A Natação e a Mecânica Dos Fluidos

8/10/2019 A Natao e a Mecnica Dos Fluidos

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Snia Cavalcanti CorraSimone Tolaine Massetto

Elisabeth dos Santos FreireUniversidade Presbiteriana Mackenzie Brasil

Resumo:A interveno profissional na Educao Fsica exige saberes bsicos

para diagnosticar, elaborar, aplicar e avaliar programas. Conhecimentos de

diferentes naturezas e originrios de diversas reas do conhecimento devem

ser aplicados para que o profissional consiga identificar e corrigir erros as-

sociados ao movimento, entre eles os relacionados biomecnica. Como oprofissional que trabalha com a natao pode aplicar na prtica, conhecimentos

tericos da mecnica dos fluidos em sua interveno? Para responder a essa

pergunta, desenvolvemos este ensaio que tem por objetivo apresentar pro-

postas de aplicao da mecnica dos fluidos em interveno na natao. So

apresentados os conceitos de flutuabilidade, resistncia ao avano, sustentao

e foras propulsivas. Para melhor compreenso dos conceitos explicitados,

desenvolvemos algumas atividades prticas de descrio do objetivo do

exerccio, da atividade e explicao biomecnica.

Palavras-chave:mecnica de fluidos; interveno profissional; natao.

INTRODUO

Um fato que sempre relato para os meus alunos uma das minhas primeiras experincias dando aula de natao. Nela, para

alegria de uma me de aluno, passei grande parte da aula solicitando aos berros (como comum na beira de uma piscina) que

um dos meus pequenos alunos parasse de rebolar quando nadava, isto , parasse de deixar o quadril e as pernas oscilarem de

um lado para o outro. Alguma hora o meu aluno passou a fazer correto e eu me senti uma tima professora. Mal sabia eu que

ele parou de errar porque descobriu sozinho (provavelmente para que eu parasse de berrar no ouvido dele) que devia parar de

cruzar o brao alm da linha mdia do corpo. Tpico erro de professor iniciante que procura o erro no efeito e no na causa.

Nesse relato de uma das autoras, so descritos erros cometidos no incio de uma interveno profissio-nal com a natao. Esses erros, que frequentemente so observados no trabalho realizado por profissionaisiniciantes na rea, infelizmente, tambm aparecem na interveno daqueles mais experientes. Optamospor iniciar nosso texto com esse relato por acreditarmos que nele se apresenta uma realidade da intervenoprofissional na natao, conhecida por muitos, mas pouco investigada: o despreparo de alguns profissionais.Esse despreparo, que pode ser visto tambm na interveno presente em outros setores da profisso, maisfacilmente percebido entre os profissionais que atuam na natao, pois aspectos especficos da rea tm in-fluenciado o mercado de trabalho, evidenciando uma realidade que precisa ser mais bem compreendida, gerandoquestes acerca de qual o perfil dos profissionais que trabalham com a natao. Por que h profissionais

MECNICA DE FLUIDOS: UMA PROPOSTA DEINTEGRAO DA TEORIA COM A PRTICA

Revista Mackenzie de Educao Fsica e Esporte 2011, 10(1):115-129


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Revista Mackenzie de Educao Fsica e Esporte v. 10, n. 1, 2011

Snia Cavalcanti Corra, Simone Tolaine Massetto, Elisabeth dos Santos Freire

despreparados intervindo nesse setor? Que conhecimentos seriam necessrios para que eles realizassem umainterveno competente?

Um nmero expressivo de profissionais de Educao Fsica tem sua primeira experincia profissionalna natao. Podemos perceber que, dentro das academias, h muitos iniciantes desenvolvendo seu trabalho napiscina. Muitos deles ainda so graduandos e realizam estgios supervisionados. Para confirmar essa afirmao,podemos citar a pesquisa realizada por Ramos (2002) que verificou ser a natao a rea com maior contrataode graduandos que cursavam 1 e 2 anos para realizao de estgios remunerados. Estudo realizado por Leiteet al. (2003) tambm apresenta dados interessantes. Esses autores realizaram pesquisa com 103 profissionais eencontraram sujeitos com poucos anos de experincia e tempo mdio de formao de 4,12 anos. Dessa forma,podemos levantar o seguinte questionamento: Por que a natao atrai profissionais em incio de carreira?.

Nossa hiptese para responder a esse questionamento que as condies de trabalho existentes em grandeparte das instituies, como os baixos salrios oferecidos e a longa permanncia em contato com a gua, amonotonia nas atividades realizadas, entre outros aspectos, levam o profissional a procurar uma melhor colo-cao no mercado de trabalho, o que gera grande rotatividade na rea. Essa rotatividade e, consequentemente,o nmero de vagas em aberto podem explicar a facilidade para o ingresso de indivduos inexperientes e queesto ansiosos para obter seu lugar no mercado de trabalho, como bem argumentam Verenguer et al. (2008).

preciso considerar tambm que o principal aspecto gerador dessa realidade a desvalorizao socialdo profissional de Educao Fsica. De acordo com Freire, Reis e Verenguer (2002, p. 40), a sociedade aindano compreende o que caracteriza a interveno profissional na rea e exige dele aptido fsica, uma imagemestereotipada e habilidade para execuo de movimentos como credenciais para uma interveno profissionalcompetente. Com a natao no diferente, e, por vezes, acredita-se que a qualidade na realizao dos di-ferentes estilos de natao a nica caracterstica necessria ao profissional que atua no setor. Dessa forma,desconsideram-se os vrios saberes profissionais necessrios interveno e prevalece a crena de que osaber fazer suficiente para ensinar. Por conseguinte, temos grande nmero de profissionais que conseguemutilizar como recurso para a aprendizagem apenas estratgias diretivas, como a demonstrao e os mtodosexpositivos (LEITE et al., 2003).

Raros so os estudos que analisam as caractersticas do profissional de Educao Fsica que atua, deforma especfica, com a natao, como ressalta Limongelli (2006). Para essa autora, durante muito tempo, apreparao para interveno com o nadar esteve focada nos fundamentos tcnicos. Limongelli (2006, p. 30)acredita que o quadro comea a ser alterado e afirma que estudos realizados sinalizam que a formao doprofessor de natao est saindo da nfase nos contedos tcnico-esportivos do nadar e abrindo portas paracompreender o nadar em suas mltiplas dimenses.

A interveno profissional na Educao Fsica exige saberes bsicos para diagnosticar, elaborar, aplicare avaliar programas (FREIRE; REIS; VERENGUER, 2002; VERENGUER et al., 2008). Assim, na natao, essainterveno exige competncia para diagnosticar caractersticas, necessidades e possibilidades do aprendize, a partir desse diagnstico, elaborar e aplicar um programa especfico, que permita o alcance dos objetivospropostos. Por exemplo, no contato com a criana, o profissional dever identificar quais foram as experinciasanteriores desse aprendiz e qual a percepo dele sobre essas experincias. Assim, importante descobrir sej houve um contato com o meio lquido, por quanto tempo isso ocorreu, quais habilidades foram aprendidas,quais foram as sensaes do aprendiz, quais atividades lhe so prazerosas, quais lhe trazem desprazer. Enfim,o profissional dever avaliar aspectos fsicos, motores, psicolgicos e sociais do aprendiz.

Com a elaborao do diagnstico, ser possvel construir o programa de interveno. O primeiro itemdo programa o estabelecimento dos objetivos a serem atingidos: adaptao ao meio lquido, melhora docondicionamento fsico, ensino de estilos, treinamento para competies, entre outros. Parece que muitosprofissionais estabelecem seus objetivos sem o respeito s caractersticas do aprendiz, avaliando apenas osaspectos motores e a formao de turmas.


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Mecnica de fluidos: uma proposta de integrao da teoria com a prtica

A partir da definio dos objetivos, o profissional dever selecionar estratgias de ensino adequadas einstrumentos para avaliar a aprendizagem. Para criar um ambiente propcio, o profissional deve apresentardiversas competncias. Dever tambm identificar erros cometidos pelos praticantes e encontrar formas decorrigi-los, o que exige a observao atenta do profissional (LIMONGELLI, 2006).

A identificao de erros e a criao de recursos para sua correo so elementos constituintes da com-petncia profissional que nem sempre se constroem ao nadar. Eis uma das distines que se pode fazer entreuma pessoa que sabe nadar e um profissional que tem competncia para o ensino da natao. a ausnciadesses elementos que pode ser percebida no relato apresentado ao se iniciar este artigo. Conhecimentos dediferentes naturezas e originrios de diversas reas do conhecimento devero ser aplicados para que o profis-sional consiga identificar e corrigir erros. Entre eles, queremos destacar a importncia da biomecnica. Leite etal. (2003) verificaram, em seu estudo, que 69% dos entrevistados declaram utilizar conceitos de biomecnicaem sua interveno, o que evidencia o reconhecimento, por parte desses profissionais, da relevncia que osconhecimentos produzidos na biomecnica possuem em sua interveno.

Contudo, preciso investigar se essa aplicao acontece de forma adequada. Como o profissional denatao pode aplicar os conhecimentos da biomecnica e da mecnica dos fluidos em sua interveno? Para

responder a essa pergunta, escrevemos este artigo que tem por objetivo apresentar propostas de aplicaoda mecnica dos fluidos na interveno com a natao.Durante a formao profissional, os alunos do curso de Educao Fsica passam por experincias que iro

auxili-los em sua prtica profissional. Alguns conceitos, quando vivenciados, alm de facilitarem o entendi-mento, auxiliam na fixao do contedo. Um exemplo disso so as aulas de natao que, juntamente com oconhecimento da mecnica de fluidos, contedo pertinente disciplina Biomecnica, podem fornecer essasexperincias. Muitas vezes, o professor de natao, por desconhecer ou mesmo confundir tais conceitos, exigede seus alunos tcnica de movimentos sem saber ao certo o que o aluno faz de errado. Em muitos casos, nose trata de falta de conhecimento tcnico, mas, sim, de falta de clareza dos conceitos biomecnicos.

A graduao universitria deve oferecer oportunidades para o desenvolvimento de saberes conceituais e

de interveno peculiares a cada profisso que aliceram a prtica profissional (VERENGUER, 2005). Diantedisso, surge uma dvida: como transformar os conceitos biomecnicos em prtica profissional? As aulas denatao podem fornecer algumas respostas, pois, enquanto nadamos, uma srie de conceitos biomecnicosest sendo posta em prtica.

O estudo da mecnica de fluidos no uma tarefa fcil, pois o foco recai sempre em frmulas e concei-tos tericos. Existe, ainda, muita controvrsia sobre os parmetros que levam a alterar resistncias e gerarpropulso na gua. Atualmente, os conceitos gerais da mecnica de fluidos so bastante claros e, quandoapresentados juntamente com aulas prticas na piscina, possibilitam ao futuro profissional ter uma viso maisampla e aplicada desses conceitos, gerando provavelmente uma viso mais crtica de sua atuao, podendo,tambm, fornecer subsdios para a criao de aulas mais variadas.

O desafio deste ensaio mostrar que a compreenso de muitos conceitos tericos da mecnica de fluidospode ser facilitada por meio de experincias aquticas diversas, inclusive durante a realizao do ato de nadar.

CONCEITOS E APLICAES PRTICAS DA MECNICA DE FLUIDOS

Flutuabilidade

A flutuabilidade caracterizada pela permanncia de um corpo na superfcie de um lquido. O sensocomum caracteriza flutuao como a permanncia total de todo corpo na superfcie do lquido, porm essainformao incorreta. A flutuao pode ocorrer em qualquer posio, inclusive o corpo humano podeflutuar verticalmente.


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Para flutuar, o indivduo necessita que a fora de empuxo seja pelo menos igual fora peso, e, para queessa flutuao ocorra, a fora de empuxo e a fora peso devem estar alinhadas, o que pode ocorrer em umaposio qualquer (HALL, 2005). A fora empuxo tem ao vertical, de baixo para cima, enquanto a fora pesotem ao vertical, de cima para baixo, pois a gravidade age diretamente sobre a massa corporal resultando nopeso do corpo. E o que acontece quando essas duas foras verticais de ao oposta agem sobre um mesmocorpo imerso em um lquido? Caso essas foras estejam alinhadas, o corpo fica equilibrado, caso contrrio,ele gira em torno de seu prprio eixo at que as foras se alinhem.

As figuras 1 e 2 representam, respectivamente, um corpo em desequilbrio e um corpo em equilbriona gua.

Figura 1

Corpo em desequilbrio na gua: E = empuxo, P = peso,CE = centro de gravidade e CG = centro de empuxo.

Fonte:Elaborada pelas autoras.

Figura 2

Corpo em equilbrio na gua: E = empuxo, P = peso,

CE = centro de gravidade e CG = centro de empuxo.


A Figura 1 representa um corpo em desequilbrio na gua que, consequentemente, est girando em seueixo, pois o centro de gravidade (CG) e o centro de empuxo (CE) esto desalinhados. Nota-se a direo dafora peso (P) contrria fora de empuxo (E) agindo sobre pontos no alinhados. A Figura 2 representa umcorpo em equilbrio, no qual o CG e CE esto alinhados verticalmente, portanto esse corpo est em equilbrio.Para que isso ocorra, o indivduo necessita que a fora de empuxo seja pelo menos igual fora peso e queambas as foras passem pelo mesmo ponto.

Para o professor ajudar seu aluno a achar a sua posio de flutuabilidade, ele deve alterar os seguintesparmetros: a fora peso, fora de empuxo, posio do centro de empuxo e posio do centro de gravidade.

Para que possa realizar essa alterao, o professor precisa conhecer os parmetros.

CE CG

P

E

CE

CG

P

E


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A fora peso definida como a ao da acelerao da gravidade sobre a massa do indivduo e no podeser alterada durante uma aula. A sensao de estar mais leve na gua devida ao do empuxo. E comose sabe o valor de uma fora de empuxo?

O princpio de Arquimedes descreve que o valor da fora empuxo igual ao valor do peso do volume degua deslocada pela imerso de um corpo em um fluido. Portanto, quanto mais submerso um corpo estiver,maior ser o empuxo, porm, ao imergir completamente, o empuxo atinge seu mximo, independentementeda profundidade. Quanto maior for o volume de um corpo, maior ser o empuxo gerado, entretanto umcorpo s flutuar se a fora empuxo for igual ou superior ao seu peso.

Centro de gravidade(CG), que, nesse caso, pode ser tambm chamado de centro de massa, o pontoem que est concentrada a fora peso. Esse ponto no fixo e alterado conforme a posio dos segmentoscorporais no espao. O ponto no qual a fora empuxo se concentra chamado de centro de empuxo(CE).

Quando nadamos, nosso corpo est sujeito a essas foras, e, conforme nos movimentamos, nosso CGe CE mudam de posio, fazendo com que estejamos sempre tentando nos equilibrar a fim de alinhar essesdois centros. Sendo assim, o simples fato de modificarmos nossa posio na gua altera nosso equilbrio.

Normalmente, quando falamos de flutuao em natao, existem alguns equivocos. A flutuao estdiretamente relacionada com o peso e empuxo do corpo, porm, quando em movimento, outras foras so

geradas para sustentar o corpo na superfcie. Falaremos dessas foras na sequncia deste artigo.Para melhor compreenso dos conceitos explicitados, desenvolvemos algumas atividades prticas. Aps a

realizao de cada uma delas, refletimos sobre os resultados alcanados. A reflexo o fator aglutinador entreteoria e prtica que permite a transformao das representaes sobre a realidade e tambm das aes concretassobre a realidade (KOLYNIAK FILHO, 1996). As vivncias so importantes para a compreenso dos fenmenos,pois contribuem para a sedimentao dos conceitos. A seguir, descreveremos algumas dessas atividades.

Ao do empuxo

Objetivo do exerccio: verificar a diferena da magnitude da fora empuxo com e sem ar nos pulmes.

Descrio da atividade: com os pulmes cheios, em um primeiro momento, tentar sentar no fundo dapiscina; em um segundo momento, tentar deitar (em decbito dorsal) no fundo. Repetir o exercciocom os pulmes vazios.

Explicao biomecnica: quando se enche o pulmo de ar, o volume do corpo ir aumentar e, conse-quentemente, aumentar o volume de gua deslocada, portanto a fora de empuxo aumentar, o queampliar a possibilidade de flutuao.

Flutuao em equilbrio esttico

Objetivo do exerccio: verificar o giro do corpo quando o CG e CE esto desalinhados verticalmente.

Descrio da atividade: com os pulmes cheios e em decbito ventral, segurar as duas pernas flexio-

nadas junto ao corpo. Perceber os movimentos que o corpo realiza antes de entrar em equilbrio eparar de girar.

Explicao biomecnica: essa posio favorece a percepo da ao do empuxo e da fora da gravidade

sobre o CG e CE. Enquanto estas no se alinharem verticalmente, o corpo tender a girar sobre seuprprio eixo (como ilustrado na Figura 1). No momento em que isso ocorrer, o corpo parar de girar(Figura 2).

Relao entre contrao muscular e flutuao

Objetivo do exerccio: verificar como a contrao muscular durante o ato de nadar altera o alinha-

mento vertical do CG e CE.


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Descrio da atividade: em decbito ventral e com os pulmes cheios, relaxar toda a musculatura

corporal at atingir o equilbrio. Nesse momento, contrair a musculatura de um dos lados do corpo.Perceber a rotao do corpo em busca de um novo equilibrio, devido mudana do CG e CE.

Explicao biomecnica: ao contrair a musculatura de um dos lados do corpo, as posies do CG e

CE so modificadas, o que resultar em desequilbrio, e, em consequncia, ele comear a girar.

Relao entre movimentos corporais e flutuao

Objetivo do exerccio: verificar como os movimentos corporais alteram a posio do CG e CE.

Descrio da atividade: em decbito dorsal, experimentar flutuar com os braos e pernas em ab-duo mxima e, posteriormente, em aduo. Experimentar, ainda, elevar a cabea (flexion-la emrelao ao eixo frontal).

Explicao biomecnica: assim como no exerccio anterior, estamos modificando o CE e CG, modifi-cando o equilbrio do corpo na gua. No caso da elevao da cabea, existe, ainda, uma alterao narelao entre o peso do corpo e o empuxo, j que, ao elevarmos a cabea, ela sair da gua, o queacarretar a diminuio da fora empuxo, pois parte do corpo no est mais imersa. Nesse caso, a

fora peso tende a superar a fora empuxo, com consequente diminuio da flutuabilidade.

Relao entre retirada de partes do corpo da gua e flutuao

Objetivo do exerccio: verificar que, quando tiramos alguma parte do corpo da gua, a flutuabilidade

deste fica comprometida, pois se altera a posio do CG e CE, alm de modificar o valor da fora E. Descrio da atividade: em decbito dorsal, experimentar flutuar com os braos fora da gua, formando

um ngulo aproximado de 90 com o tronco. Explicao biomecnica: assim como nos exerccios anteriores, estamos modificando o CE e CG e

tambm a magnitude da fora E. Ao retirarmos parte do corpo da gua, o volume de liqudo deslocado

pelo corpo imerso diminuir. Nesse caso, mais uma vez, a fora peso tende a superar a fora empuxo,com consequente diminuio da flutuabilidade.

Resistncias encontradas na gua

As resistncias encontradas na gua so chamadas de fora de arrasto (ou resistncia ao avano) e desustentao. A resistncia ao avano atua em sentido contrrio ao movimento e a de sustentao perpendi-cularmente ao movimento. Quando o movimento ocorre sobre os eixos (vertical ou horizontal), s existeresistncia ao avano. A resistncia ao avano resultante da soma de trs componentes: de superfcie, deforma e de onda.

Resistncia de superfcie

a encontrada pelo corpo quando o fluido entra em contato com ele e obrigado a alterar a sua direoe/ou velocidade de deslocamento. O processo de diminuio da velocidade do fluido e de sua mistura, bemprximo da superfcie do corpo, exerce certa resistncia ao deslocamento. Essa resistncia varia linearmentecom a velocidade do fluido, a rea de superfcie, o tipo de fluido e quo lisa a superfcie (HAY; REID, 1985).Podemos demonstrar na prtica situaes nas quais tentamos diminuir essa resistncia. Quando nadadoreseliminam os pelos corporais, ou mesmo quando utilizam vestimenta especial para competir, esto tentandominimizar a ao dessa resistncia. No entanto, at hoje h polmica na utilidade real dessas medidas paraalterar a resistncia de superfcie (VORONTSOV; RUMYANTSEV, 2004).


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as regras permitem que os atletas percorram uma distncia de 15 metros submersos, aps a partida, e apscada volta, exceto nas provas de nado peito (ou durante o nado peito em provas de nado medley), em que onadador tem um limite de movimentos subaquticos denominado Filipina.

Desenvolvemos algumas atividades prticas para exemplificar alguns dos conceitos descritos anteriormente.

Resistncia de superfcie

Objetivo do exerccio: a ao da resistncia de superfcie.

Descrio da atividade: observar atentamente algumas bolhas que aderem pele quando colocamos

o brao lentamente dentro da gua. Sentir a gua deslizando pela pele e retirar o brao da gua eperceb-lo molhado.

Explicao biomecnica: as gotas de gua no brao representam as molculas de gua aderindo pele.

Conforme o brao se movimenta na gua, possvel ver as bolhas se desprendendo e dando lugar gua. Com bastante ateno, podemos sentir a gua deslizando pela pele. Ao tirarmos o brao dagua, percebemos muitas molculas aderidas ao brao. Essas mesmas molculas aderidas iro oferecera resistncia de superfcie. Quanto menor a aderncia, menor a resistncia. Isso o que as roupas

especiais de natao oferecem, alm de outros recursos que auxiliam na reduo do arrasto.

Resistncia de forma

1 Objetivo do exerccio: verificar a ao da resistncia de forma quando uma fileira de pessoas unidas

se movimenta na gua. Descrio da atividade: em grupos de quatro alunos posicionados lado a lado, com braos entrelaa-

dos lateralmente formando uma fila, caminhar de costas. Prximo aos dois alunos do centro da fila,colocamos uma prancha flutuando. Com o movimento dos alunos, a prancha ir se deslocar na direo

deles. Explicao biomecnica: conforme o grupo se move cria-se uma rea da baixa presso, o que permiteque a prancha se locomova na superfcie, na direo do grupo.

2 Objetivo do exerccio: verificar a ao da resistncia de forma quando o indivduo se locomove com

uma prancha em diferentes posies. Descrio da atividade: em duplas, caminhar dentro da piscina segurando uma prancha ao lado do

corpo (entre os dois componentes). Esta deve estar totalmente submersa. No primeiro momento, aprancha deve ser conduzida em seu plano frontal. Depois, conduzir a prancha em seu plano sagital.

Perceber que, na primeira experincia, a prancha oferece maior resistncia que na segunda. Explicao biomecnica: esse exerccio muito interessante para a percepo de como a forma docorpo interfere em seu avano no meio lquido. Com base nessa experincia, os alunos comeam aentender algumas posies hidrodinmicas.

3 Objetivo do exerccio: verificar a ao da resistncia de forma quando se arrasta um colega em dife-

rentes posies dentro da gua. Descrio da atividade: em duplas, um aluno ir arrastar um colega em flutuao. Inicialmente, o colega

estar com as pernas flexionadas dentro da gua. Depois, estar com as pernas estendidas na superfcieda gua.


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Explicao biomecnica: as pernas flexionadas dentro da gua iro aumentar a resistncia ao avano,

tornando a tarefa mais difcil. Experincias como essa do a dimenso de como a posio do corpoinfluencia o deslocamento aqutico.

Resistncia de onda

1 Objetivo do exerccio: verificar a ao da resistncia de onda deslizando na superfcie e sob a gua.

Descrio da atividade: impulsionar o corpo na borda da piscina e deslizar na superfcie em posio

de flecha. Realizar o mesmo procedimento deslizando embaixo da gua. Explicao biomecnica: os alunos tendem a ir mais longe com o mesmo impulso quando esto embaixo

da gua, pois, nesse meio, no existe a resistncia de onda.

2 Objetivo do exerccio: verificar a ao da resistncia de onda na superfcie.

Descrio da atividade: alunos um ao lado do outro, de frente para a borda da piscina e a certa distncia

dela, com uma prancha na mo. Fazem o movimento para frente e para trs com a prancha na gua,enquanto um companheiro passa nadando no espao entre eles e a borda.

Explicao biomecnica: existe um aumento da resistncia de onda, o que atrapalha o deslocamento

do nadador frente.

Sustentao

a fora que surge (componente de sustentao) quando um corpo se movimenta em um fluido, demodo que exista um ngulo que seja diferente de 0 e 90, entre este e o fluxo (LOSS; CASTRO, 2010).Ela pode estar direcionada para cima, para baixo ou na horizontal. Na Figura 4, podemos observar as duas

componentes: resistncia ao avano (soma da resistncia de superfcie, de forma e de onda) e sustentaoque atua em um dardo.

Figura 4

Fora de sustentao em um dardo em movimento em um fluido.

Fonte:Hay e Reid (1985).

Direo do movimento

Sustentao

Resistnciaao avano

Resistnciado fluido

Fluxo relativo


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Como demonstra a Figura 4, a componente de resistncia ao avano tem como funo frear o movimento,e a componente de sustentao, aumentar o tempo de voo do dardo. Os valores de cada resistncia variamde acordo com o ngulo de inclinao do objeto. Nos dois casos apresentados anteriormente na Figura 3, osvalores de sustentao so muito pequenos para um valor de resistncia ao avano muito grande na Figura3b. Com base nisso, v-se que impossvel ter ao mesmo tempo a menor resistncia ao avano possvel e a

maior sustentao possvel, torna-se necessrio chegar a um ajuste, que dado pelo ngulo de inclinao ideal,que varia de implemento para implemento. Da mesma forma que a sustentao, no caso do dardo, ela umacomponente da resistncia do fluido e auxilia na manuteno do dardo no ar; no caso na gua, ela tambmserve como propulsora do movimento e, portanto, ser discutida na prxima seo.

Foras propulsivas

As foras propulsivas se originam das contraes musculares e, consequentemente, de movimentos demembros superiores, inferiores e corporais. Elas so efetivamente formadas quando as aes corporais agemcontra a gua de forma elaborada, de forma a utilizar as foras de resistncia do fluido a seu favor.

Quando se pensa em resistncia do fluido, a impresso que se tem de algo que freia o movimento,como descrito na seo anterior para a resistncia ao avano. Reduzem-se as resistncias para que o indivduopossa nadar mais rpido. Isso correto quando se pensa no corpo como um todo. Tomemos como exemploum barco: ele precisa ser hidrodinmico e ter um casco bem liso. Mas, para a propulso, utilizamos os remos,que so posicionados dentro dgua e neles exercida uma fora na direo pretendida, mas no sentidocontrrio. Quanto maior a resistncia ao avano gerada pelo remo, isto , quanto maior sua rea, maior a fora muscular necessria para desloc-lo, e, portanto, maior a reao no sentido do deslocamento. Parauma mesma massa, quanto maior a fora aplicada, maior a acelerao obtida (F = m x a).

Podemos nos locomover baseados nesse princpio, utilizando os braos como ps propulsoras, j queessa foi uma das primeiras teorias sobre a propulso no meio lquido (MAGLISCHO, 1999). A teoria baseada

na 3 Lei de Newton lei da ao e reao, que afirma que para cada ao existe sempre uma reao commesmo mdulo de intensidade e direo, mas com sentido contrrio considera somente que a resistnciaao avano foi por muito tempo a nica explicao responsvel pela locomoo aqutica. Isto , considerava-seque na natao o deslocamento frente acontecia por se fazer fora para trs.

Ronald Brown e James Counsilman (MAGLISCHO, 1999) foram os primeiros a relatar que a veloci-dade para frente aumentava quando os nadadores no incio da braada remavam movimentando os braosno para trs, como se esperava, mas para frente e para baixo, para dentro e para fora. Isso gerou maisestudos a respeito da propulso aqutica. Observa-se, na Figura 5, que somente a partir do ponto B a mofaz o movimento que se acreditava gerar a propulso. O movimento frente da mo resultante da somada velocidade do corpo indo frente com a velocidade da mo acelerando para trs. J o movimento para

dentro e para fora realizado para conseguirmos apoio na gua. Para isso, precisamos de gua parada eno em movimento, novamente justificada pela necessidade de realizar maior fora e, com isso, ter maiorreao. Esse o principal motivo que faz os nadadores mudarem a direo de seus movimentos, buscandoapoio em guas paradas.


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Figura 5

Movimentos do brao durante a execuo da braada do nado crawl.


Explicava-se com isso por que eram necessrios os movimentos com alterao de direo, mas se man-tinha a pergunta: Como feita a propulso frente durante a fase que vai at B?. Nesse caso, as pernasdeveriam estar artificialmente paradas, e o brao oposto, sem movimentao. Se o movimento no estavasendo feito para trs e a resistncia ao avano no poderia ser responsvel pela propulso, a nica varivel que

restava das resistncias era a de sustentao. Exatamente como no fluido ar, ela perpendicular resistnciaao avano e depende do ngulo de ataque. Na natao, especificamente, do ngulo das mos e dos ps comrelao ao fluxo da gua.

Figura 6

Representao grfica da variao do valor da resistncia de sustentao com relaoao ngulo de ataque da moe representaodas variaes de presso em cima

e em baixo da mo (sinais de adio e diminuio).

Fonte:Maglischo (1999).

Como se pode observar na Figura 6, o valor da resistncia de sustentao na mo do nadador em 0 eem 90 prximo de 0 e em torno de 40 alcana o seu pico, sendo este o ngulo de mo utilizado nas fasesiniciais das braadas nos diferentes nados. Portanto, nessa fase inicial da braada, a componente de sustentao a responsvel pela propulso frente, enquanto a componente de resistncia ao avano, fora direcionadapara a lateral, compensada pelo movimento do brao oposto (Figura 7). Esse mesmo conceito aplicado nos

ps, e fica evidente a sua aplicao quando se observar um indivduo com pouca flexibilidade de tornozelos

A A

B

B

0

Sustentao

40 70 90

Arrasto


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tentando realizar a propulso de batida de pernas com o uso da prancha. Ao fazer o movimento de pernas,o corpo oscila para cima e para baixo, e no sai do lugar. Isso ocorre porque a componente de sustentao mnima e a de resistncia ao avano direcionado na vertical mxima.

Outro parmetro importante na propulso o conceito do princpio de Bernouilli, segundo o qual,conforme se aumenta a velocidade de deslocamento de um fluido, h reduo de sua presso. O corpo tendea se deslocar para o lugar de menor presso (HALL, 2005). Isso tambm pode ser observado na Figura 6.

Figura 7

As duas componentes da resistncia da gua resistncia ao avano e sustentao no nado de peito.

Fonte:Hay e Reid (1985).

O fluido na parte de cima da mo precisa percorrer uma maior distncia que o fluido embaixo da mo,s que ao mesmo tempo, portanto, a velocidade do fluido em cima da mo maior e a presso diminui, sur-gindo uma fora auxiliar de sustentao no sentido do deslocamento. importante observar que, mesmoonde a sustentao zero em 0 e em 90 , continua a existir essa fora adicional ao movimento (sinaisde adio e diminuio), portanto elas coexistem mas no so sinnimas, e cada uma traz a sua contribuioao deslocamento frente do nadador (SPRIGINGS; KOEHLER,1990).

A seguir, descreveremos algumas dessas atividades propostas:

Foras propulsivas

1 Objetivo do exerccio: verificar a ao da propulso quando o indivduo se locomove com uma prancha

em diferentes posies. Descrio da atividade: sentado na gua, com um flutuador tipo aquatube(macarro) entre as pernas,

tentar se deslocar, utilizando somente uma prancha como remo. Em um primeiro momento, a pranchadeve ser utilizada em seu plano frontal e, num segundo, em seu plano sagital. Perceber que, na primeiraexperincia, a prancha oferece maior resistncia, portanto o deslocamento maior e a fora aplicadasobre a prancha tambm maior.

Explicao biomecnica: esse exerccio muito interessante para a percepo de como a forma do

objeto, que se apoia na gua para efetivar a propulso, interfere na velocidade do deslocamento nomeio lquido.

Fora desustentao

Fluxo relativo

Fora desustentao

Sentido dotrajeto do corpo

Fluxo relativo


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2 Objetivo do exerccio: verificar como o tamanho da seco transversa das mos influencia na veloci-

dade do corpo na gua. Descrio da atividade: realizar o nado elementar (cachorrinho) com as mos fechadas.

Explicao biomecnica: como no exemplo anterior, esse exerccio tambm demonstra como a forma

do objeto que se apoia na gua para efetivar a propulso interfere na velocidade do deslocamento nomeio lquido.

3 Objetivo do exerccio: verificar como o tamanho da seco transversa dos ps influencia na velocidade

do corpo na gua. Descrio da atividade: segurando uma prancha, realizar batimentos de pernas alternadas utilizando

nadadeiras. Realizar a mesma atividade sem nadadeiras. Explicao biomecnica: como nos exemplos anteriores, esse exerccio demonstra como a forma do

objeto que se apoia na gua para efetivar a propulso interfere na velocidade do deslocamento no

meio lquido.

4 Objetivo do exerccio: verificar como importante os nadadores mudarem a direo de seus movi-

mentos, buscando esses apoios em guas paradas. Descrio da atividade: nadar com os braos como remos e realizar a braada correta, com alterao

de direo dos movimentos. Explicao biomecnica: as alteraes de direo permitem que o atleta faa mais fora e, como re-

sultado, tenha maior propulso de nado.

5 Objetivo do exerccio: verificar como movimentos errados de entrada da mo no permitem a reali-zao da braada correta.

Descrio da atividade: realizar a braada entrando primeiro com o cotovelo na gua ao invs da mo.

Explicao biomecnica: a mo, ao entrar aps o cotovelo, no permite o apoio correto e, por con-sequncia, no permite a propulso correta.

6 Objetivo do exerccio: verificar a importncia do palmateio (movimento de angulao das mos).

Descrio da atividade: executar o movimento das mos fora dgua (com os ps no cho), na execuo

de uma figura de nado sincronizado, e no nado propriamente dito. Explicao biomecnica: verificar como diferentes angulaes de mo geram diferentes deslocamentos.

7 Objetivo do exerccio: verificar como ocorre propulso frente e para a lateral quando se realiza a

braada somente com um dos braos. Descrio da atividade: nadar somente com um brao no nado de peito.

Explicao biomecnica: a componente de resistncia ao avano impulsiona para o lado nas fases iniciais

da braada, o que s no observado porque o outro brao faz a compensao.


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CONSIDERAES FINAIS

Uma das estratgias de ensino que podem ser utilizadas pelos professores de natao para diagnosticarcaractersticas, necessidades e possibilidades do aprendiz por meio da aplicao de conceitos biomecnicos.A biomecnica dos fluidos, como disciplina da fsica, considerada bastante complexa pelo nmero de frmulase pelos valores envolvidos no clculo das variveis envolvidas. No entanto, o conhecimento dos princpios

gerais aplicados a qualquer fluido pode ser bastante til para o profissional atuante na rea, tanto para seuprprio conhecimento dos erros mais frequentes, consequentemente aumentando a sua possibilidade decorreo de erros, como tambm para conseguir trazer variedades novas de atividades para os seus alunos.Atividades que, alm de sarem do lugar comum, tm a possibilidade de levar o aprendiz a conhecer melhoro que est fazendo e permitem que se tome conscincia dos movimentos executados. A percepo corporale o conhecimento, por parte do executante, das razes determinantes da execuo do movimento, podemlevar a um aprendizado mais rpido, com menor nmero de erros, e com possibilidade de maior retenodo aprendizado. A proposta deste artigo foi trazer ao profissional da natao os conceitos envolvidos namecnica de fluidos, por meio da descrio terica, sem apresentao de frmulas, e, com isso, aplic-la emexerccios aquticos variados. Alm disso, acredita-se que pode servir tambm de subsdio para os professores

de biomecnica e de natao que preparam os futuros profissionais da rea, pois traz uma discusso maiortanto sobre o ensino da biomecnica como da natao, como ferramentas de capacitao para o processopedaggico do ensinar o nadar de uma forma mais adequada s necessidades do aluno.

FLUIDS MECHANICS: A PROPOSAL OF THEORY AND

PRACTICE INTEGRATION

Abstract:Professional intervention in Physical Education demands basic

knowledge to make diagnoses and elaborate, apply and evaluate programs.

This knowledge comes from different structures and derives from severalareas and must be applied for the professional to have the ability to iden-

tify and correct errors, among these areas appears Biomechanics. How

the Swimming professional can apply fluid mechanics knowledge in his

intervention? We wrote this essay to answer this question. The concepts

of buoyancy, drag, lift and propulsive forces are shown. For a better unders-

tanding of these concepts we developed some practical activities describing

the exercises goal, activities description and biomechanics explanation.

Keywords:fluids mechanics; professional intervention; swimming.

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Contato

Snia Cavalcanti Corra

Rua Daom, 470, Caucaia do Alto Tramitao

Cotia SP Brasil CEP 06727-430 Recebido em 15 de dezembro de 2010

E-mail: [email protected] Aceito em 31 de maro de 2011

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A Natação e a Mecânica Dos Fluidos