La nueva revolución en la natación: cómo usar las matemáticas para ganar más medallas

PARIS.– Kate Douglass, estudiante de posgrado en estadística y la segunda nadadora más rápida del mundo este año en dos pruebas olímpicas de natación, siempre ha sido buena con los números. Pero antes de matricularse en la Universidad de Virginia, nunca consideró que la natación en sí fuera un problema matemático que pudiera intentar resolver.

Eso cambió cuando se dio cuenta de que los conceptos que estaba estudiando en el aula podían usarse en su deporte. Hoy en día, Douglass suele meterse en la piscina con un cinturón que sostiene un acelerómetro, el mismo dispositivo que se encuentra en los teléfonos inteligentes y los relojes deportivos. Mientras nada, el sensor mide su movimiento en tres direcciones espaciales 512 veces por segundo.

“Eso me ha ayudado a descubrir áreas de mi brazada en las que puedo ser más eficiente”, dijo Douglass, de 22 años. Hasta ahora, todo bien: el sábado comenzó una apretada agenda olímpica al ganar una medalla plateda en el relevo 4x100 estilo libre.

Todos los nadadores de los Juegos Olímpicos de París tienen el mismo desafío: nadar lo más rápido que puedan moviéndose a través del agua de una manera que maximice la fuerza que los impulsa hacia la línea de meta, mientras minimiza la fuerza que los frena. Los nadadores de élite utilizan trucos familiares para reducir la resistencia, como afeitarse antes de las grandes competiciones y usar trajes de baño hechos del mismo material que los autos de carreras de Fórmula 1.

Aunque el deporte ha dependido durante mucho tiempo de la sensación del nadador en el agua o de la mirada del entrenador desde la piscina, Douglass y varios de sus compañeros olímpicos estadounidenses están explorando una nueva frontera competitiva. Bajo la dirección de un profesor de matemáticas de Virginia, el Dr. Ken Ono, están midiendo y analizando las fuerzas que crean mientras nadan, para optimizar la forma en que se mueven en el agua. Detalles tan aparentemente pequeños como la posición de la cabeza de Douglass en su retirada bajo el agua de braza, o cómo su mano izquierda entra al agua en su brazada de espalda, han sido puntos claves mientras trabajaba para recortar las centésimas de segundo que marcan la diferencia entre las medallas en el deporte.

Si bien es casi seguro que Douglass es el único nadador en París que ha coescrito un artículo de investigación revisado por pares sobre este trabajo, ideas similares se están popularizando en otros lugares. Como parte de un programa de investigación financiado por el gobierno en Francia destinado a darle al país una ventaja en sus Juegos Olímpicos locales, Léon Marchand fue sometido a pruebas el verano pasado para conocer su “perfil hidrodinámico”. Y Kyle Chalmers, el velocista australiano que ha participado en tres ocasiones en los Juegos Olímpicos, se ha asociado con un laboratorio de tecnología deportiva con sede en Sydney que creó un dispositivo para medir la fuerza generada por las manos de un nadador mientras se desplaza en el agua.

“Nos da una ventaja mental saber que tenemos acceso a esta información que no se puede ver a simple vista”, dijo la dos veces olímpica Paige Madden, quien recuerda que los investigadores usaron una envoltura de plástico para colocar un sensor en su espalda cuando Era un estudiante universitario en Virginia.

La revolución del Dr. Ono

Los métodos de Ono han avanzado con el tiempo. En una conferencia celebrada en Noruega hace aproximadamente una década, conoció a un grupo de matemáticos de la Escuela Noruega de Ciencias del Deporte que trabajaban con esquiadores olímpicos de fondo, utilizando acelerómetros para analizar sus patrones de movimiento. Se encendió una lamparita para Ono, un especialista en teoría de números que también es triatleta y padre nadador.

Ono, entonces en la Universidad Emory en Atlanta, tenía un sujeto de prueba dispuesto a hacerlo en Andrew Wilson, un estudiante de matemáticas que se había unido al equipo de natación. Comenzaron con acelerómetros diseñados para rastrear tiburones y aprendieron sobre la marcha, desarrollando un protocolo para identificar las debilidades en la braza de Wilson. A medida que Wilson se disparó en el deporte, convirtiéndose en campeón nacional de la División III y luego ganando una medalla de oro en relevos combinados en los Juegos Olímpicos de Tokio, otros miembros del equipo nacional de EE.UU. comenzaron a aprender sobre su proyecto y el de Ono.

Desde entonces, Ono ha evaluado a unos 100 de los mejores nadadores estadounidenses, pero trabaja más estrechamente con el grupo en Virginia, donde tiene una presencia habitual en la terraza de la piscina. También ofrece una clase de estudio independiente para estudiantes de STEM, quienes aprenden a analizar los datos recopilados de nadadores como Douglass y Gretchen Walsh, poseedor del récord mundial en los 100 mariposa. Thomas Heilman, quien, a sus 17 años, es el nadador estadounidense más joven en clasificarse para los Juegos Olímpicos desde Michael Phelps, dijo que una de las razones por las que se comprometió a nadar en Virginia fue participar en este trabajo con regularidad.

Las 512 instantáneas de datos capturadas por segundo ayudan a los investigadores a crear un gemelo digital para cada nadador, una representación numérica de cómo se mueve el atleta en el agua. Esos datos señalaron que la salida de Douglass en pecho era un área en la que estaba perdiendo tiempo. Miró un video para comparar su forma con la de Lilly King, especialista en braza, y vio que la inclinación de su cabeza hacia adelante probablemente creaba una resistencia adicional que la estaba frenando. Los modelos matemáticos predijeron que con un ajuste de forma, Douglass, que ahora posee el récord estadounidense en los 200 braza, podría ahorrar hasta 0,15 segundos por retirada.

“La natación es la aplicación perfecta de las matemáticas y la física”, dijo Ono. “Nunca fuimos diseñados para nadar en el agua. Entonces, nadar rápidamente en el agua es una combinación realmente única y complicada de destreza atlética y atención al detalle en términos de física y mecánica. Por eso me gusta”.

El perfil hidrodinámico de la selección francesa se basa en principios similares. El Dr. Ricardo Peterson Silveira, un científico de Brasil, vino a una universidad en Rennes, Francia, hace tres años para participar en el proyecto francés de ciencias del deporte. Organizó una demostración en la piscina de calentamiento en el campeonato de Francia del año pasado que llamó la atención de Bob Bowman, el entrenador de Marchand, quien preguntó si su nadador podía hacerse la prueba.

El último día del encuentro, Silveira ató a Marchand a un dispositivo motorizado fijado a la pared. La primera prueba midió su resistencia mientras era arrastrado por el agua en una posición aerodinámica. Marchand registró el valor más bajo para este atributo, que llaman resistencia pasiva, de cualquier nadador que Silveira y los investigadores franceses habían probado, una indicación de que su cuerpo estaba construido como un torpedo listo para disparar a través del agua.

Una segunda prueba midió su velocidad mientras nadaba contra diferentes niveles de resistencia. Luego, Silveira calculó cuánta potencia generaba Marchand mientras nadaba estilo libre (el estilo que buscaba mejorar en los Juegos Olímpicos) y el porcentaje que se utilizaba para impulsarlo hacia adelante. Las criaturas acuáticas como los peces son muy eficientes nadando, pero incluso los mejores nadadores humanos son capaces de aplicar sólo alrededor del 60% de su esfuerzo en la dirección de su nado. Con base en los resultados de Marchand, Bowman dijo que incorporaron en su entrenamiento breves ráfagas de estilo libre a velocidad de carrera contra una gran resistencia, con el objetivo de aumentar tanto su potencia como su eficiencia de propulsión.

Para Bowman y Todd DeSorbo, entrenador de Virginia y de las mujeres estadounidenses para los Juegos de París, más información les permite ayudar mejor a sus atletas, aunque la adopción de datos por parte del deporte se ha producido de manera vacilante. Russell Mark, ex director de alto rendimiento de USA Swimming, quien presentó a Ono en DeSorbo, recordó haber recibido reacciones encontradas por parte de los entrenadores hace 20 años cuando entregaban impresiones en papel con análisis de carreras.

La infografía animada de Marchand

“Estamos justo en la cúspide de esta revolución de los datos en la natación, y los atletas están hambrientos de ello, los entrenadores están hambrientos de ello, el deporte está hambriento de ello”, dijo Mark. “Lo ves con el entusiasmo por lo que Ken y Todd están haciendo y el éxito que están teniendo en todo el programa. Ese es el sueño y ese es el potencial”.

El equipo de natación de Estados Unidos en París incluye seis atletas vinculados a la Universidad de Virginia. Madden ya no entrena en Virginia, pero esta primavera Ono y uno de sus pasantes la visitaron en Arizona, donde probaron los remos de fuerza que ha utilizado el velocista australiano Chalmers. Los datos que capturaron durante sus pruebas mostraron que la eficiencia de Madden se desplomó cuando reaccionó ante un nadador que corría en el carril junto a ella. Sentía como si estuviera yendo más rápido, pero en realidad no estaba sincronizada, como un auto cuya correa de distribución no está sincronizada.

Su conclusión para las pruebas olímpicas: nadar su propia carrera. En la final de 800 estilo libre, el segundo evento individual en el que se clasificó Madden, sintió que Jillian Cox, que terminó tercera, se le acercaba sigilosamente. Pero se recordó a sí misma que debía mantenerse concentrada en su forma de brazada. “De hecho, estaba pensando en el Dr. Ono durante mi carrera”, dijo Madden.

Dada su comprensión de las estadísticas, Douglass tiene cuidado de no decir que alguna variable haya sido la razón de su ascenso en su deporte. Su preparación para París ha requerido una atención rigurosa a los detalles en su entrenamiento en piscina y tierra firme, sueño, nutrición, estrategia de carrera y más. Usar las matemáticas para convertirse en un nadador más eficiente ha mejorado ese trabajo.

Como escribió Douglass en el artículo de investigación: “La fuerza aplicada en cualquier dirección que no sea hacia adelante no ayuda a un atleta a lograr su sueño de ganar el oro olímpico”.