Det bästa sättet för konkurrerande simmare att hålla fingrarna är att sprida dem något isär så att de krattar vattnet, konstaterar en ny studie.
I jakten på tekniken som kunde ge den snabbaste simningen i freestyle antydde tidigare forskning att simmare kunde förbättra deras effektivitet genom att sprida fingrarna, men mycket förblev osäkert hur detta kan fungera och hur mycket simmare som behövdes för att sprida fingrarna för att dra nytta av.
För att lösa detta mysterium undersökte fluiddynamiker både virtuella modeller av mänskliga armar i datorsimuleringar och 3D-tryckta modeller av mänskliga armar i vindtunnel-experiment. De analyserade krafterna som dessa modeller upplevde på fem olika nivåer av fingerspridning: Vid noll spridningsgrader, där alla fingrar pressades samman som en paddel, genom successivt bredare 5-graders intervall hela vägen till 20 grader av spridning.
De bästa resultaten sågs med 10-graders fingerspridning i både datorsimuleringar och vindtunnel-experiment, sade forskarna.
Forskarna förklarade att när fingrar sprids isär, glider en del vatten genom dem. Den resulterande turbulensen kan emellertid begränsa vattenflödet mellan fingrarna. Som sådan kan lätt fingerspridning effektivt öka ytan på en hand. Fram till en viss punkt överväger fördelarna med detta effektiva boost i ytområdet effekten av förlorat vatten mellan fingrarna, säger studiens medförfattare Josje van Houwelingen, en simningsvätskedynamiker vid Eindhoven University of Technology i Nederländerna.
I studien minskade till och med 5-graders fingerspridning mängden drag som armarna upplever med 2 procent i datorsimuleringar och 5 procent i vindtunnel-experiment.
"Att använda optimal fingerspridning kan ge en konkurrensfördel", berättade van Houwelingen för Live Science.
Även om dessa effekter är subtila kan de göra en stor skillnad i lopp mellan elitesimmare. "När du är en toppsimare kan denna mycket lilla effekt, bara några procent, göra skillnaden mellan en guldmedalj och ingen medalj alls," sa van Houwelingen i ett uttalande.
"Vi gjorde en grov, och lite överdriven, uppskattning för den möjliga förbättringen på 50-meters freestyle," sade van Houwelingen. "Detta resulterade i en förbättring på 0,6 sekunder." Däremot konstaterade hon att tidsskillnaden mellan första och sjätte plats vid kvinnans 50-meter fristil-final vid sommar-OS 2016 i Rio de Janeiro var bara 0,12 sekunder.
Van Houwelingen noterade att hon själv var en simmare och försökte skakningstekniken under simning. Hon tyckte att det var svårt att hålla fingrarna spridda ett konstant avstånd från varandra, "men eftersom elitesimmare också kan optimera sin startposition upp till 1 grad, kan de förmodligen också använda något av denna kunskap på deras teknik."
Forskarna noterade att deras forskning involverade armar som rör sig något orealistiskt med konstant hastighet genom vätskor. De planerar nu att lägga 3D-tryckta armar i en stor vattentank och se vilka krafter de upplever när de utför mer realistiska simningsrörelser med hjälp av en robot.
Forskarna detaljerade sina resultat måndag (21 november) vid det årliga mötet i American Physical Society's Division of Fluid Dynamics i Portland, Oregon.
