Storyboard

La natación es el modo M9 (modos en fluidos) en su forma más compleja: el nadador debe generar propulsión a través del agua mientras minimiza la resistencia hidrodinámica. La propulsión se genera principalmente por la brazada: la mano y el antebrazo actúan como una paleta que aplica fuerza al agua (acción) y recibe la reacción propulsiva (3ª Ley de Newton). La fuerza propulsora tiene componentes de sustentación (lift) y arrastre (drag) sobre la mano, siendo el modelo cuasi-estático el más utilizado en biomecánica de la natación. El arrastre activo (frontal drag de la posición del cuerpo) es 24 veces mayor que el arrastre pasivo (cuerpo estático) en los estilos con mayor perturbación. La eficiencia de propulsión ( 310 %) es la más baja de todos los deportes, lo que explica el enorme coste metabólico por metro nadado. La hidrodinámica de ola (wave drag) en superficies limita la velocidad máxima a menos de 2.5 m/s para la mayoría de los estilistas, independientemente de la potencia aplicada.

>Modelo

ID:('ky', 494)

Storyboard

$F_{D,activo}=\frac12\rho_{agua}C_{D,activo}A_{frontal}v_{nado}^2$

Variables

$C_{D,activo}$

Coeficiente de drag activo

$1$

$\r ho_{agua}$

Densidad del agua

$kg/m³$

$v_{nado}$

Velocidad de nado

$m/s$

$F_{D,activo}$

Fuerza de drag activo

$N$

$A_{frontal}$

Área frontal corporal

$m²$

>Modelo

ID:('gm', 4421)

Storyboard

$F_{prop}=\frac12\rho_{agua}(C_L\sin\alpha+C_D\cos\alpha)A_{mano}v_{mano}^2$

Variables

$C_D$

Coeficiente de arrastre mano

$1$

$C_L$

Coeficiente de sustentación mano

$1$

$\r ho_{agua}$

Densidad del agua

$kg/m³$

$v_{mano}$

Velocidad de la mano

$m/s$

$F_{prop}$

Fuerza propulsora

$N$

$A_{mano}$

Área efectiva mano/antebrazo

$m²$

$alpha$

Ángulo de ataque de la mano

$rad$

>Modelo

ID:('gm', 4422)

Storyboard

$v_{nado}=\sqrt{\frac{2F_{prop,media}}{\rho_{agua}C_{D,activo}A_{frontal}}}$

Variables

$C_{D,activo}$

Coeficiente de drag activo

$1$

$\r ho_{agua}$

Densidad del agua

$kg/m³$

$v_{nado}$

Velocidad de nado

$m/s$

$F_{prop,media}$

Fuerza propulsora media

$N$

$A_{frontal}$

Área frontal corporal

$m²$

>Modelo

ID:('gm', 4423)

Storyboard

$\eta_{nado}=\frac{F_{prop}v_{nado}}{P_{mec,total}}$

Variables

$eta_{nado}$

Eficiencia propulsiva

$1$

$v_{nado}$

Velocidad de nado

$m/s$

$F_{prop}$

Fuerza propulsora

$N$

$P_{mec,total}$

Potencia mecánica total

$W$

>Modelo

ID:('gm', 4424)

Storyboard

$P_{mec}=\frac{F_{prop}v_{mano}}{2}$

Variables

$v_{mano}$

Velocidad de la mano

$m/s$

$F_{prop}$

Fuerza propulsora

$N$

>Modelo

ID:('gm', 4425)

Storyboard

$F_{wave}=C_{wave}\rho_{agua}gL_{cuerpo}v_{nado}^2$

Variables

$C_{wave}$

Coeficiente de resistencia de ola

$1$

$\r ho_{agua}$

Densidad del agua

$kg/m³$

$v_{nado}$

Velocidad de nado

$m/s$

$F_{wave}$

Resistencia de ola

$N$

$L_{cuerpo}$

Longitud característica corporal

$m$

$g$

Gravedad

$m/s²$

>Modelo

ID:('gm', 4426)

Storyboard

$Fn=\frac{v_{nado}}{\sqrt{gL_{cuerpo}}}$

Variables

$Fn$

Número de Froude

$1$

$v_{nado}$

Velocidad de nado

$m/s$

$L_{cuerpo}$

Longitud característica corporal

$m$

$g$

Gravedad

$m/s²$

>Modelo

ID:('gm', 4427)

Storyboard

$P_{met}=\frac{F_{D,activo}v_{nado}}{\eta_{mec}}$

Variables

$eta_{mec}$

Eficiencia mecánica global

$1$

$v_{nado}$

Velocidad de nado

$m/s$

$F_{D,activo}$

Fuerza de drag activo

$N$

$P_{met}$

Potencia metabólica

$W$

>Modelo

ID:('gm', 4428)

Storyboard

$IC=\frac{v_{nado}}{f_{brazada}}$

Variables

$f_{brazada}$

Frecuencia de brazada

$Hz$

$IC$

Índice de ciclo

$m/ciclo$

$v_{nado}$

Velocidad de nado

$m/s$

>Modelo

ID:('gm', 4429)

Storyboard

$d_{brazada}=\frac{v_{nado}}{f_{brazada}}$

Variables

$f_{brazada}$

Frecuencia de brazada

$Hz$

$v_{nado}$

Velocidad de nado

$m/s$

$d_{brazada}$

Distancia por brazada

$m$

>Modelo

ID:('gm', 4430)

Storyboard

$F_{flot}=\rho_{agua}gV_{sum}$

Variables

$\r ho_{agua}$

Densidad del agua

$kg/m³$

$F_{flot}$

Fuerza de flotabilidad

$N$

$g$

Gravedad

$m/s²$

$V_{sum}$

Volumen sumergido

$m³$

>Modelo

ID:('gm', 4431)

Storyboard

$\theta_{cuerpo}=\arcsin\left(\frac{F_{flot}-Mg}{Ma_{ajuste}}\right)$

Variables

$M$

Masa nadador

$kg$

$F_{flot}$

Fuerza de flotabilidad

$N$

$a_{ajuste}$

Aceleración de ajuste postural

$m/s²$

$g$

Gravedad

$m/s²$

$ heta_{cuerpo}$

Ángulo de posición corporal

$rad$

>Modelo

ID:('gm', 4432)

Descripción

Red de modelo

• Método alternativo
• Método tradicional
• Estrategia
• 2D
• 3D

Ecuación

Número

Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

---

Símbolo

Ecuación

Resuelto

Traducido

Cálculos

Símbolo

Ecuación

Resuelto

Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar

Variables

$C_D$

C_D

Coeficiente de arrastre mano

1

$C_{D,activo}$

C_D_activo

Coeficiente de drag activo

1

$C_{wave}$

C_wave

Coeficiente de resistencia de ola

1

$C_L$

C_L

Coeficiente de sustentación mano

1

$eta_{mec}$

eta_mec

Eficiencia mecánica global

1

$eta_{nado}$

eta_nado

Eficiencia propulsiva

1

$Fn$

Fn

Número de Froude

1

$f_{brazada}$

f_brazada

Frecuencia de brazada

Hz

$M$

M

Masa nadador

kg

$\r ho_{agua}$

rho_agua

Densidad del agua

kg/m³

$IC$

IC

Índice de ciclo

m/ciclo

$v_{mano}$

v_mano

Velocidad de la mano

m/s

$v_{nado}$

v_nado

Velocidad de nado

m/s

$F_{D,activo}$

F_D_activo

Fuerza de drag activo

N

$F_{flot}$

F_flot

Fuerza de flotabilidad

N

$F_{prop}$

F_prop

Fuerza propulsora

N

$F_{prop,media}$

F_prop_media

Fuerza propulsora media

N

$F_{wave}$

F_wave

Resistencia de ola

N

$d_{brazada}$

d_brazada

Distancia por brazada

m

$L_{cuerpo}$

L_cuerpo

Longitud característica corporal

m

$a_{ajuste}$

a_ajuste

Aceleración de ajuste postural

m/s²

$g$

g

Gravedad

m/s²

$A_{mano}$

A_mano

Área efectiva mano/antebrazo

m²

$A_{frontal}$

A_frontal

Área frontal corporal

m²

$P_{mec,total}$

P_mec_total

Potencia mecánica total

W

$P_{met}$

P_met

Potencia metabólica

W

$V_{sum}$

V_sum

Volumen sumergido

m³

$alpha$

alpha

Ángulo de ataque de la mano

rad

$ heta_{cuerpo}$

angulo_cuerpo

Ángulo de posición corporal

rad

ID:(0, 494)