Unha investigación revolucionaria recente da École polytechnique e Phyling, liderada por Romain Labbé e o seu equipo, revolucionou a nosa comprensión da optimización de palas nos deportes acuáticos. O seu estudo “Physics of rowing oars” desafía a sabiduría convencional ao examinar a eficiencia das palas a través da lente das limitacións fisiolóxicas humanas no canto de consideracións puramente mecánicas. Esta investigación non só se aplica ao remo—as súas conclusións esténdense ao kayak de velocidade e á canoa, ofrecendo orientación valiosa para calquera atleta que dependa da eficiencia da pala para o seu rendemento.
Comprendendo a física fundamental da propulsión con palas
A relación entre as dimensións das palas e o rendemento é moito máis complexa do que a maioría dos atletas se dan conta. Cando tiras da túa pala a través da auga, estás interactuando con dúas forzas físicas distintas que determinan a túa eficiencia. A primeira é a resistencia por presión, que ocorre cando a túa pala empurra contra a resistencia da auga. A segunda é a masa engadida, que representa a auga adicional que se acelera xunto coa túa pala durante cada palada.
Os investigadores descubriron que “real rowing lies at the cross-over between these two regimes,” o que significa que os deportes competitivos de pala operan precisamente na intersección onde ambas as forzas importan por igual. Este descubrimento explica por que o deseño das palas evolucionou tan dramaticamente durante o século pasado e por que non hai unha solución única para as dimensións óptimas das palas.
Figura 2 do artigo citado: Evolución do deseño dos remos mostrando (a) lonxitudes históricas dos remos, (b) deseños de palas dende Macon (1960) ata Fat2 (2017), (c) evolución da relación de aspecto, (d) melloras no rendemento ao longo do tempo, e (e) cambios na área adimensional da pala.
O estudo introduce un concepto crucial chamado “ancoramento”, que mide con que eficacia a túa pala tranfire enerxía para mover o teu bote cara adiante no canto de simplemente esvarar pola auga. “If anchoring equals 1, the blade does not move with respect to the water and all the rower’s energy is transferred to the boat. In contrast, if anchoring equals 0 the boat does not move and the oars slip in the water.” Esta eficiencia de ancoramento correlaciona directamente coa proporción entre a lonxitude exterior da túa pala (a parte na auga) e a lonxitude interior (a parte que colle), coñecida como relación de aspecto.
Para validar o seu marco teórico, os investigadores construíron un robot de remo sofisticado que podía manter unha forza constante durante toda a palada—algo que os atletas humanos non poden lograr debido ás variacións naturais na produción muscular. Os seus experimentos revelaron que “when increasing α [the aspect ratio], the average hull velocity decreases, coherent with an increase in the propulsive stroke duration.” Este descubrimento ten implicacións profundas para como os atletas deberían seleccionar o seu equipamento baseándose nas súas fortalezas individuais e obxectivos competitivos.
Implicacións estratéxicas: potencia de sprint versus eficiencia de resistencia
A investigación revela un intercambio fundamental que todo remador competitivo enfrenta: optimizar para a velocidade bruta versus a eficiencia enerxética. Esta distinción vólvese crítica ao elixir entre estratexias de carreira de sprint e resistencia, xa que cada unha demanda características diferentes das palas para maximizar o rendemento.
Para atletas orientados ao sprint que buscan a máxima velocidade independentemente do gasto enerxético, o estudo suxire usar palas máis curtas con palas máis grandes. “If one wants to achieve maximum velocity regardless of injected energy—or equivalently mean power—(sprint strategy), one should choose rather short oars α ∼ 1.” Sen embargo, este enfoque ven cun custo fisiolóxico: as palas máis curtas requiren frecuencias de palada máis altas, que “might be hard to achieve from a physiological point of view, by that setting a lower bound to α.”
Pola contra, os atletas de resistencia benefícianse dun enfoque diferente. “If one is rather tempted by maximal efficiency (endurance race), then long oars are indicated in order to reduce the mean power provided by the rower.” Esta estratexia permite aos atletas manter unha produción de potencia sostible sobre distancias máis longas mentres maximizan a eficiencia de transferencia enerxética dende os seus músculos ata a propulsión cara adiante.
A evolución histórica do equipamento de remo competitivo apoia estes descubrimentos. Durante os últimos 170 anos, as lonxitudes dos remos diminuíron case un 25% mentres que as áreas das palas aumentaron significativamente. Esta evolución reflicte o cambio do deporte cara formatos de competición orientados ao sprint, onde as carreiras normalmente duran arredor de seis minutos—firmemente no réxime de sprint no canto de eventos de verdadeira resistencia.
Figura 3 do artigo citado: (a) Perfis de forza do mango durante as paladas de remadores de elite franceses, e (b) consistencia da frecuencia de palada durante a final M1x do Campionato Mundial de Lucerna 2016.
A investigación tamén revela por que a frecuencia de palada importa tanto nos deportes de pala. A relación entre as dimensións das palas e a frecuencia óptima de palada non é arbitraria—está gobernada pola física fundamental. Os atletas que usan palas máis curtas naturalmente conseguen frecuencias de palada máis altas porque se perde menos enerxía ao esvaramento da auga durante cada ciclo de palada. Isto explica por que os kayakistas, que normalmente usan palas cunha relación de aspecto de 1 (sen ventaxa mecánica dun fulcro), manteñen frecuencias de palada preto de 100 paladas por minuto comparado coas 30-40 paladas por minuto dos remadores.
Aplicacións prácticas a través dos deportes de pala
Mentres esta investigación se centrou especificamente no remo, os seus principios aplícanse amplamente a través dos deportes de pala, con modificacións importantes para diferentes disciplinas. No kayak de velocidade e a canoa, onde os atletas non se benefician da ventaxa mecánica dun fulcro de rowlock, a física aínda goberna a relación entre as dimensións da pala, a frecuencia de palada e a eficiencia.
O estudo nota que “in kayaking, as there is no rowlock, α = 1, and the stroke frequency observed in competitions is much higher than that of rowing (near 100 strokes per minute), which follows the tendency that the stroke frequency decreases with α.” Esta diferenza fundamental explica por que as palas de kayak están deseñadas tan diferentemente dos remos de rowing e por que a técnica de kayak enfatiza paladas rápidas e eficientes no canto das paladas máis longas e poderosas vistas no remo.
Para kayakistas de velocidade e canoístas, a investigación suxire que o deseño da pala vólvese aínda máis crítico xa que non podes axustar a ventaxa mecánica a través de proporcións de lonxitude. “Kayak blades have another specific feature: they are very hollow to increase added mass.” Esta elección de deseño maximiza o efecto de ancoramento ao asegurar que máis auga se mova con cada palada, aínda que a frecuencia de palada sexa moito máis alta.
As probas con robot dos investigadores revelaron perfis de forza específicos que os atletas poden usar para avaliar a súa propia técnica. Os remadores de elite normalmente xeran forzas máximas de mango arredor de 700 N durante as fases de palada pico, cunha aplicación de forza relativamente consistente durante toda cada palada. Comprender estes patróns de forza axuda aos atletas a optimizar a súa selección de palas baseándose nas súas capacidades de forza individuais e nos requisitos de distancia de carreira.
Figura 7 do artigo citado: Gráficos mestre mostrando (a) velocidade media rescalada do bote, (b) duración da palada propulsiva, e (c) eficiencia de ancoramento como funcións da relación de aspecto α e área adimensional da pala β, con comportamentos asintóticos e puntos de datos de botes reais.
A contribución máis práctica do estudo pode ser o seu marco para a optimización individualizada de palas. No canto de depender da selección tradicional de equipamento baseada nas categorías de altura ou peso do atleta, esta investigación proporciona un enfoque baseado na física que considera perfis de forza individuais, distancias de carreira e limitacións fisiolóxicas. “The optimal oar length and blade size depend on the adopted strategy” e deberían ser seleccionados baseándose en se un atleta prioriza a velocidade máxima (para eventos de sprint) ou a eficiencia sostible (para carreiras máis longas) dentro dos seus límites fisiolóxicos.
Para adestradores e atletas, esta investigación proporciona orientación concreta: mide a túa produción máxima de forza sostible, determina a túa frecuencia óptima de palada para a túa distancia de carreira obxectivo, e despois selecciona dimensións de pala que maximicen ou a velocidade (para eventos de sprint) ou a eficiencia (para carreiras máis longas) dentro dos teus límites fisiolóxicos. Os días da selección de palas dunha talla para todos están a rematar, substituídos pola optimización individualizada baseada en principios sólidos de física.
Referencia: Labbé, R., Boucher, J. P., Clanet, C., & Benzaquen, M. (2019). Physics of rowing oars. New Journal of Physics, 21(9), 093050. https://doi.org/10.1088/1367-2630/ab4226