Mecânica da natação

  • Published on
    26-Oct-2015

  • View
    63

  • Download
    12

Embed Size (px)

Transcript

  • MH603-BIOMECNICA DO MOVIMENTO HUMANO APLICADA AOS ESPORTES

    Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros Universidade Estadual de Campinas

    Faculdade de Educao Fsica - UNICAMPLaboratrio de Instrumentao para Biomecnica

    ricardo@fef.unicamp.br

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Programao de aulas

    Aula 9: Dinmica do Movimento HumanoAula 10: ImpulsoAula 11: Trabalho, Energia e Potncia em BiomecnicaAula 12: Biomecnica em FluidosAula 13: Princpios BiomecnicosAula 14: Segunda Avaliao Aula 15: Seminrios

    Aula 1: Caracterizao da anlise biomecnicaAula 2: Descrio de posies do corpo humano Aula 3: Descrio do movimento humano IAula 4: Laboratrio de Biomecnica e InformticaAula 5: Descrio do movimento humano IIAula 6: InrciaAula 7: Primeira AvaliaoAula 8: Esttica Aplicada ao corpo humano

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Aula 13: Biomecnica em Fluidos

    Conceitos Bsicos: Introduo mecnica dos fluidos. Movimento relativo. Densidade. Peso especfico. Viscosidade. Presso. Princpio de Pascal. Princpio de Arquimedes. Flutuabilidade. Resistncia dinmica.

    Biomecnica Aplicada: Biomecnica da natao. Trajetrias de implementos esportivos.

    Exemplos e Exerccios:

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Introduo - Mecnica dos Fluidos

    Contrasta-se com o slido;

    Pode escoar ou fluir;

    composto por lquido e gases;

    No possui arranjo ordenado.

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Movimento Relativo

    Influncia - velocidade do fluido e a da velocidade do objeto;

    Velocidade Relativa = velocidade de um corpo em relao a qualquer outra coisa, neste caso, o fluido que circunda o objetoem deslocamento

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Densidade e Peso Especfico

    O conceito de Densidade a combinao de massa de um corpo com seu volume, assim temos:

    O conceito de peso especfico definido como peso por volume, assim temos:

    3/ mKgVolumemassa=

    3/)( mNVolume

    gmPeso =

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Viscosidade

    A viscosidade de fluido a resistncia que o fluido apresenta ao fluir.

    Quanto maior a extenso que o fluido resiste ao fluir sob a atuao de uma fora aplicada, maior ser sua viscosidade.

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Presso

    Presso uma fora aplicada perpendicularmente a superfcie do fluido, assim temos:

    Unidade de medida (SI)

    1atm = 1,01 * 105 Pa = 760 torr (mm/Hg) = 14,7 lb/in2 (psi)

    Alpinistas Mergulhadores

    reaForap =

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Equilbrio de Foras - Presses Hidrostticas

    A presso em um ponto de um fluido em equilbrio esttico depende da profundidade desse ponto, mas independe de qualquer dimenso horizontal do fluido ou do seu recipiente.

    F2 = F1+ mg

    p2 = p1+ g(y1 - y2) Variao de profundidade ou alturap = p0 + gh Profundidade h

    Ponto de verificao 1: A figura desenhada no quadro mostra quatro recipientes de azeite de oliva. Ordene-os de acordo com a presso a uma profundidade h, da maior para menor!

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Princpio de Pascal

    O principio de pascal estabelece que a presso externa aplicada num fluido em equilbrio transmite-se integralmente a todos os pontos do fluido. Este principio explica o funcionamento da prensa hidrulica.

    p = pext + gh

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Princpio de Arquimedes

    Quando um corpo esta totalmente ou parcialmente submerso em um fluido, o fluido ao redor exerce uma fora de empuxo (Fe) sobre o corpo. A fora esta dirigida para cima e possui uma intensidade igual ao peso (mf *g)do fluido que foi deslocado pelo corpo.

    Fe = mg

    F = fora de empuxo

    mg = peso do fluido deslocado pela moeda

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Flutuabilidade

    Flutuar densidade do corpo = a densidade do fluido; do volume de ar nos pulmes a densidade facilita a

    flutuao; da temperatura do fluido a sua densidade fluido

    dificultando a flutuao; Maior percentual de gordura no corpo a sua densidade facilita a

    flutuao.

    Fb = V

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Foras Verticais e Equilbrio

    Peso

    Empuxo

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Resistncias Dinmicas

    uma fora causada pela ao dinmica de um fluido que age na direo das correntes livres do fluxo do fluido. Lentifica o movimento. Assim temos:

    Fres = Cr Ap v 2 ,

    No qual Cr o coeficiente de resistncia dinmica e v a velocidade.

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Arraste de Superfcie

    Fora de Atrito entre o corpo e as molculas de gua que entramem contato com a pele.

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Arraste de Forma

    Escoamento Laminar: Arraste menor

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Arraste de Onda

    Provocado pelas reflexes das ondas no fluido, produzida pelos movimentos dos corpos no fluido.

    Escoamento Turbulento: Arraste Maior

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Fora de Sustentao e Efeito Magnus

    Fora de sustentao - perpendicular ao fluxo do fluido.diferena nas velocidades de escoamento do

    ar em regies diferentes, perpendicular velocidade (ex. Chute futebol)

    Fsust = Cs A v 2 ,

    Efeito Magnus o desvio na trajetria de um objeto girando na direo do giro em conseqncia da fora Magnus.

    fora Magnus fora de sustentao criada pelo giro.

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Princpio de Bernoulli

    A presso em um fluido inversamente proporcional velocidade de deslocamento.

  • Biomecnica da Natao

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Mecnica do Nado

    Resistncia;

    Propulso;

    Aspectos Fundamentais da Propulso.

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Resistncia

    Fluxo Laminar e Turbulento;

    Efeitos de Forma e Orientao do Nadador;

    Caractersticas dos Nadadores que Afetam o Arrasto;

    Efeito da Velocidade

    Tipos de Arrasto - forma, onda e friccional.

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Fluxos - Laminar e Turbulento

    Turbulncia causada pelo corpo do nadador movimentando-se em correntes laminares.

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Efeitos de Forma e Orientao do Nadador

    Objetos afilados deparam-se com menor resistncia que os com cantos quadradose formas convolutas. Forma ideal de um

    projtil (peixe). Mais rpidos Mais aerodinmicos.

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Caractersticas dos Nadadores que afetam o aArrasto

    rea da seco transversal ao fluido.

    Velocidade do movimentoForma assumida,

    favorecendo o escoamento laminar ou turbulento

    Superfcie de contatoRugosidade

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Efeito da Velocidade

    Velocidade Frico e Turbulncia = Arrasto.

    2X Velocidade = 4X Arrasto.

    Nadadores + Ritmo = + Chances

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Tipos de Arrasto

    Arrasto Superfcie ou friccional - Frico entre a pele dos nadadores e as molculas de gua que entram em contato com a pele.

    Superfcies lisas - Frico - Raspagem do corpo Estudos

    Arrasto de Onda - Ondas que so geradas pelos nadadores.Nado de Borboleta - Braos rentes gua - Velocidade reduzida 30%

    dentro 1/16s - Efeito Devastador no Desempenho.

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Tipos de Arrasto

    Arrasto de Forma - Causado pelo porte e pela forma dos corpos dos nadadores em seu deslocamento propulsivo na gua.

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Propulso

    Teorias da propulso na natao:

    Roda de P

    Empurrar Direto para Trs para ir para Frente

    -Movimento Sinuoso para Trs

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Teoria Roda de P

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Teoria -Empurrar Direto para Trs para ir para Frente (J. E. Counsilman, 1968 e C.E. Silvia, 1970)

    Terceira lei de Newton- Ao/ Reao.

    Quando os nadadores empurram a gua para trs, a gua exerce uma fora de igual magnitude para que os empurra para frente.

    Mo utilizada como remo.

    Ficou conhecido como Teoria de

    Arrasto Propulsivo.

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Teoria Movimento Sinuoso para Trs (J. E.Counsilman, 1968 e C.E. Silvia, 1970)

    Movimento submerso em forma de S;

    Melhor formulao da teoria anterior;

    Melhor desempenho do nado ( menos esforo maior acelerao).

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    Teorema de Bernoulli na Natao

    Usado para explicar como era produzida a fora de Sustentao;

    Quanto maior a velocidade menor a presso Fludo.

  • Prof. Dr. Ricardo Machado Leite de Barros LIB FEF - Unicamp

    ngulo de Ataque

    ngulo entre