TERCERA PRÁCTICA: Natación. Por qué flotamos? En qué principio está basada la Fuerza de Flotación? 3 Influye el centro de gravedad en la flotación?

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1 TERCERA PRÁCTICA: Natación Investigación e innovación Actividad 1:Evaluación de la flotabilidad dorsal y vertical. TEST DE FLOTACIÓN 1 2 Por qué flotamos? En qué principio está basada la Fuerza de Flotación? 3 Influye el centro de gravedad en la flotación? Actividad 2: Pesaje hidrostático 1 Para qué sirve? Actividad 3: Registro de resistencia pasiva 1 Ofrece el agua alguna resistencia en nuestro deslizamiento? Actividad 3: Cálculo de frecuencia de ciclo y longitud de ciclo 1 Cómo nado? Analicemos nuestra técnica

2 1 Por qué flotamos? Es el resultado de la acción de dos fuerzas: la fuerza del peso del cuerpo sumergido y la fuerza de flotación Recordemos algunos conceptos básicos Peso Leyes de Newton En física, el peso de un cuerpo se define como un vector que tiene magnitud y dirección, que apunta aproximadamente hacia el centro de la Tierra. Como el peso es una fuerza, se mide en unidades de fuerza (Newton) F= m x a (Kg X m/s 2 ) 2ª Ley de la dinámica o de Newton P= m x g (Kg X m/s 2 ) g= 9,80605 m/s 2 Unidades de medida: 1 Newton= 1 Kg x 1 m/s 2

3 Fuerza de Empuje 1. Si el peso es mayor que el empuje ( P > F ), el cuerpo se hunde. Es decir, el peso específico del cuerpo es mayor al del líquido. 2. Si el peso es igual que el empuje ( P = F ), el cuerpo no se hunde ni emerge. El peso específico del cuerpo es igual al del líquido. 3. Si el peso es menor que el empuje ( P < F ), el cuerpo flota. El peso específico del cuerpo es menor al del líquido.

4 2 En qué principio está basada la Fuerza de Flotación? Investigación e innovación? En el Principio de Arquímedes Recordemos algunos conceptos básicos Densidad Volumen cantidad de masa contenida en un determinado volumen. espacio que ocupa un cuerpo. El cuerpo se sumerge hasta que el empuje del líquido iguala el peso que tiene el cuerpo en el vacío. 1º Kg/m 3 // g/cm 3 V= m/d m= d x V

5 En el Principio de Arquímedes Peso (W) Empuje (E) E = m desalojada g = Peso fluido desalojado desalojada E = d x V X 9,8 N= Peso fluido desalojado Si el cuerpo está flotando quedando sumergido sólo una parte de él, el volumen de líquido desalojado se corresponderá con el volumen sumergido. Volumen de líquido desalojado (V liq ) es igual a volumen sumergido. Kg/m 3 // g/cm 3 V= m/d m= d x V

6 3 Influye el centro de gravedad en la flotación? Si modificamos la posición del cuerpo, y con ello el centro de gravedad, qué pasaría? la posición de equilibrio está determinada por la posición relativa del centro de gravedad o peso y del centro de flotación o empuje. La resultante de los momentos de las fuerzas aplicadas debe ser cero Para que exista equilibrio en flotación estática el centro de gravedad y el de flotación deben encontrarse en la misma línea vertical.. Veamos un ejemplo (aplicaciones prácticas PA)

7 Actividad 2: Pesaje hidrostático 1 Para qué sirve? Para calcular el porcentaje de grasa La premisa básica del pesaje hidrostático es que debido a que la grasa flota y no pesa bajo el agua, el peso del sujeto así obtenido reflejara la masa corporal libre de grasa. Recordemos algunos conceptos básicos. Volúmenes pulmonares: V. Residual Biología : Sistema respiratorio VC / VRI/ VRE/ VR Para calcular la densidad corporal debemos conocer algunos parámetros: Volumen de aire en las vías respiratorias cuando ya no somos capaces de expulsar más aire en la espiración forzada. Oscila entre 1 y 1,2 litros de aire según las personas. Hombres: (0.019 x H cm) + ( x edad a) 2.24 = L Mujeres: (0.032 x H cm) + (0.009 x edad a) 3.90 = L

8 Peso en el agua Calculado en la báscula P agua = P (g) P (g) del aparato Densidad del agua Estos 3 vasos de agua contienen distinta concentración de sal. Sabrías decirme cuál es el que contiene más sal y el que tiene menos y porqué? tiene el agua la misma densidad a diferente Tª? Es el agua salada más o menos densa que el agua dulce? 0º (hielo)- 917,00/ 25º- 997,13/ 100º- 958,05 kg / m

9 Densidad corporal Calcularemos la Dc a partir de la fórmula de SIRI (1962) Peso fuera del agua Densidad del agua Pt g x Da Dc = g x ml -1 = (Pt g Pa g) ( VR ml ml) Peso en el agua Volumen residual Volumen de gas en el tracto gastrointestinal Porcentaje de grasa (%)= (495 /Dc g x ml -1 ) 450 = %

10 La composición corporal afecta a la capacidad para moverse? Biología : Composición corporal Tejido magro o libre de grasa: huesos, músculos, agua extracelular, tejido nervioso y todas las demás células que no son adipocitos o células grasas. Tejido graso: adipocitos o células grasas.

11 Actividad 3: Registro de resistencia pasiva 1 Ofrece el agua alguna resistencia en nuestro deslizamiento? Recordemos algunos conceptos básicos Física Fuerzas de Rozamiento Cinemática p. 24 Matemáticas Cálculo de ángulos: Trigonometría 2ª Ley de Newton F= m x a 1º RT = RF + RO + RR Para calcular la R frontal necesitamos saber:

12 Función seno: sen(θ) = Opuesto / Hipotenusa Función coseno: Función tangente: cos(θ) = Adyacente / Hipotenusa tan(θ) = Opuesto / Adyacente Triángulo rectángulo Antes de concentrarnos en las funciones, nos ayudará dar nombres a los lados de un triángulo rectángulo, de esta manera: (Adyacente significa tocando el ángulo, y opuesto es opuesto al ángulo... claro!) Seno, coseno y tangente Las tres funciones más importantes en trigonometría son el seno, el coseno y la tangente. Cada una es la longitud de un lado dividida entre la longitud de otro... sólo tienes que aprenderte qué lados son! El cuerpo durante el nado debe mantenerse lo más horizontal posible, sin inclinarse, así la resistencia de forma se verá disminuida y el nadador no necesitará gastar tanta energía para mantener su velocidad. La resistencia de forma es directamente proporcional al seno del ángulo que forma el cuerpo con la superficie del agua.

13 Pensemos: Cuáles son las fuerzas que intervienen en el nadador? Si el nadador hace una fuerza hacia abajo, el agua le devuelve otra hacia arriba, tiende a elevarlo, si la aplicase hacia arriba lo hundiría aún mas. Empujar el agua siempre hacia atrás, hace que pueda avanzar.

14 Resistencia Hidrodinámica Al desplazarse un sólido en el interior de un fluido aparece una fuerza resultante llamada de resistencia hidrodinámica, que tiene dos componentes una antiparalela al movimiento, debida a las fuerzas viscosas (resistencia) y otra perpendicular al flujo denominada fuerza de sustentación. Las dos componentes son función de la velocidad relativa del sólido/fluido de la superficie proyectada en la dirección al movimiento, Ap y perpendicular a él, Ar, y de las características físicas del fluido.

15 Actividad 3: Cálculo de frecuencia de ciclo y longitud de ciclo Investigación e innovación 1 cómo nado? Analicemos nuestra técnica La natación es un cíclico por lo que la frecuencia del ciclo es un valor importante. Para valorar el rendimiento de nado debemos tener en cuenta la frecuencia de ciclo, la longitud de ciclo y la velocidad media (como en todos los s cíclicos) Recordemos algunos conceptos básicos Física Frecuencia = numero de ciclos / unidad de tiempo Fc Cinemática: Velocidad cíclica nº ciclos contados ( c) = tiempo ciclos contados ( s) Unidades de Medida (SI): 1 Hz significa que un evento se repite una vez por segundo (ciclos por segundo)

16 Velocidad cíclica= Frecuencia de ciclo x longitud de ciclo Unidades de Medida (SI): V=m/s L= m Longitud de ciclo= distancia recorrida en cada uno de los ciclos Lc = espacio ( m) nº de ciclos Lc = V ( m/ s) Fc( Hz) Estos parámetros me indicarán la velocidad de nado

17 Resulta muy difícil medir este tipo de resistencia de forma aislada. así, cuando un cuerpo se encuentra completamente sumergido en un fluido, la resistencia con la que se encuentra (fricción + forma), el términos generales. R = ½ K x S x V 2 x D K=coeficiente de forma (adimensional) S= superficie de choque (m 2 ) V=velocidad de desplazamiento (m/s) D=densidad del fluido (Kg/m 3 )