantener la posición del cuerpo
• Abdominales y dorsales.
5.5. Músculos para mantener la posición de la cabeza
• Esplenio de la cabeza y el cuello.
• Trapecio.
• Elevador de la escápula.
• Flexión del cuello: esternocleidomastoideo.
capítulo 4
Cancela Carral, José Mª
La física al servicio de la natación
1. INTRODUCCIÓN
Todos los cuerpos están sujetos a las leyes de la mecánica. Una enseñanza de la natación que se hiciese en contra de estas leyes presentaría muchos inconvenientes. Cuando se estudia la mecánica humana, deben tenerse en cuenta cuatro factores:
1 Su heterogeneidad.
2 Su deformación.
3 Su sensibilidad.
4 Su motricidad.
Clásicamente, el estudio de la mecánica en el agua se divide en dos grandes capítulos:
• La hidroestática, o estudio de los cuerpos en reposo en el agua.
• La hidrodinámica, o estudio de los cuerpos en movimiento en el agua.
Un mismo principio rige estos dos aspectos: la ley de la inercia. Según esa ley, todo cuerpo en reposo continúa en reposo, y todo cuerpo en movimiento continúa en movimiento hasta que una fuerza modifique ese estado.
2. HIDROESTÁTICA
La hidroestática es el estudio de la flotación o flotabilidad. La flotabilidad es la capacidad de flotar. Un objeto flotará en un fluido solamente si su densidad es menor que la densidad del fluido. El fluido sobre el cual nosotros trabajaremos va a ser sin duda el agua, y para comprender el significado de este enunciado, será necesario aclarar los siguientes conceptos: peso, masa y densidad.
Peso. Todo objeto, incluido nuestro cuerpo, tiene peso. El aire que respiramos puede ser pesado. El peso se debe a la atracción gravitatoria en dirección al centro de la tierra (gravedad), y cuanto mayor sea la masa del sujeto, mayor será la atracción gravitatoria, y por lo tanto tendrá mayor peso.
Masa. La masa es la cantidad de sustancia y materia contenida en un objeto.
Densidad. La densidad es la relación entre el peso y el volumen de un cuerpo, y también define sus características específicas de flotación en un fluido. La densidad de un objeto es, por lo tanto, el cociente entre el peso y su volumen.
Densidad = peso/volumen (kg/m3)
La densidad del agua es de 1000 kg/m3. Si un objeto tiene una densidad menor de 1000 kg/m3, flotará en el agua. Si su densidad es igual a 1000 kg/m3, flotará sumergido, y si su densidad es mayor de 1000 kg/m3, se hundirá.
El agua del mar (1026 kg/m3) es más densa que el agua potable, y por lo tanto hace más fácil la flotación.
2.1. Principio de Arquímedes
El principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado. La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes:
A. El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido.
B. La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones.
Figura 4.1.
Principio de Arquímedes.
A. Porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido
Consideremos, en primer lugar, las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto de fluido. La fuerza que ejerce la presión del fluido sobre la superficie de separación es igual a p*dS, donde p sólo depende de la profundidad y dS es un elemento de superficie. Puesto que la porción de fluido se encuentra en equilibrio, la resultante de las fuerzas debidas a la presión se debe anular con el peso de dicha porción de fluido. A esta resultante la denominamos empuje y su punto de aplicación es el centro de masa de la porción de fluido, denominado centro de empuje.
De este modo, para una porción de fluido en equilibrio con el resto se cumple
Empuje = peso = ρf · g · V.
El peso de la porción de fluido es igual al producto de la densidad del fluido (ρf) por la aceleración de la gravedad (g) y por el volumen de dicha porción (V).
B. Sustitución de la porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones
Si sustituimos la porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y dimensiones. Las fuerzas debidas a la presión no cambian, y por tanto, su resultante, que hemos denominado empuje, es la misma y actúa sobre el mismo punto, es decir, sobre el centro de empuje.
Lo que cambia es el peso del cuerpo y su punto de acción, que es su propio centro de masa, que puede o no coincidir con el centro de empuje. Por tanto, sobre el cuerpo actúan dos fuerzas, el empuje y el peso del cuerpo, que no tienen en principio el mismo valor ni están aplicadas en el mismo punto.
En los casos más simples, supondremos que el sólido y el fluido son homogéneos, y, por tanto, coinciden el centro de masa del cuerpo con el centro de empuje.
Ejemplo:
Figura 4.2.
La fuerza de empuje en cuerpos homogéneos.
Supongamos un cuerpo sumergido de densidad ρ rodeado por un fluido de densidad ρf. El área de la base del cuerpo es A y su altura h.
La presión debida al fluido sobre la base superior es p1= ρfgx, y la presión debida al fluido en la base inferior es p2= ρfg(x + h). La presión sobre la superficie lateral es variable y depende de la altura; está comprendida entre p1 y p2.
Figura 4.3.
La fuerza de empuje en cuerpos heterogéneos.
Las fuerzas debidas a la presión del fluido sobre la superficie lateral se anulan. Las otras fuerzas que actúan sobre el cuerpo son las siguientes:
• Peso del cuerpo, mg (masa por aceleración de la gravedad).
• Fuerza debida a la presión sobre la base superior, (p1 · A).
• Fuerza