Per vincere l'oro nel nuoto a Tokyo, i nuotatori non devono solo generare un'incredibile potenza con le braccia e le gambe per spingersi nell'acqua; devono anche superare l'incessante attrazione dell'acqua mentre lo fanno.

Senza essere in grado di indossare tute speciali a bassa resistenza o utilizzare tecnologie per aiutarli a volare sull'acqua, come possono i nuotatori ridurre al minimo l'effetto della resistenza dell'acqua?

I migliori atleti delle Olimpiadi di quest'anno lo faranno nuotando sotto, piuttosto che sopra, l'acqua, almeno per quanto consentito dalle regole.

Le onde sono una seccatura

L'acqua è molto più densa dell'aria, quindi potresti presumere che i nuotatori trarrebbero beneficio dall'uso di una tecnica che consente loro di sedersi in alto nell'acqua, con quanto più corpo possibile fuori dall'acqua.

Ma ci sono due problemi con questa strategia.

Primo, costa energia produrre le forze necessarie per sollevare il corpo, che sarebbe meglio spendere spingendo il nuotatore in avanti verso la parete di arrivo.

Secondo, quando viaggiamo sulla superficie dell'acqua sprechiamo energia facendo onde. Durante il nuoto veloce, come negli eventi sprint freestyle o durante le partenze e le curve (dove le velocità superano i 2 metri al secondo, o circa 7 chilometri orari), la generazione di onde rallenta il nuotatore più di ogni altro fattore. Ridurre la formazione delle onde è quindi vitale per il successo del nuoto.

Le onde sono prodotte quando la pressione esercitata dal nuotatore sull'acqua spinge l'acqua verso l'alto e fuori dal loro percorso. Anche altri cambiamenti di pressione intorno al corpo del nuotatore causano la formazione di onde dietro di loro, e talvolta di lato.

L'energia necessaria per generare onde proviene dal nuotatore stesso, quindi gran parte della potenza generata dai muscoli del nuotatore viene utilizzata nella generazione delle onde piuttosto che spostare il nuotatore in avanti.

Ma le onde non si formano quando noi (o pesci, delfini o balene) nuotano sott'acqua, perché le onde si formano solo quando un oggetto (come noi) si muove al confine tra due fluidi di diversa densità, come acqua e aria durante il nuoto. E questo fatto suggerisce una soluzione intrigante al problema del trascinamento.

Un cambiamento nel pensiero

I nuotatori avevano notato i vantaggi di stare sott'acqua almeno dagli anni '50.

L'evento a rana è stato la causa di importanti controversie ai Giochi Olimpici di Melbourne del 1956, poiché i nuotatori hanno sperimentato la permanenza sott'acqua per gran parte delle loro gare. Il vincitore dei 200 metri maschili, Masaru Furukawa del Giappone, ha nuotato sott'acqua per la maggior parte dei primi tre giri della gara di quattro giri. Questa pratica è stata rapidamente messa al bando dopo i giochi; i nuotatori sono stati costretti a riemergere prima di poter iniziare a nuotare.

Ma la pratica di nuotare sott'acqua a stile libero (crawl anteriore), gli eventi farfalla e dorso sono decollati solo dopo che i nuotatori hanno imparato la "tecnica ondulatoria subacquea, "meglio conosciuto come il calcio del delfino.

Qui, il nuotatore si spinge sott'acqua ondulando la parte inferiore del corpo in modo ondulatorio, mantenendo una posizione della parte superiore del corpo rigida e aerodinamica con le braccia tese sopra la testa.

L'ampiezza dell'ondulazione della parte inferiore del corpo aumenta dai fianchi ai piedi per cui l'"onda" prodotta dal corpo è molto maggiore verso i piedi, creando un effetto simile a una frusta. Questo spinge l'acqua rapidamente all'indietro, spingendo il nuotatore in avanti secondo la legge di azione e reazione di Newton.

Utilizzando questa tecnica, i nuotatori nelle gare di dorso hanno guadagnato un vantaggio significativo dagli anni '80 in poi, e dagli anni '90 era comune anche negli eventi di freestyle e farfalla.

La tecnica era così efficace che l'organo di governo del nuoto, FINA, limitato il suo utilizzo al solo segmento di 15 metri dopo le partenze e le svolte. I nuotatori sono ora squalificati se nuotano troppo lontano sott'acqua.

Eppure i benefici del miglioramento della tecnica dell'ondulazione subacquea sono così grandi che i nuotatori trascorrono ancora ore ogni settimana ad allenarsi migliorando questa parte della gara.

Chiavi per il successo del nuoto subacqueo

Sebbene uno sforzo di ricerca in corso miri a trovare la tecnica ottimale per diversi nuotatori, alcune pratiche sembrano essere comunemente associate al successo subacqueo.

Primo, i nuotatori che stanno sott'acqua per tutti i 15 metri avranno partenze più veloci, curve e tempi di gara complessivi. Questo effetto è particolarmente forte negli eventi di dorso, e quando i nuotatori sfruttano al meglio la svolta finale di una gara (quando i nuotatori di solito emergono più velocemente perché si stanno stancando).

Secondo, stare più in profondità sott'acqua è importante. La resistenza delle onde è leggermente ridotta nuotando appena sotto la superficie, ma nuotare 40-60 centimetri sott'acqua può ridurre la resistenza del 10-20%. E ci sono ulteriori vantaggi quando si nuota a un metro o più sott'acqua, soprattutto quando le velocità di partenza e di svolta sono elevate (come nella maggior parte delle gare più brevi).

Terzo, i migliori nuotatori mostreranno probabilmente una frequenza di calcio più veloce, sebbene ogni calcio non sia più grande di quelli dei nuotatori più lenti. In particolare, una rapida estensione del ginocchio nel battere del calcio che si verifica alla fine del movimento ondulatorio può separare i nuotatori subacquei più veloci da quelli più lenti.

E infine, anche se sarà difficile da individuare negli scatti delle telecamere subacquee alle Olimpiadi, i piedi dei nuotatori subacquei più veloci possono ruotare verso l'interno durante il battere del calcio, piuttosto che rimanere rigidamente in linea con la gamba. Questa rotazione consente alle superfici superiori dei piedi di orientarsi orizzontalmente nella direzione del nuoto, proprio come il flauto (coda) di un delfino o di una balena giace orizzontale rispetto alla loro direzione di nuoto, producendo più propulsione ai piedi.

Sottomarino verso l'oro

Così, ai Giochi Olimpici di Tokyo, cercare i nuotatori che stanno sott'acqua il tempo consentito nelle partenze e nelle virate, e controlla le tecniche che usano quando il regista taglia le riprese subacquee.

I nuotatori che sfruttano al meglio queste parti della gara potrebbero semplicemente spingersi verso l'oro olimpico.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.