El patinaje artístico es sin duda uno de los deportes más esperados de las Olimpiadas de invierno, pero también es uno de los deportes más demandantes para los atletas que lo practican. Involucra tantos movimientos y principios, que siempre funciona como un buen ejemplo para demostrar como la física se aplica a los deportes.
Es importante que los patinadores artísticos tengan una buena rutina de baile, sepan interpretar y tengan buena condición física. Pero igual de importante es que conozcan ciertos principios físicos para optimizar y controlar sus saltos y giros. A través de cinco preguntas, trataré de explicar la física detrás del patinaje artístico.
¿Por qué se deslizan tan fácilmente?
Empecemos por lo que hace diferente al patinaje artístico de un baile en el piso. El hielo es un material ideal para patinar porque tiene muy poca fricción, es decir genera poca resistencia contra los patines. La fricción se genera cuando dos superficies están en contacto y sus moléculas se unen. Cuando las dos superficies tratan de separarse y romper las uniones, se genera una resistencia. Entre más áspera e irregular sea una superficie, es más fácil que sus moléculas queden en contacto con las moléculas de la otra superficie, y por lo tanto la fuerza de fricción ser mayor.
Además los patines están diseñados para tomar ventaja de esto. Las cuchillas de los patines tienen un espesor aproximado de tres milímetros, lo que ocasiona un contacto mínimo contra una superficie que ya tiene baja fricción como el hielo. Debido a estos factores, los patinadores encuentran poca resistencia mientras de deslizan sobre el hielo.
¿Cómo mantienen el equilibrio?
Algo básico para cualquier patinador es mantener el equilibrio o la estabilidad. Y eso se logra identificando el centro de masa, es decir el punto de equilibrio en el que se concentra la masa del objeto. Esto es fácil de identificar en una figura geométrica como una esfera, el centro de masa se ubica en el centro. En objetos con menos simetría, es más difícil encontrar el centro de masa.
En un patinador artístico el centro de masa generalmente se localiza en el área de las caderas; lo suficientemente alejado del punto de soporte, o sea de los pies. El centro de masa de los patinadores se debe mantener en todo momento sobre el punto de soporte para mantener el equilibrio. Obviamente el centro de masa cambia conforme cambian las posiciones.
¿Por qué brincan tan alto?
Uno de los principios físicos más importantes es que para cada acción, existe una reacción igual y opuesta. La velocidad vertical se genera por las fuerzas producidas al momento del despegue. La primera fuerza se genera cuando el patinador contrae los músculos de la pierna y después los estira con fuerza, empujando hacia abajo contra el hielo. El hielo generará una fuerza sobre el patinador, lo que ocasiona la velocidad vertical. A mayor fuerza en el despegue, más altura logrará (velocidad vertical).
Cuando un patinador artístico realiza un salto lateral, físicamente hablando,se puede considerar como un proyectil, o sea se convierte en un objeto que se mueve verticalmente al mismo tiempo que se mueve horizontalmente. Su centro de masa seguirá una trayectoria curva. Esta trayectoria curva se conoce matemáticamente como parábola. En estos casos, la gravedad actúa como una fuerza que “jala” al patinador hacia abajo, disminuyendo la velocidad vertical sin afectar la velocidad horizontal.
¿Por qué logran girar tan rápido?
Las rutinas generalmente están constituidas por giros rápidos sobre un punto fijo. Los patinadores logran estos giros sin caerse, gracias al concepto conocido como momento angular, que ayuda a estabilizar un cuerpo en movimiento rotando alrededor de un objeto fijo. El momento de un objeto giratorio es la combinación del tamaño de la persona, la velocidad de rotación y la distribución de masa alrededor del centro de la persona. Por ejemplo, cuando dos patinadores de la misma masa que rotan a la misma velocidad, el patinador más alto será el que tiene mayor momento angular.
El momento angular determina la rapidez de la rotación en un salto en el aire. Así que cuando un patinador artístico hace una vuelta, si genera más momento angular, tiene la posibilidad de girar más rápido. El momento angular se genera al empujar el hielo con el pie. Al empujar el hielo también se genera la velocidad vertical, lo que ayuda a llegar más alto para hacer los giros.
Una de las leyes fundamentales de física, establece que el momento siempre se conserva. Lo que significa que a menos que una fuerza externa entre en un sistema, el momento total debe permanecer constante.
¿Cómo aumentan su velocidad al girar?
La respuesta está en los brazos… y en la ley de la conservación del momento angular. Cuando empiezan a rotar con los brazos extendidos, giran lentamente. Pero a medida que colocan sus brazos más cerca de su cuerpo, empiezan a girar cada vez más rápido. Al detenerse, vuelven a estirar los brazos para frenar. En otras palabras, si la posición del cuerpo es más pequeña, la velocidad aumenta. Si la posición del cuerpo es más grande, la velocidad disminuye.
Los patinadores artísticos deben de mantener su cuerpo derecho y sus extremidades cercanas al eje central de su cuerpo para lograr velocidades más rápidas.
¿Quieres experimentar está ley? Haz la prueba en una silla giratoria. Toma vuelo y levanta los pies del suelo. Extiende los brazos y veras que la velocidad del giro disminuye, ahora hazte bolita y observaras que la velocidad aumenta.
Estos son solo algunos principios biomecánicos del patinaje artístico. Al conocer los principios físicos de un deporte se pueden hacer modificaciones en la técnica de los deportistas. Además cada día la tecnología está más involucrada en el deporte, permitiendo analizar con detenimiento hasta el más mínimo detalle.
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