De beste manier voor wedstrijdzwemmers om hun vingers vast te houden, is ze een beetje uit elkaar te spreiden zodat ze het water harken, zo blijkt uit een nieuwe studie.
In de jacht op de techniek die het snelste freestylezwemmen kon opleveren, suggereerde eerder onderzoek dat zwemmers hun efficiëntie konden verbeteren door hun vingers uit elkaar te spreiden, maar veel bleef onzeker hoe dit zou kunnen werken en hoeveel zwemmers nodig hadden om hun vingers te spreiden om hiervan te profiteren.
Om dit mysterie op te lossen, onderzochten vloeistofdynamici zowel virtuele modellen van menselijke armen in computersimulaties als 3D-geprinte modellen van menselijke armen in windtunnelexperimenten. Ze analyseerden de krachten die deze modellen ondervonden op vijf verschillende niveaus van vingerspreiding: bij een spreidingsgraad van nul, waarbij alle vingers als een peddel tegen elkaar werden gedrukt, door steeds bredere intervallen van 5 graden tot 20 graden spreiding.
De beste resultaten werden gezien met een vingerspreiding van 10 graden in zowel computersimulaties als windtunnelexperimenten, aldus de onderzoekers.
De onderzoekers legden uit dat als er vingers uit elkaar vallen, er wat water doorheen glijdt. De resulterende turbulentie kan echter de waterstroom tussen de vingers beperken. Als zodanig kan een lichte spreiding van de vinger het oppervlak van een hand effectief vergroten. Tot op zekere hoogte weegt het voordeel van deze effectieve boost in oppervlakte op tegen het effect van verloren water tussen de vingers, zegt co-auteur Josje van Houwelingen, een zwemvloeistofdynamicus aan de Technische Universiteit Eindhoven in Nederland.
In de studie verminderde zelfs het spreiden van vingers over 5 graden de hoeveelheid weerstand die wapens ervaren met 2 procent in computersimulaties en 5 procent in windtunnelexperimenten.
"Het gebruik van optimale vingerspreiding kan een concurrentievoordeel opleveren", vertelde van Houwelingen aan WordsSideKick.com.
Hoewel deze effecten subtiel zijn, kunnen ze een groot verschil maken in wedstrijden tussen elite-zwemmers. "Als je een topzwemmer bent, kan dit zeer kleine effect, slechts een paar procent, het verschil maken tussen een gouden medaille en helemaal geen medaille", zei Van Houwelingen in een verklaring.
"We hebben een ruwe en een beetje overdreven schatting gemaakt voor de mogelijke verbetering op de 50 meter vrije slag", aldus van Houwelingen. "Dit resulteerde in een verbetering van 0,6 seconden." Ze merkte daarentegen op dat het tijdsverschil tussen de eerste en de zesde plaats bij de 50 meter vrije slag van de vrouw op de Olympische Zomerspelen 2016 in Rio de Janeiro slechts 0,12 seconden was.
Van Houwelingen merkte op dat ze zelf zwemster was en probeerde de harktechniek tijdens het zwemmen. Ze vond het moeilijk om haar vingers op een constante afstand van elkaar te houden, "maar aangezien elite-zwemmers hun startpositie ook tot 1 graad kunnen optimaliseren, kunnen ze hoogstwaarschijnlijk ook iets van deze kennis toepassen op hun techniek."
De onderzoekers merkten op dat hun onderzoek betrekking had op armen die enigszins onrealistisch met constante snelheden door vloeistoffen bewegen. Ze zijn nu van plan om 3D-geprinte armen in een grote watertank te plaatsen en te zien welke krachten ze ervaren als ze realistischere zwembewegingen uitvoeren met een robot.
De wetenschappers hebben hun bevindingen maandag (21 november) op de jaarlijkse bijeenkomst van de divisie Fluid Dynamics van de American Physical Society in Portland, Oregon, gedetailleerd beschreven.
