Zambullirse desde plataformas altas puede causar lesiones graves a un buceador
Una nueva investigación en biomecánica mide el impacto de las zambullidas con la cabeza, las manos y los pies por delante y la probabilidad de lesiones a diferentes alturas de zambullida, proporcionando recomendaciones basadas en datos para una zambullida segura y un modelo para medir el impacto de diferentes formas cuando te sumerges en el agua.
Para los buzos no entrenados, los investigadores encontraron que la lesión de la médula espinal y el cuello es probable que supere los ocho metros en una inmersión de cabeza; la lesión en la clavícula es probable por encima de los 12 metros en una inmersión con la mano por delante; y es probable que se produzca una lesión en la rodilla por encima de los 15 metros si se zambulle con los pies por delante.
"El agua es 1.000 veces más densa que el aire, por lo que se está moviendo de un medio muy diluido a un medio muy denso y experimentará un gran impacto", dijo Sunghwan Jung, profesor de ingeniería biológica y ambiental en la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida y autor principal del artículo.
"Los humanos pueden elegir cómo bucear, por lo que queríamos ver el efecto de la posición de buceo. También queríamos llegar a una teoría más universal o general de cómo los objetos o los frentes de diferentes formas se sumergen en el agua, por lo que observamos los frentes de buceo tanto de humanos en diferentes posturas como de animales y medimos las fuerzas de impacto de las diferentes formas".
Anupam Pandey, investigadora postdoctoral en el laboratorio de Jung, es la primera autora del artículo.
Los investigadores utilizaron modelos impresos en 3D de una cabeza y torso humanos de tamaño casi real, torso y cabeza con los brazos extendidos y pies, así como modelos de una cabeza de marsopa común, un pico de alcatraces del norte y un pie de lagarto basilisco para examinar el impacto de formas curvas, puntiagudas y planas, respectivamente, en la superficie del agua.
Sumergieron los objetos en el agua y midieron las fuerzas que actuaban sobre ellos y cómo se distribuían a lo largo del tiempo y pudieron desarrollar un modelo teórico que describía el aumento de la fuerza en las diversas formas y cómo esas fuerzas aumentaban con la altura de la inmersión.
Imagen derecha: Una nueva investigación en biomecánica mide el impacto de bucear con la cabeza, las manos y los pies primero y la probabilidad de lesiones a diferentes alturas de buceo, proporcionando recomendaciones basadas en datos para un buceo seguro. Anupam Pandey, Jisoo Yuk, and Sunghwan Jung/Provided
Luego trazaron la altura y el impacto con la fuerza que pueden soportar los músculos, ligamentos y huesos humanos y encontraron la probabilidad de diferentes lesiones (en la clavícula, la columna vertebral y la rodilla) a diferentes alturas y en diferentes posiciones de buceo.
"En biomecánica humana, existe una gran cantidad de literatura sobre las lesiones por caídas, especialmente en los ancianos, y las lesiones deportivas, como las conmociones cerebrales, pero no conozco ningún otro trabajo sobre las lesiones por zambullidas", dijo Jung.
La investigación podría ayudar a guiar a las personas hacia opciones de buceo más seguras (una inmersión con los pies por delante, por ejemplo, es más segura desde perchas más altas) y también destaca cuán bien adaptados están los animales que se sumergen para mitigar los impactos del buceo.
Los alcatraces del norte, por ejemplo, tienen ángulos de pico menos profundos que les permiten sumergirse en el agua a una velocidad de hasta 24 metros por segundo. Los delfines tienen vértebras cervicales acortadas y fusionadas que sostienen su cabeza mientras se mueven, escriben los autores.
Comprender cómo los animales u objetos cruzan las interfaces es uno de los objetivos del programa de investigación más amplio de Jung. Su laboratorio ha estudiado la mecánica de buceo de los animales y cómo los animales saltan fuera del agua; un proyecto actual se centra en cómo un zorro se sumerge en la nieve.
“Como ingenieros, somos muy buenos para hacer que el avión vuele por el aire. Somos buenos para hacer que un submarino se mueva en el agua, pero cruzar la interfaz, como ves en el mundo animal, no es tarea fácil y es algo que los ingenieros están interesados en hacer que un dron pase del agua al aire o del aire al agua, por ejemplo", dijo Jung. "Entonces, tal vez este estudio pueda arrojar luz sobre el nuevo diseño de ingeniería en el futuro que permitiría que los sistemas hagan esto. Para nosotros, tratamos de comprender la mecánica fundamental".
El estudio, "Slamming Dynamics of Diving and its Implications for Diving-Related Injuries", fue publicado el 27 de julio en Science Advances.
