DEDOS ABIERTOS

25 Mar

A continuación os traducimos un extracto de un articulo aparecido en el Journal of Theoretical Biology en septiembre del 2012.

                     Arturo_Perez_Vertti-nadador-CONADE_MILIMA20140330_0479_8

En la foto vemos como el nadador mexicano Arturo Pérez abre ligeramente sus dedos.

Los nadadores de competición nadan con los dedos ligeramente separados ya que esto les permite generar más velocidad (ojo más VELOCIDAD,  no más EFICIENCIA).

En 1990 A Bejan (uno de los autores del articulo) desarrolló la Teoría Constructal que dice que para que un sistema de tamaño finito persista en el tiempo, debe desarrollarse de tal manera que facilite el acceso a las corrientes que lo atraviesan.

Cuando nadamos estamos surfeando la ola que genera nuestro cuerpo al desplazarse sobre el agua. Las olas más grandes se desplazan con una velocidad horizontal mayor; así nadadores más grandes (más largos) elevan sus torsos más sobre la superficie generando olas más grandes.

Para conseguir elevar el torso sobre el agua, el nadador debe ser capaz de empujar el agua hacia abajo con más fuerza.

Tanto si corremos como si nadamos la velocidad la conseguimos digamos corriendo “alto” o nadando “alto”, lo que significa que caeremos hacia adelante desde esa altura con mayor velocidad, y tanta mayor será esta cuanta más altura consigamos. Esto se aplica igual para animales corredores que para animales nadadores.

En natación, esta mayor fuerza de impulso hacia abajo la conseguimos con manos y pies más grandes. En la evolución de los animales nadadores la tendencia a separar los dedos de las manos y pies ocurrió antes del desarrollo de membranas entre los dedos.

No parece lógico en un primer momento pensar que separando los dedos de la mano consigamos empujar el agua hacia abajo con más fuerza; pero pensemos que el remo de un bote desplaza el agua horizontalmente, no hacia abajo. La mano ligeramente abierta del nadador hace ambas cosas, empuja hacia abajo y hacia atrás el agua, ya que ambos movimientos son necesarios para el diseño de locomoción de “caer hacia adelante” tanto en carrera como en natación, o en el vuelo.

Cuando nadamos tendemos, intuitivamente a cerrar nuestros dedos. Los autores del estudio encontraron, mediante simulación con cilindros sumergidos en una corriente de agua, que existe una separación óptima entre los dedos tal, que la fuerza ejercida es más del 50% que la que ejercemos con la mano cerrada.

Imaginemos que nuestros dedos son cuatro cilindros moviéndose a través de una corriente de agua. Imaginemos ahora tres configuraciones:

  • A cerrada
  • B ligeramente separados
  • C muy separados

La fuerza que se genera en la configuración B resulta ser la mayor.

Las tres configuraciones consisten en cuatro dedos y la palma de la mano, pero la mayor separación de los cilindros C (dedos) produce muy poca resistencia de forma al avance y por ello ejerce menos fuerza en el agua que las otras. La configuración A tiene un mayor coeficiente de resistencia que la configuración C.

El área frontal de B, que consiste en los cuatros dedos más el pequeño espacio de separación entre ellos, resulta mayor que el área frontal de A.

El secreto está en la separación. La configuración B empuja igual que una mano que es significativamente mayor que cuatro dedos pegados, ya que la separación es aproximadamente del grosor de la lámina de agua que rodea cada dedo. En esta configuración, la fricción del fluido en el dedo mantiene la diferencia de presión que existe entre las láminas de agua que rodean cada dedo. Así, la configuración B es como lleva un guante de agua hecho por los límites de la lámina de agua rodeando cada dedo.

Mediante simulaciones se ha visto que la fuerza ejercida es mayor cuando la separación entre los dedos es aproximadamente la mitad del diámetro de un dedo. La separación óptima también se reducirá al aumentar la velocidad, por eso la separación entre los dedos del pie del pato es mayor que las manos de una foca o casi sin separación en las aletas pectorales de las ballenas.

Esperamos que os haya resultado interesante y que hoy abráis un poco esos dedos… gracias y PURA VIDA

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