Hidrodinâmica e Biomecânica da Natação: Otimizando a Propulsão

O Conceito de Momentum (Impulso) na Natação

Um atleta que começa um nado tem um momentum através da água como resultado de um mergulho ou de uma impulsão.

O objetivo de um nadador eficiente é manter o momentum o mais constante possível. Porém, não existe o estado de um momentum constante na natação. Quando o nadador exerce força sobre a água, fazendo com que o seu corpo acelere, a resistência reagente desta logo provoca uma desaceleração.

Durante um ciclo completo de braçada, um nadador experiente ajusta continuamente a posição do corpo para obter uma hidrodinâmica otimizada. A coordenação precisa do tempo de cada impulso, combinada com uma boa hidrodinâmica, irá melhorar a proporção entre a propulsão e a resistência do nadador. Quanto maior o momentum, mais rápido o nadador; quanto mais eficiente o nadador, menor a demanda de energia do corpo.

Hidrostática e Flutuação (Flutuabilidade)

Hidrostática é o estudo da flutuação/flutuabilidade. Flutuabilidade é a capacidade de flutuar: se um nadador possui uma boa característica de flutuabilidade (ou positiva), vai flutuar bem na água. Inversamente, se o nadador tende a afundar imediatamente para baixo da superfície, é dito que ele possui características ruins ou negativas de flutuabilidade.

Entende-se por flutuação a expressão mecânica da relação entre a densidade de um corpo e a densidade da água em que está mergulhado. Conforme as diferenças de densidade entre a massa do corpo e da água, assim se manifesta a maior ou menor flutuação.

A flutuação corresponde a uma forma de equilíbrio estático no meio aquático, com uma parte do corpo imersa e outra emersa. No ser humano, o equilíbrio estático é aplicado sobre o eixo vertical, passando pelo centro de massa. O equilíbrio estático corresponde também a um estado de repouso do corpo quando submetido às forças do peso equilibrado pelas forças de impulso. É uma referência ao caráter estático do equilíbrio.

Um objeto flutuará num fluido somente se a sua densidade for menor do que a densidade do fluido.

Densidade Média (kg/m³)

• Água doce (piscina): 1000 kg/m³
• Água salgada (mar): 1026 kg/m³
• Homem: 973 kg/m³
• Mulher: 962 kg/m³

Centros de Gravidade e a Flutuação do Corpo

Existem diferenças entre a estrutura física e anatômica entre homens e mulheres que contribuem para o posicionamento dos centros de gravidade relativos em diferentes regiões do corpo.

Hidrodinâmica e Resistência (Arrasto)

Hidrodinâmica é o estudo dos corpos em movimento (dinâmico) na água ou em fluidos em movimento.

Na natação, refere-se ao sincronismo do corpo e ao alinhamento dos membros, com o objetivo de reduzir a resistência durante os impulsos de força e da propulsão resultante (Colwin, 1984).

A Resistência do Fluido é também conhecida como Força de Arrasto.

• Força de atrito hidrodinâmico.
• Força de atrito aerodinâmico.

O arrasto é uma força de atrito que, por se opor ao movimento, diminui a velocidade do mesmo.

Os três tipos de arrasto atuam em oposição à direção do movimento do corpo que se desloca no fluido. Eles são parte do arrasto total e dependem do tamanho, da forma, da posição do corpo, da velocidade do fluido, da densidade do fluido e da temperatura do fluido (que o torna menos denso).

Os Três Tipos de Arrasto que Influenciam a Propulsão na Água:

1. Arrasto de Forma:

   Criado por um diferencial de pressão entre a superfície anterior e posterior de um corpo que se movimenta através de um fluido. É causado pela forma e direção do nadador, podendo ser reduzido com uma melhor técnica de nado. Por exemplo: levar a cabeça à frente; entrar na água com a palma da mão.

2. Arrasto de Superfície (ou de Fricção da Pele):

   Causado pela fricção entre a água e a pele do nadador, em movimento oposto ao fluido e ao corpo.

3. Arrasto de Onda:

   Criado pela produção de ondas na interface entre dois fluidos diferentes (ar e água). A resistência aumenta quanto maior for o movimento do corpo para cima e para baixo e quanto maior for a velocidade do nado. (Pode ser causado pela formação de ondas externas, criadas pelo vento ou por outros nadadores, e ondas internas, criadas pelo próprio indivíduo durante seu deslocamento.)

Minimizando a Resistência

• Aumento do impulso submerso (até 15m) para eliminar a resistência na parte permitida (ex: filipina no nado peito).
• As raias e bordas vazadas das piscinas podem reduzir o efeito da resistência de onda.

Propulsão na Natação

O Padrão da Puxada

Em todas as braçadas da natação, o padrão correto da puxada deve seguir uma trajetória curva ao longo de uma linha que descreva o movimento de avanço do corpo.

O Papel da Ascensão (Sustentação)

A ascensão (ou sustentação) é crucial para a propulsão:

• Maior velocidade = Menor pressão (Sustentação do corpo)
• Menor velocidade = Maior pressão (Fluxo de Ar)

Resistência e Força de Propulsão

“Os nadadores propulsionam-se o tempo todo usando uma combinação entre forças de ascensão e resistência.”

“A força de propulsão é resultante do efeito da interação entre as forças de ascensão e de resistência.”

A resistência frontal é causada por uma oposição ao corpo do nadador quando se desloca para frente (importância do bom posicionamento do corpo).

O rolamento do corpo é importante para a diminuição da resistência frontal.

Propulsão com os Pés

“Os pés impulsionam, nos vários nados, por meio de uma força predominante de ascensão.”

O grau de flexibilidade do tornozelo é um fator importante na eficiência da ação dos pés. De acordo com Schleihauf (1986), os tornozelos flexíveis permitem uma maior força de ascensão: a proporção da resistência desenvolve-se em função dos ângulos mais agudos apresentados pelos pés. Menos força é desperdiçada nos movimentos oscilantes dos pés, e a propulsão final é direcionada mais à frente, como resultado de um componente relativamente grande de força de ascensão.

Momentum Prolongado e Eficiência Técnica

“Alguns nadadores prolongam naturalmente o seu momentum após o ponto em que ele iria normalmente começar a diminuir. Quanto mais constante o momentum, melhor o índice da eficiência técnica (Colwin, 1984).”

A habilidade de prolongar o momentum permite que o nadador dê menos braçadas para cobrir uma determinada distância, o que é uma indicação de proficiência.