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Uno strumento segreto per la squadra di nuoto degli Stati Uniti
Nel periodo in cui la società di costumi da bagno Speedo chiedeva agli scienziati della NASA di aiutare a creare l'ormai famoso costume LZR Racer, una pelle migliorata che molte persone accreditano per oltre una dozzina di record mondiali infranti dai nuotatori finora questa settimana a Pechino, uno scienziato in New York ha iniziato a lavorare su uno strumento diverso per l'armeria del nuotatore. Negli ultimi cinque anni, Tim Wei , un ingegnere meccanico e aerospaziale presso il Rensselaer Polytechnic Institute, ha rinnovato una tecnica consolidata nella fluidodinamica per studiare per la prima volta il movimento umano. Il metodo consente a scienziati e allenatori di studiare la velocità e la forza con cui un nuotatore spinge l'acqua mentre si muove attraverso di essa. Allenatore di nuoto Sean Hutchison , che ha inserito due atleti nella squadra di nuoto olimpico, afferma di aver utilizzato le intuizioni di Wei come base per ogni cambiamento tecnico che ha apportato ai nuotatori prima delle prove e dei giochi olimpici di quest'anno.
Avvio rapido: Uno speciale dispositivo costruito per analizzare la spinta di un nuotatore (struttura triangolare, a destra) può aiutare la sua bracciata. Qui, la linea verticale rossa mostra quanta forza genera il nuotatore mentre calcia.
Wei utilizza una tecnica di tracciamento chiamata velocimetria digitale dell'immagine delle particelle, comunemente usata per misurare il flusso di piccole particelle intorno a un aeroplano o piccoli pesci o crostacei nell'acqua. Per gli esperimenti di flusso a base d'acqua, i ricercatori versano minuscole perline argentate nell'acqua e le illuminano con un laser. Una videocamera digitale ad alta velocità segue il flusso a valle di perline sulla creatura. Ma salire su larga scala è difficile, afferma il biologo Frank Pesce , che studia la propulsione dei mammiferi acquatici alla West Chester University e ha collaborato con Wei agli studi sui delfini. Puntare laser sui nuotatori e immergerli in acqua piena di perline di vetro potrebbe chiedere loro di andare oltre nel nome della scienza.
Wei ha ideato una nuova soluzione: invece delle perle di vetro, ha filtrato l'aria compressa in una bombola da sub attraverso un tubo poroso per creare bolle di circa un decimo di millimetro di diametro. Un atleta nuota attraverso uno strato di bolle che sale dal fondo della piscina e una telecamera cattura il loro flusso attorno al corpo del nuotatore. Le immagini mostrano la direzione e la velocità delle bolle, che Wei traduce poi nella spinta del nuotatore usando un software da lui scritto. Più forza equivale a nuotare più velocemente, dice.
In collaborazione con Hutchison, che allena atleti d'élite fuori Seattle, Wei ha filmato la medaglia d'oro olimpica Megan Jendrick e più nuotatore junior Ariana kukors in un nuoto a rana in un canale, che ha un calcio simile a una rana. I vettori di velocità di Jendrick segnalavano una velocità elevata e indicavano direttamente dalla pianta dei suoi piedi. Ciò significava che i suoi piedi gettavano acqua dietro di lei, spingendola in avanti, proprio come una pattinatrice sul ghiaccio che lancia una palla si spara nella direzione opposta. In confronto, Kukors, una nuotatrice d'élite meno esperta, aveva vettori più lenti che correvano paralleli ai suoi piedi, il che significava che scivolava nell'acqua.
[Hutchison] l'ha preso e ha modificato il calcio a rana di tutti i suoi atleti d'élite, dice Wei, che ha presentato il suo lavoro a USA Nuoto , l'organo di governo dello sport, nel 2007. In uno sport in cui la rasatura dei decimi di secondo può essere motivo di celebrazione, Hutchison ha riferito che adattando il suo calcio, Kukors ha perso diversi secondi in una gara di rana, anche se ha mancato la squadra olimpica. Jendrick e un'altra nuotatrice di Hutchison, Margaret Hoelzer, stanno gareggiando questa settimana ai giochi, dove Jendrick si è piazzato quinto nei 100 metri rana e Hoelzer, che ha vinto un bronzo nei 100 metri dorso, spera di vincere l'oro nei 200 dorso . Ha battuto il record mondiale nell'evento a luglio.
Più di recente, Wei ha rivolto la sua attenzione alla spinta di un nuotatore. Con il finanziamento di USA Swimming, Wei ha costruito un equilibrio di forze, una struttura triangolare capovolta che si comporta come una bilancia da bagno. I nuotatori giacciono distesi nell'acqua e calciano nel telaio, misurando la loro propulsione nel tempo. L'output, che per un nuotatore d'élite come Kukors ha mostrato un'onda sinusoidale e ripetitiva, può aiutare gli allenatori a determinare se un atleta dovrebbe provare a generare più forza con un calcio più duro e più grande piuttosto che uno più basso e più veloce. Dipende dal singolo nuotatore, afferma Wei, che spera di combinare strumenti di misurazione del flusso e della spinta in un'unica immagine. Vuole anche misurare più atleti che nuotano liberamente, piuttosto che spingere contro un muro o in un canale.
Wei incontrerà il coordinatore della biomeccanica del nuoto degli Stati Uniti Russell Mark in autunno per parlare di cosa fare dopo. Il lavoro di Russell è fornire agli allenatori una solida base fisica per qualunque cosa dicano ai nuotatori di fare, dice Wei. USA Swimming si basa anche sull'analisi del flusso basata su computer utilizzando scansioni di tutto il corpo dei nuotatori; questi potrebbero essere combinati per determinare come uno convalida l'altro.