Fiquei muito contente em encontrar o time de volei brasileiro enquanto eles fortaleciam seus músculos na academia de ginástica que eu frequento! Foi muito bacana sou fã do volei, sempre acompanho aos jogos da seleção. Aproveitei para aprender alguns detalhes do treino deles. Seguem as fotos.
O
professor Otaviano Helene, do Instituto de Física da USP, desenvolveu um modelo
simples e elegante para descrever a caminhada humana. A ideia central é
explicar por que existe uma velocidade “natural” para o andar, aquela em que o
corpo gasta menos energia e o movimento se torna mais eficiente. Segundo esse
modelo, a velocidade média pode ser estimada pela fórmula: V = 0,9√(gL) sen(θ/2), nela,
g é a gravidade local, L o comprimento da perna e θ o ângulo de abertura de uma passada. A
equação se baseia na analogia entre a perna e um pêndulo, onde a oscilação dita
o ritmo do movimento.
Em sala
de aula, resolvemos aplicar este modelo à Marcha
Atlética, com os resultados do brasileiro Caio Bonfim, campeão mundial dos
20km neste ano em Tóquio. Nesta prova, ele obteve a velocidade média de 15,27km/h. Sabendo que Caio mede 1,74m, estimando o
comprimento da perna dele em 80cm, e considerando a gravidade em Tóquio como
9,797m/s2 , ao usarmos a expressão acima para velocidade encontramos
um valor de sen(θ/2) maior do que 1! Valor fora da região de validade do seno.
Em
outras palavras, não existe ângulo θ
que permita ao modelo reproduzir as velocidades reais da Marcha Atlética. A conclusão
é clara: o modelo de Helene descreve bem a caminhada
comum, mas não se aplica à este esporte. Afinal, nessa modalidade, o corpo utiliza
outros ajustes biomecânicos — como a rotação do quadril e a extensão máxima da
passada — que fogem ao comportamento simplificado de um pêndulo. Ainda assim, a
experiência foi extremamente proveitosa. Ao testar um modelo em condições
diferentes, descobrimos seus limites e reforçamos a beleza da Física: ela nos
ajuda a compreender tanto o cotidiano simples de uma caminhada quanto as
performances extraordinárias de atletas de elite.
Matéria produzida por Lucas Gabriel S. Diniz, aluno do curso Física Aplicada aos Esportes da UERJ.
Nesse
ano aceitei o trabalho de ser coordenador defensivo do “Flamengo Imperadores”,
que é a equipe de futebol americano do clube do Flamengo. É um novo desafio em minha vida, mas a ciência
física me ajuda a ajustar alguns pontos que precisamos melhorar para o campeonato
brasileiro de futebol americano, que irei citar alguns deles nesse breve texto.
O
futebol americano é um esporte que sintetiza princípios físicos complexos,
desde a mecânica dos movimentos até a aerodinâmica da própria bola. A dinâmica
do jogo é regida pelas leis de Newton: a inércia explica a resistência de um
corredor a mudar sua trajetória, a segunda lei determina a força de um jogador
em um tackle, dependente da massa e aceleração do jogador, e a terceira
lei evidencia a reciprocidade das colisões, onde a força aplicada pelo jogador
do ataque gera reação igual no defensor.
A
conservação do momento linear é crucial nas colisões. Quando dois jogadores
colidem em um tackle, o momento total (massa x velocidade) mantém-se,
mas a transferência de energia pode resultar em lesões, destacando a
importância do equipamento. Capacetes
absorvem impacto ao aumentar o tempo de colisão, enquanto os shoulderpads (as
ombreiras) reduzem a pressão e absorvem o impacto, minimizando danos.
No
lançamento do quarterback, a
trajetória da bola é determinada pelo ângulo do braço e pela velocidade inicial
do passe. Em um passe na lateral, a interceptação do safety (último
jogador alinhado na defesa, sua posição inicial é no meio do campo) depende
de dois fatores principais: a velocidade do recebedor avançando em linha reta e
a capacidade do defensor de reagir e acelerar rapidamente para cobrir a
distância necessária.
Enquanto
a bola se desloca diagonalmente (na horizontal) em velocidade constante
(mantendo uma progressão linear ao longo do tempo), o safety, precisa
acelerar de forma contínua para alcançá-la.
A
bola avança a uma distância que aumenta proporcionalmente ao tempo. Já o safety
percorre uma distância que aumenta conforme o tempo passa. Para interceptar,
ele precisa igualar essas duas distâncias no mesmo instante. Se a aceleração do
safety for alta o suficiente, ele reduzirá o tempo necessário para
alcançar a bola antes que ela chegue ao recebedor.
Quanto
maior a explosão muscular do defensor, menor será o tempo requerido para cobrir
a distância crítica. Essa dinâmica explica por que jogadores com alta potência
de arranque são tão eficazes em interceptações: eles convertem força física em
vantagem temporal, antecipando-se à trajetória previsível da bola. A interceptação,
portanto, não é apenas um reflexo rápido, mas uma aplicação prática de como
aceleração e movimento relativo ditam o sucesso na defesa.
A
energia cinética envolvida e a conservação do momento angular durante o salto
do safety também influenciam a estabilidade do corpo no ar, permitindo
ajustes de orientação para controlar a bola. Assim, a interceptação é uma
síntese de cinemática vetorial, dinâmica newtoniana e otimização energética,
ilustrando como a física determina gestos técnicos e estratégias decisivas no
esporte.
A mudança
brusca de direção de um jogador de defesa está diretamente ligada ao
controle do centro de massa. Para realizar um corte rápido, o atleta deve
deslocar seu centro de massa para dentro da nova trajetória, gerando uma força
centrípetaproporcional à velocidade e inversamente proporcional ao raio da
curva. Quanto mais abrupta a mudança, menor o raio e maior a força necessária,
exigindo alta aderência entre o calçado e o solo, conhecido como atrito
estático. O torque também aparece ao inclinar o corpo, o jogador reduz o braço
de alavanca, permitindo reorientar o centro de massa sem perder equilíbrio.
Em
síntese, o futebol americano é um laboratório de física aplicada, onde
conceitos como força, energia, momentum e aerodinâmica se entrelaçam, moldando
estratégias e técnicas. Compreender tais princípios não apenas enriquece a
apreciação do esporte, mas também ajuda a entender mais sobre esse esporte
maravilhoso.
matéria postada por Andre de Lima, licenciando em Física da UERJ e novo coordenador defensivo do time de futebol americano do Flamengo.
Quando se pensa em aerodinâmica é comum imaginar um avião cortando o céu. Porém, esse conceito também se aplica a objetos bem diferentes, como uma bola de futebol americano em vôo. Embora, à primeira vista esses dois itens pareçam não ter nada em comum, os princípios físicos que governam sua movimentação no ar são surpreendentemente semelhantes. Tanto um avião quanto uma bola de futebol americano interagem com a atmosfera de maneira que determinam seu desempenho no percurso.
A atmosfera, ou como falamos comumente, o ar pode ser entendidocomo um fluído de baixa densidade, de modo que, o Princípio de Bernoulli, pode ser aplicado neste contexto. Este princípio físico diz que os pontos de maiores velocidades do fluxo do fluido têm menores são espressões. Sendo assim, a geometria dos objetos quando em vôo são fundamentais para descrição de sua trajetória.
Embora a forma do avião seja muito complexa, com asas, fuselagem e estabilizadores, o princípio básico de como o ar flui ao redor do objeto permanece o mesmo. As asas de um avião são projetadas sem simetria, o ar flui mais rápido sobre a parte superior do que a inferior, gerando, assim, uma diferença de pressão entre estas regiões, permitindoa sustentação do avião quando em vôo, veja a figura abaixo:
Fonte: Study.com, 2023
Tradução rápida: drag é força de arrasto, lift é sustentação, thrust é a força de empuxo e weight é peso.
A forma da bola de futebol americano tem um formato oval e simétrico. Quando lançada sem rotação e na direção do eixo maior, não haverá sustentação ao longo da trajetória, pois não tem diferença de pressão entre a parte superior e a inferior. Viajará como um simples movimento lançamento de projétil.
Entretanto, se lançada com rotação, surgirá sustentação da mesma ao longo da trajetória. A rotação da bola altera a forma como o ar flui ao redor dela, criando uma diferença de pressão entre os seus lados, o que, por sua vez, causa uma trajetória curva no plano transversal a direção de lançamento. Esse fenômeno é complexo e ficou conhecido como “efeito Magnus”.
Assim, tanto nos movimentos da bola com rotação como nas asas do avião, a diferença de pressão devido o fluxo da atmosfera resulta em uma força que irá sustentá-los quando em voo.
Fonte: NerdGirls.com, 2018
Tradução rápida: Direction é a direção do movimento e gravity é aforça da gravidade.
Entender as semelhanças entre a aerodinâmica de uma bola de futebol americano e a de um avião não apenas demonstra a universalidade dos princípios físicos, mas também revela como esses conceitos são usados de maneiras práticas no cotidiano. A mesma física que permite que aviões cruzem continentes também é a responsável por permitir que jogadores de futebol americano realizem passes com precisão.
Matéria escrita por André Lima (estudante de Física da UERJ)
No dia 11 de novembro de 2024, foi realizado o segundo dia da
prova do ENEM (Exame Nacional do Ensino Médio) composto pelo conteúdo de
Matemática e Ciências da Natureza, que reúne as disciplinas de Física,
Biologia, Química.
Neste texto, iremos discutir sobre a questão 120 da prova,
cujo o enunciado diz que para os circuitos de maratonas aquáticas realizadas em
mares calmos e próximos à praia, monta-se um sistema de 4 boias que determina o
trajeto a ser seguido pelos nadadores. Outras informações apresentadas no
enunciado é que o circuito deve ser feito em sentido anti-horário e que a
corrente marinha é paralela à praia em toda a área do circuito. Lembrando que a
questão tinha uma imagem do circuito com os vetores velocidade da correnteza e
do nadador. A questão pede para o candidato encontrar o tempo (em minutos) que
o nadador completará a prova.
A questão é resolvida separando a resolução em quatro partes.
Primeiro encontrar o vetor resultante da boia 1 até a 2, através de um
triangulo retângulo, a base desse triangulo é o vetor resultante, ou seja,
através do teorema de Pitágoras. Depois, encontrar o vetor resultante entre as
boias 2 e 3, nessa etapa subtrai-se o vetor velocidade do nadador com o da
correnteza. Nos trechos 3 até 4, novamente faremos o cálculo do vetor
resultante em um triangulo retângulo. Para calcular o vetor resultante das
boias 4 até a 1, basta somar os vetores correnteza e o do nadador. Para encontrar o tempo total, divide-se a distância
de cada trecho (1 até 2, 2 até o 3, 3 até o 4, 4 até o 1) pelo vetor resultante
da velocidade de cada trecho. Para finalizar, soma-se todos os tempos obtidos e
encontra-se o tempo final que é 65 minutos.
Dentro do esporte podemos observar diversos fenômenos
físicos, com isso podemos ter ótimas opções para que o ensino e aprendizado de
física. Outro fator interessante, é que essa temática traz uma proximidade do
aluno com a realidade que ele vive, praticando ou assistindo, a um determinado
esporte muito mais do que com o método tradicional, como por exemplo, utilizar
de blocos como exemplo, sem demonstrar uma finalidade para o conteúdo proposto.
Outro fator mencionado implicitamente na questão é o fator da biomecânica, que
é um dos métodos de estudo de como os seres vivos adaptam-se às leis da
mecânica quando movimentos voluntários são realizados.
O
dia 14 de abril de 2024 era para ser mais um domingo normal de futebol
americano no Brasil, principalmente, para aqueles que estavam na Arena Toca do
Gato em Caraguatatuba, interior de São Paulo. O kicker (chutador) Emerson Martins, do “Corinthians Steamrollers”
entrou para a história do FABR, como é conhecido o futebol americano jogado no
Brasil.
Ele
acertou um chute de 60 jardas contra o “Caraguá Ghosthip”, na 1ª divisão do
campeonato paulista de futebol americano, obtendo a marca de chute mais longo
em um jogo no Brasil. Considerando que 1 jarda equivale a 0,914 metros, a
distância pela bola percorrida horizontalmente foi de 54,86 metros até atingir fieldgoal post (Y na endzone), convertendo
3 pontos para o Corinthians. Este chute levou
3,5s; considerando que a velocidade
média é a razão da distancia pelo tempo, a bola atingiu 15,67 m/s, que equivale
56,41 km/h.
Embora, a FABR ainda seja uma liga amadora, este lance pode ser comparado com os dos jogadores profissionais
da NFL (National football League-USA).
Matéria postada por André Lima, licenciando em Física da UERJ e comentarista e analista no Podcast "Collegecast".
A talentosa
atleta brasileira de salto ornamental, Ingrid Oliveira, carimba seu passaporte
para os Jogos Olímpicos de Paris 2024! Reconhecida como uma das melhores da
história do Brasil em sua modalidade, Ingrid coleciona conquistas
impressionantes, como o 4º lugar no Campeonato Mundial de Esportes Aquáticos de
2022 e duas medalhas em cada uma das edições dos Jogos Pan-Americanos e
Sul-Americanos.
O Salto
Ornamental é um esporte individual que consiste em saltar de uma plataforma
elevada, fixa ou não (trampolim), em direção a uma piscina, realizando uma
série de movimentos acrobáticos e estéticos. Tais manobras são divididas em
diferentes grupos de salto, pois são compostas de diferentes tipos de saída,
posição do corpo, giros e etc. Uma posição do corpo comum é o salto grupado, na
qual o corpo fica dobrado, com os joelhos encostados no peito e os braços
envolvendo as pernas.
Observa-se
que ao realizar esse movimento a velocidade de rotação do atleta se mantém ao
longo da descida. Tal fato pode ser explicado por um importante princípio
físico, o da conservação do momento angular, essa grandeza está relacionada à
tendência que o corpo tem de iniciar e manter seu movimento de rotação
(“inércia rotacional”).
O princípio
da conservação do momento angular diz que o momento angular de um corpo é
conservado se o torque resultante sobre o corpo é nulo. Quando Ingrid Oliveira
salta do trampolim, desconsiderando a resistência do ar, a única força que age
sobre ela é a força gravitacional em seu centro de gravidade, logo, o torque
sobre ele é nulo. Com isso, podemos afirmar que o momento angular é conservado.
Ok, mas o que isso tem a ver com o fato de Ingrid rotacionar mais rápido? O momento angular é relacionado com duas outras grandezas físicas: a velocidade angular, quão rápido um objeto está girando em torno de um eixo, e o momento de inércia, que quantifica a dificuldade que um objeto tem de ser girado em torno de um eixo dependendo da distribuição de sua massa. Quando um atleta aproxima suas pernas e braços do seu centro de massa, ou seja, se “encolhe”, ele está diminuindo seu momento de inércia. Como o momento angular é conservado, seu valor permanece constante, ao diminuir o momento de inércia a velocidade angular aumenta. Com isso, podemos apreciar não apenas as manobras complexas e a beleza dos saltos ornamentais, mas a Física também!
Matéria postada pela Professora de Física Thais Cristini de Souza Aragao, mestranda no programa de Mestrado Nacional Profissional de Ensino de Física no Polo 30.
