Spreiding van vingers bij wedstrijdzwemmen

[Hallo]

Hoi,
We zijn twee leerlingen van de vijfde klas van het Stedelijk Gymnasium Nijmegen en we willen voor ons profielwerkstuk onderzoek doen naar de techniek van het wedstrijdzwemmen. Daarbij willen we ons specifiek richten op de ideale spreiding van de vingers is bij de borstcrawl. Met welke ruimte tussen de vingers is de borstcrawl het efficiëntst? We hebben al enorm veel informatie opgezocht en we piekeren ons suf voor de geniale ingeving, maar we lopen nu vast bij het definitief opstellen van de hoofdvraag en deelvragen en de opzet van onze experimenten. Onze leraar vertelde ons dat hij ons niet verder kon helpen en dat we beter hulp konden vragen bij universiteiten.
Met behulp van de formule F = Cw* ½* ρ* A *v2 . Kunnen we de weerstandscoefficient bepalen. Er wordt onderscheid gemaakt tussen liftkracht en “drag”kracht. Maar hoe kunnen we dat onderscheid precies maken?
Bij ons experiment willen we verschillende modelhanden (een 3D print van de hand maken is erg duur dus we hadden het idee om handen uit plastic te figuurzagen of heeft u misschien een beter idee) door het water halen en de hoeveelheid water bepalen die wordt verplaatst. Het is van belang dat de kracht gelijk blijft, maar hoe doen we dat precies? Zouden we de hoeveelheid water dat wordt verplaatst kunnen meten met een debietmeter, of zijn daar betere methoden voor?
Heeft u verder nog ideeën voor ons experiment, misschien wel een heel andere opzet?
De derde wet van Newton zegt dat de hand loodrecht op de bewegingsrichting worden geplaatst, omdat het stuwvlak zo worden geplaatst dat er met een zo groot mogelijke weerstand tegengesteld aan de zwemrichting kan worden bewogen. Maar de wet van Bernouilli zegt juist dat een hoek van 37 graden met de stroomrichting van het water ideaal is voor een zo groot mogelijke liftkracht.
Wat zouden we hiermee kunnen doen in ons onderzoek?
Daarnaast speelt stromingsleer een belangrijke rol. Maar welke verschillende stromingen hebben een effect op de hand?
Door een hand met een grotere spreiding tussen de vingers, zal er meer water door gaan en zal er minder water worden gepakt. Terwijl bij een kleinere spreiding het water er juist net niet doorheen glipt en het juist meer water kan pakken dan met helemaal geen spreiding, omdat het oppervlak van de hand een beetje wordt vergroot. Hoe zit dat precies en welke natuurwetenschappelijke wetten zouden we daarbij moeten betrekken?
Als laatste zouden we ons onderzoek misschien willen uitbreiden door naast de metingen met een hand zonder ruimte tussen de vingers, een hand met een beetje ruimte tussen de vingers en een hand met veel ruimte tussen de vingers , ook onderzoek te doen met een hand waarvan de wijsvinger en de middelvinger tegen elkaar zitten en de ringvinger en de pink tegen elkaar aan zitten, zodat er tussen een grote ruimte/ driehoek ontstaat, waarvan je de hoek varieert. Dit idee hebben we gebaseerd op de staart van een zeilvis, de snelste zwemmer. Is dat een goed idee of zouden we dit anders in ons onderzoek kunnen verwerken?

Zou u ons alstublieft willen helpen?
Alvast bedankt!

Met vriendelijke groeten,

Juliette en Esther
Stedelijk Gymnasium Nijmegen

[Joost Willems]

beste Julliette en Esther,

dit klinkt echt als een heel leuk onderwerp.

Als ik jullie zo hoor willen jullie eigenlijk kijken naar wat de meest efficiente/optimale houding is van de hand als een zwemmer aan het zwemmen is.

Het is altijd handig om dit dan al zo veel mogelijk te specificeren. Wat ik uit jullie verhaal lees is dat jullie willen kijken naar de spreiding van de vingers en de hoek waarin de hand staat. Dit zou ik dan ook in de vraag formuleren. De deelvragen zijn vervolgens van toepassing op de hoofdvraag en zo kan je bijvoorbeeld het onderzoek in stappen doen of opsplitsen in kleinere onderzoekjes die bij elkaar de hoofdvraag kunnen beantwoorden. Jullie kunnen het wel even laten weten aan mij als jullie het geformuleerd hebben, dan kan ik er voor jullie nog wel even naar kijken.

Als je dit gaat onderzoeken is het heel raadzaam om ervoor te zorgen dat je per onderzoek 1 parameter onderzoekt en dat de rest niet kan varieren. Ik denk dat het dan ook lastig is als je gaat zagen om dit goed te doen. Hebben jullie al gedacht aan het gieten van gips in een schoonmaak- (of dokters-) handschoen. Als je deze tijdens de harding op een bepaalde stand zet, dan heb je een paar dagen later een flink aantal samples waarmee je kan testen.

Hoe je dit testen het beste kan doen zal ik even navragen, ivm krachten meten. Dit is volgens mij wel lastig. Hierover horen jullie nog van mij.

ik hoop dat jullie hier iets aan hebben en als er dingen nog onduidelijk zijn of je nog vragen hebt, dan hoor ik het graag.

groetjes,
Joost