TEMA 7: LA FUERZA ASCENSIONAL

Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º) 93 TEMA 7: LA FUERZA ASCENSIONAL 1- PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES. Aplicación al medio aéreo. Aplicación al medio acuático. 2- LA FUERZA DE FLOTACIÓN. Equilibrio de flotación. Peso específico. Tests de flotación Bibliografía: Adrian, M.J.; Cooper, J.M. (1989). Biomechanics of Human Movement. Brown and Benchmark. Madison, Wisconsin. Amante, J. (1987). La base de la física. Penthalon ediciones. Barcelona. Aguado, X. (1993). Eficacia y técnica deportiva. Análisis del movimiento humano. INDE. Barcelona. Carr,G. (1997). Mechanics of sport. Human Kinetics. Champaign Illinois. Chollet, D. (1990). Approche scientifique de la natation sportive. Vigot. París. Hay, J.G. (1993). The biomechanics of Sports Techniques. Prentice Hall. New Jersey. Kreighbaum, E.; Barthels, K.M. (1996). Biomechanics. A qualitative approach for studying human movement. Allyn & Bacon. Boston

94 Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º) 1- PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES Todo cuerpo inmerso en un fluido (tanto en el medio aéreo como en el acuático) desaloja un volumen de fluido y experimenta por ello una fuerza llamada ascensional equivalente al peso del fluido desalojado. La fuerza ascensional aérea es la responsable del vuelo de los globos aerostáticos y la fuerza ascensional acuática es la responsable de la flotación de los cuerpos en el agua. La fuerza ascensional acuática se denomina también como fuerza de flotación. La fuerza ascensional tiene siempre dirección vertical y sentido hacia arriba. Su módulo equivale al peso del fluido desalojado. (Amante,1987) (Hay, 1993) Tanto en el medio aéreo como en el acuático las fuerzas ascensionales se confrontan con el peso del cuerpo. Si sus valores son iguales habrá un equilibrio. Si predomina la ascensional el cuerpo ascenderá hasta encontrar la altura en la que se de el equilibrio y si predomina la del peso el cuerpo descenderá.

Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º) 95 2- LA FUERZA DE FLOTACIÓN Es el caso particular de la fuerza ascensional en el medio acuático. Todo cuerpo que se sumerge en el agua lo hace hasta encontrar el equilibrio entre la fuerza de flotación y el peso del cuerpo. Si dicho equilibrio no se encuentra llegado el punto en que se sumerja por completo el cuerpo se dice que no flota. Si el equilibrio se obtiene antes se dará con una determinada línea de flotación (nivel de flotación) a una determinada altura del cuerpo. Si la densidad de todo el conjunto del cuerpo es inferior a la del líquido en el que se encuentra sumergido aparecerá un nivel de flotación en el cuerpo y parte de él emergerá. Si la densidad del conjunto del cuerpo es igual a la del fluido en el que se encuentra inmerso se sumergirá por completo pero no seguirá hundiéndose más. Si la densidad del conjunto del cuerpo es mayor a la del líquido en el que se encuentra sumergido, el cuerpo se hundirá. En los 2 primeros casos se dice que el cuerpo flota. En el 3º se dice que no flota. Expresado de otra forma: si el peso total del cuerpo es inferior o igual al de un idéntico volumen de agua el cuerpo flotará, si no el cuerpo se hundirá.

96 Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º) (Keighbraum y Barthels, 1996).

Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º) 97 En los cuerpos que están compuestos por diferentes tejidos, de densidades diferentes, se debe tener en cuenta la densidad del conjunto del cuerpo para saber si flotará o no. Diferentes componentes de un cuerpo con sus densidades ordenadas de menor a mayor: (modificado de Keighbraum y Barthels, 1996) Densidad = masa / volumen Si la densidad del agua es que la del cuerpo, éste flotará Si la densidad del agua es < que la del cuerpo, éste se hundirá La densidad del cuerpo dependerá de la diferente proporción de tejidos y de aire que tenga en los pulmones. La densidad varía con la edad, sexo, composición corporal, entrenamiento, grado de inspiración-espiración. La densidad del agua varía al igual que en los otros líquidos con la temperatura. Pero a diferencia de la mayoría de líquidos el agua es menos

98 Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º) densa cerca del punto de congelación.

Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º) 99 La densidad del agua a 4º C es de 1 g / cm 3 Al enfriarse el agua por debajo de 4º C va disminuyendo su densidad hasta llegar al hielo, que es mucho menos denso y por eso flota en la superficie de ríos y lagos helados ( a diferencia de otros líquidos que al congelarse aumentan su densidad). Por encima de 4º C el agua también va disminuyendo su densidad a medida que se calienta. Esto hace que en ríos y lagos helados en el fondo de ellos siempre haya agua a 4º C (que es la más densa) y esto permite la vida en ellos. Además durante el proceso de enfriamiento de un río o lago va a darse un proceso de movimientos de agua entre la superficie (donde se va enfriando en el contacto con el aire) y el fondo (al que irá bajando al acercarse a 4 º. Densidad de diferentes tejidos: Grasa: 0,938 g / cm 3 Músculo: 1,052 g / cm 3 Piel: 1,1 g / cm 3 Hueso: 1,8 g / cm 3 Generalmente las mujeres tienen menor densidad que los hombres debido a un mayor porcentaje de tejido graso. Los nadadores de élite suelen tener un mayor porcentaje de grasa que la élite de otros deportes. Peso específico = peso / volumen = densidad x aceleración de la gravedad Si el cuerpo flota el peso específico nos indica el porcentaje del volumen del cuerpo que quedará emergido y el porcentaje que restará sumergido. Pe un peso específico de 0,92 nos indica que el 92 % del cuerpo estará sumergido y el 8 % emergido.

100 Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º) Un cuerpo con un peso específico mayor de 1 se hundirá. Si pe el peso específico es de 0,98, el 2 % del volumen del cuerpo emergerá y depende de la posición que adoptemos La parte del cuerpo que sobresalga del agua será una u otra. En los tests de flotación se deberá especificar la posición a adoptar y el grado de inspiraciónespiración. Algunas personas especialmente densas pueden hundirse incluso en inspiración. Si la persona no se hunde en inspiración también se puede testear la flotabilidad viendo que peso hay que añadirle hasta que se hunda. (Chollet, 1990). Gravedad específica = peso del cuerpo / peso de un mismo volumen en agua Si la gravedad específica es mayor de 1 el cuerpo se hundirá.

Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º) 101 El centro de flotación es el lugar donde imaginariamente se puede aplicar la resultante de todas las fuerzas de flotación que reciben las diferentes partes del cuerpo. Se trata de un centro de presiones estáticas recibidas del líquido y coincide con el centro del volumen del cuerpo sumergido. Tanto en posición horizontal, como en vertical mientras los centros de gravedad y flotación no se encuentren alineados en la vertical se va a producir un momento tendente a girar la posición del cuerpo hasta que estos dos centros se alineen. (Adrian y Cooper, 1995). (Hay, 1993).

102 Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º) (Carr, 1997). Tener el centro de gravedad cerca del centro de flotación en la posición de nado significará mejores condiciones para la natación. La acumulación de tejido graso en la pelvis disminuye la distancia entre centro de gravedad y centro de flotación.