69 TEMA 5: LOS MEDIOS AÉREO Y ACUÁTICO 1- GENERALIDADES DE LOS MEDIOS AÉREO Y ACUÁTICO. Características comunes y diferenciales de ambos medios. Viento y corrientes de agua relativos. 2- PERFILES. Cuerda aerodinámica. Intradós. Extradós 3- CAPA LÍMITE. Flujos laminares y turbulentos. Número de Reynolds Bibliografía Aguado, X. (1993). Eficacia y técnica deportiva. Análisis del movimiento humano. INDE. Barcelona. Aguado, X.; Izquierdo, M. y González, J.L. (1998). Biomecánica fuera y dentro del laboratorio. Universidad de León. León. Carr, G. (1997). Mechanics of Sport. Human Kinetics. Champaign Illinois. Chollet, D. (1990). Aproche scientifique de la natation sportive. Vigot. París. Eichenberger, W. (1981). Meteorología para aviadores. Paraninfo. Madrid. González, M.A; Pérez, G; Martín, A.; Prieto, R.; Robledo, J.; Rodríguez, A.; Rosa, S. Y Sánchez, C. (1998). Aplicaciones del túnel aerodinámico en el entrenamiento y mejora de técnicas deportivas. Revista ICD, 19:7-71. CSD. Madrid. Kyle, Ch.R. (1988). The mechanics and aerodinamics of cicling. En : Medical and Scientific aspects of cicling, 235-251. Human Kinetics. Champaign Illinois. Kreighbaum, E. y Barthels, K.M. (1996). Biomechanics. A Qualitative Approach for Studying Human Movement. Allyn and Bacon. Boston.
70 Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º) 1-GENERALIDADES DE LOS MEDIOS AÉREO Y ACUÁTICO Características comunes y diferenciales de ambos medios: Son fluidos: materia capaz de fluir. Estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso. Fluidos Líquidos: Gases incompresibles al verterlos en un recipiente encuentran su nivel compresibles Llenan todo el recipiente que los contiene En el medio aéreo existe una relación exponencial entre altura y cambios de presión. (Gráficos de Eichenberger, 1985) En el medio acuático existe una relación proporcional entre profundidad y presión. Las fuerzas de sustentación, ascensionales y de resistencia se dan y originan siguiendo los mismos principios tanto en el medio aéreo como acuático. Los líquidos son mucho más densos y viscosos que los gases.
71 Viento y corrientes de agua relativos: Es el vector de velocidad resultante (de viento o corriente según el medio) entre el de marcha y el real. Es el viento o la corriente que se mide desde un sistema de referencias móvil. (Carr, 1997) (Kreighbaum y Barthels, 1996).
72 (Aguado,1993). Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º) (Chollet, 1990). Movimiento de la mano del nadador en relación a su cuerpo. Recorrido de la mano derecha vista desde abajo (izquierda), lateral (arriba a la derecha) y frontal (abajo a la derecha) en relación a la corriente de agua relativa. Las letras a, b, c, d, e y f corresponden a instantes que marcan inicios o finales de subfases del nado dentro de la fase en que la mano se encuentra sumergida. a-b entrada; b-c apoyo; c-d tracción; d-e empuje; e-f salida. En los medios aéreo y acuático, la técnica y a veces la táctica están condicionadas por el flujo relativo y no por el de marcha o el real de forma aislada.
73 2-PERFILES Perfil es un corte que muestra 2 dimensiones de un cuerpo. Se realizan con el objeto de estudiar las fuerzas aéreo o hidrodinámicas que generan. Básicamente las fuerzas de resistencia y de sustentación. Cualquier cuerpo tiene infinitos perfiles, que pueden ir variando a lo largo de su estructura, pero simplemente se estudian un número concreto de cortes. Algunos perfiles (deberían tener la zona interna todos ellos rayada, ya que se trata de cortes): (Carr,1997). (Kreighbaum y Barthels, 1996).
74 Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º) (Aguado, 1993). (Kyle, 1988). Borde de ataque: Borde del perfil por el que choca el viento relativo Borde de salida: Borde del perfil del lado opuesto a por donde choca el viento relativo Cuerda aerodinámica: Línea que va del borde de ataque al borde de salida Intradós: Zona del perfil situada por donde el fluido circula más lentamente. Extradós: Zona del perfil situada por donde el fluido circula más rápidamente Ángulo de ataque: Ángulo formado entre la dirección del flujo relativo y la cuerda aerodinámica. (Kreighbaum y Barthels, 1996).
75 3-CAPA LÍMITE Flujos laminares y flujos turbulentos: La capa límite puede comportarse en régimen laminar o turbulento dependiendo de la velocidad (suele haber un rango de velocidades en las que se da un régimen laminar), la lisura o granulosidad del perfil, la longitud del perfil, la densidad del fluido, la viscosidad del fluido, en el caso de una canalización el calibre de la tubería o arteria. Por arriba o por debajo de este margen el flujo se comportaría en régimen turbulento. El comportamiento laminar o turbulento de las capas límite puede pronosticarse a partir del llamado número de Reynolds (RN o Re). RN ν l = v = ρ ν l µ µ ν = ρ v = velocidad l = longitud del perfil ν (nu) = coeficiente cinemático de viscosidad. Se mide en el SI en stokes (m 2 / s) µ (mu) = coeficiente absoluto de viscosidad. Se mide en el SI en poiseuilles (N s / m 2 ) ρ (rho) = densidad. En el SI se mide en kg/m 3 µ del agua = el del aire x 59 ν del agua = el del aire x 14 En el aire µ aumenta con la temperatura, en los líquidos µ disminuye al calentarlos (pe aceite o miel). En el flujo sanguíneo o en cualquier conducción: RN = v d ν = ρ v d µ
76 Biomecánica de las Técnicas Deportivas (3º) En tuberías se ha observado que hasta valores de Re de 2000 el flujo será laminar, entre 2000 y 4000 habrá transición a turbulento y por encima de 4000 será turbulento. No obstante dependerá en cada caso del fluido considerado y también existen valores inferiores de Re que si no se sobrepasan también dan como consecuencia un flujo turbulento. Tabla de densidades de sólidos, líquidos y gases, en función de la temperatura: Sólidos Líquidos gases TABLA DE DENSIDADES Sustancia Temperatura (ºC) Densidad g/cm 3 kg/m 3 Hueso 20 1,600 1600 Hierro 20 7,700 7700 Hielo (agua) 20 0,917 917 Aluminio 20 2,700 2700 Granito 20 2,700 2700 Plomo 20 11,300 11300 Madera arce 20 0,700 700 Sangre 37 1,050 1050 Plasma sanguíneo 37 1,030 1030 Agua pura 4 1,000 1000 Agua pura 30 0,996 996 Agua del mar 15 1,025 1025 Mercurio 0 13,600 13600 Aire 0 0,00130 1,30 Aire 10 0,00125 1,25 Aire 20 0,00120 1,20 Aire 30 0,00116 1,16 Hidrógeno 0 0,0000899 0,0899 Argón 0 0,00178 1,78 Oxígeno 0 0,00143 1,43 Vapor de agua 100 0,000596 0,596 Dióxido de carbono 0 0,00198 1,98 Densidades de diferentes sólidos, líquidos y gases y su variación con las temperaturas.
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