Mauro Silva e o acréscimo da distancia devido a queda do centro de massa

Quem acompanhou o mundial de atletismo indoor, realizado em Istambul, na Turquia, entre os dias 9 e 11 de março, teve uma grande surpresa. Mauro Vinícius da Silva, paulista de 26 anos, conseguiu a expressiva marca de 8,23 m na final da competição, o que lhe valeu a medalha de ouro no salto em distância.

A modalidade salto em distância pode ser analisada na física como um lançamento de projétil do centro de massa do atleta. Esse estudo, entretanto, possui uma peculiaridade. O centro de massa (CM) no início do salto encontra-se na altura da cintura do atleta, entorno de 60cm de altura do chão, enquanto que na aterrissagem ele se localiza no chão devido a queda. Com isso, além do tempo necessário para o CM do praticante desenvolver o movimento parabólico habitual, existe um acréscimo de tempo, responsável pela sua queda. Essa pequena contribuição é de grande importância, porque leva a um bom aumento da distância do salto. Cientes disso, os atletas costumam aterrissar inclinados para o lado, de modo a aumentar o tempo que o CM leva para atingir a caixa de areia.

Para efeito de ilustração da contribuição do espaço relativo ao tempo de queda do CM, consideremos o exemplo de nosso medalista: Supondo que Mauro iniciou o salto com velocidade horizontal de 9,74 m/s, quando o CM dele atingiu  novamente a altura de 60cm em relação ao solo, ele teria saltado 6,82m.  O tempo que o CM levou até cair no chão teria sido de 0,145s, o que corresponderia a uma distância adicional de 1,41m. Correspondendo a distancia total do salto de 8,23m.

Observe que o aumento do tempo de vôo do salto em apenas 0,001s representa 1cm a mais no alcance do salto. Parece pouco, mas, foi diferença que separou o brasileiro do terceiro colocado no mundial indoor de atletismo de 2012. Em um esporte onde Maurren Maggi era a única referência do Brasil, Mauro passa a ser uma grande esperança de medalha na próxima Olimpíada de Londres.
O link abaixo mostra o salto do Mauro Silva que lhe rendeu a medalha de ouro:

http://www.youtube.com/watch?v=YnhO9Gfsn8I

Esta matéria foi escrita por Cleovan José da Silva, aluno de Licenciatura em Física da UERJ.

Quem salta mais alto?

A Biomecânica é o estudo da mecânica dos organismos vivos.  Usa os princípios físicos das Leis de Newton para descrever o movimento do corpo humano e dos animais. É parte da Biofísica.

A Biomecânica externa estuda as forças físicas que agem sobre os corpos, enquanto que, a Biomecânica interna estuda a mecânica e os aspectos físicos e biofísicos das articulações, dos ossos e dos tecidos histológicos do corpo.

Uma das áreas de pesquisa da Biomecânica é o Rendimento no Esporte e em atividades físicas; como o próprio título diz, busca compreender e conceituar quais os mecanismos físicos responsáveis pela execução dos movimentos, aumento da força e velocidade associadas aos movimentos, entre outros fatores.
Dentro desta área de pesquisa, uma questão que ainda permanece como objeto de investigação é:  Qual é o salto mais alto que um ser humano pode dar?  Para responder a esta pergunta, a equipe do laboratório de Ciência do Esporte usou algumas técnicas de investigação em seus experimentos.  Abaixo estou anexando os dois primeiros vídeos que eles fizeram sobre este tema.  Vale a pena dar uma conferida!   

    

A física dos esportes no AudioLab

Quem quiser ouvir a entrevista feita comigo para  AudioLab (Laboratório de Áudio da Faculdade de Comunicação Social da Uerj) pelo jornalista esportivo Maycon;
sobre as possibilidades de usar os esportes para o Ensino de Física nas escolas, e em cursos superiores,
basta acessar o endereço abaixo:

http://www.radiotube.org.br/detalhes.php?id=12128&opt=7&ord=0&crt=&us=2335&cm=

Entendendo porque Giba fraturou a tíbia

Considerado seis vezes o melhor jogador de vôlei de quadra do mundo, e dono de vários títulos pela seleção brasileira - dois ouros em Mundiais, ouro e prata em Olimpíadas, entre outros – Giba fraturou a tíbia e precisou colocar uma haste de titânio ao longo de sua perna esquerda.

O que teria levado Giba a quebrar este osso, já que ele não sofreu nenhum acidente seja em quadra ou fora dela?  

A tíbia é o osso mais vulnerável da perna do corpo humano. Basicamente, o osso humano é constituído de componentes minerais, principalmente, o fosfato e o carbonato de cálcio, responsáveis pela rigidez, e componentes orgânicos, colágeno e água, que garantem certa elasticidade ao osso.  A força máxima de compressão que a tíbia aguenta é estimada em F_max=5x10⁴ N, ou seja, para valores superiores a este, ela quebra. Está força pode ser produzida pelo solo em oposição a um salto. Ao sofrer esta força a tíbia, momentaneamente, encurta 1cm.  

Então, qual seria a altura máxima que  ele deveria ter saltado para não ter tido risco de fratura na tíbia?

Partiremos de um modelo físico simplificado, onde suporemos, inicialmente, que o atleta ao encostar no chão, no movimento de retorno do salto, não dobre os joelhos. Desse modo, toda massa (m=85kg) dele irá incidir sobre a tíbia. É possível calcular, via as expressões básicas da cinemática, que a altura máxima sem risco de fratura da tíbia é apenas de 60cm.  No caso do Giba, este modelo requer alguns ajustes, porque, ele obviamente dobra os joelhos no retorno do salto. De modo que, deve ser considerado um percentual da massa total do corpo; ainda assim, creio que a altura máxima de segurança não seria maior do que 90cm.  Mas, sabe-se a impulsão do Giba é acima de 1,20m !  Pulando, assim, várias vezes por dia, fica claro que em algum momento a tíbia dele iria fraturar.

Acostumado a superar os desafios que a vida o impõe, o vibrante atacante, declarou no dia seguinte (14/2/2012) a sua cirurgia, que fará tudo que for necessário para se recuperar ainda em tempo para disputar as Olimpíadas deste ano em Londres.   Não há quem duvide dele. Ficaremos aguardando...  Giba neles!

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Vento tirou medalha de ouro de Fabiana Murer no Pan 2011

Professora de física confirma: vento tirou medalha de ouro de Fabiana Murer no Pan 2011 no México

Ela explica que a ação do vento durante as práticas esportivas pode tanto beneficiar quanto prejudicar o desempenho dos atletas

Carlos Henrique da Silva

AJESPORTES - Coordenados por Rosana Bulos Santiago, professora do Instituto de Física da Uerj, os estudos têm comprovado a significante e às vezes até mesmo determinante influência do vento nas diversas práticas esportivas e, conseqüentemente, nos resultados. Com isso, de acordo com a professora, dependendo de cada situação específica essa influência pode ser tanto benéfica quanto maléfica.

Os estudos sobre a influência do vento nos esportes têm encontrado resultados mais significativos naqueles praticados individualmente. Segundo Rosana, a não conquista da medalha de ouro por Fabiana Murer mês passado no Pan 2011, ocorrido no México, foi resultado praticamente direto da ação do vento no momento de sua apresentação. “Fabiana Murer justificou a perda da medalha de ouro por conta do vento ter mudado de intensidade. Ela relatou que fez o aquecimento com o vento forte e a favor, mas teve que esperar duas horas para saltar. Na hora de sua apresentação, o vento já era outro e, portanto, ela não teve como se recondicionar para aquela situação.  Nas provas de corridas, os recordes somente são homologados para velocidade de vento inferior a 2,0 m/s, ou seja, quando o sentido do vento está na mesma direção do deslocamento do atleta”, afirma a professora.

Diante de tal problemática, Rosana acredita que a ação do vento também pode proporcionar um espetáculo à parte aos espectadores. “Por exemplo, no futebol, existem algumas situações que favorecem o cobrador de falta, outras desfavorecem. Quando se chuta uma bola de ‘três dedos’ – quando o jogador chuta com a parte externa do pé – ela sai girando e o fato de haver resistência do ar no meio faz uma diferença de pressão entre o lado superior da trajetória da bola e o inferior, resultando nas curvas imprevisíveis (como foi o caso do gol do lateral Maicon pelo Brasil contra a Coréia do Norte na última copa do Mundo). Além da resistência do ar, caso o vento esteja presente, outros efeitos irão surgir modificando a trajetória da bola”.

Para a professora Rosana, pensar a construção de centros esportivos em função dos efeitos físicos, tal como o vento, é uma outra questão de difícil solução, pois outros fatores também são relevantes, tais como a preservação do meio ambiente, o fácil acesso pelos usuários nas grandes cidades etc. “O que realmente deve ser levado em conta são os efeitos que o vento, assim como a altitude,  acarretam nas diferentes modalidades. Isto é fundamental para tornar a metodologia da competição mais justa. Por exemplo, deve-se criar regras mais flexíveis, caso o vento fique muito forte. Lembro de recentemente ter visto na televisão um episódio em que o goleiro de um determinado time de futebol lançou a bola e o vento era tão forte que a bola voltou e foi para fora do campo. Em outras pesquisas, dessa vez com foco nas modalidades de corrida, calculamos matematicamente e observamos que se fosse considerada a velocidade do vento muitas classificações seriam alteradas. O atleta que disputa com vento “contra” é muito prejudicado”, diz.

Postad0 em  17 nov 2011 por Carlos Henrique da Silva no site: www.ajesportes.uerj.br

A física da única brasileira Tetra-campeã Panamericana

Mais um motivo de orgulho para o esporte brasileiro.   Campeã nas edições de Winnipeg-1999, Santo Domingo-2003 e Rio-2007, na categoria Karatê Kumite até 68 kg,  Lucélia Ribeiro tornou-se a primeira única brasileira a conquistar quatro medalhas de ouro em Jogos Pan-Americanos ao ganhar a final do karate em Guadalajara, no Mexico em 2011.

Já fazia algum tempo que eu esperava sair na mídia algum resultado expressivo do Karate brasileiro, e valeu pena esperar, pois veio com brilho de ouro! Como de costume, gosto de contextualizar nossos estudos em acontecimentos atuais.  Portanto, precisava de subsídios para apresentar um resultado que nosso grupo de pesquisa em Física fez sobre o golpe do Gyako-zuki.    

O Gyaku-zuki assemelha-se a um soco, precedido da rotação do quadril.  A mão que golpeia, inicia seu movimento junto ao quadril, acompanhando sua rotação.  As pernas permanecem abertas e fixas no mesmo ponto. Ao término da rotação do quadril, o braço é estendido, lançando um soco que atravessa uma linha reta para frente até atingir o alvo. 

A partir da análise da filmagem deste golpe constatamos que a rotação do quadril descreve um movimento circular uniforme (MCU), ou seja, em intervalos de tempos iguais o quadril gira o mesmo ângulo.  Em seguida, o soco, descreve um movimento uniformente variado (MUV). Melhor dizendo, o braço é estendido, percorrendo distancias diferentes em intervalos de tempos iguais.

Usando modelos físicos associados a estes movimentos, foi possível determinar a intensidade da força final que o braço de um karateca faz ao colidir com o seu alvo.   Nada complicado do ponto de vista físico. São conteúdos usualmente tratados no 1º. ano do ensino médio!

Dessa forma foi possível mensurar a intensidade do golpe Gyako-zuki produzido por um karateca que "pesa" 70kg e tem cintura entorno de 88cm.  Este atleta pode atingir a força final de até 3000N, se a velocidade inicial de sua mão ao sair da posição junto ao quadril for de 2,5m/s.  Força extremamente grande!  

Para se ter uma noção de comparação, um objeto de 70kg, caindo livremente devido a ação da gravidade, sofre uma força de aproximadamente 700N.  Concluindo: o corpo humano é capaz de produzir forças enormes! Imagine, então, as intensidades dos golpes que a oponente da nossa tetra-campeã levou na disputa da medalha de ouro!

Para quem quiser saber mais sobre este trabalho ler a Revista Física na Escola, v. 10, n. 2, 2009, autores: Rosana B. Santiago e José Carlos Martins.

  

A velocidade média da prova feminina 4x100m do Pan 2011

A equipe de Atletismo brasileira no Panamericano de Guadalajara 2011 teve um resultado expressivo ao receber quatro medalhas de ouro nas provas de velocidade. Foram três ouros conquistados no feminino (100m, 200m e 4x100m) e um no masculino (4x100m).  Alguns aspectos das provas de corrida feminina nos chamaram a atenção, e valem a pena serem elucidados numa breve discussão.

Normalmente, a velocidade média da prova de 400m rasos (distancia percorrida por apenas um atleta) é mais baixa do que a prova de 100m rasos.  No entanto, isto não acontece quando comparamos a velocidade média da prova dos 4x100m (onde quatro corredores participam) com a prova de 100m.  Como foi o caso deste Pan: os 100m foi vencido pela brasileira Rosangela em 11,22s, obtendo velocidade média de 8,91m/s. Enquanto que, os 4x100m obteve a marca de 42,85s, e velocidade média de 9,34 m/s; contando com a participação de Rosangela na equipe.      

O que faz a diferença para que isso ocorra é a velocidade inicial nos 4x100m ser não nula para três das quatro corredoras. Somente a primeira atleta parte do repouso com saída no bloco. As outras três atletas começam a correr antes de pegar o bastão, na chamada faixa de transição do bastão, e quando ocorre a troca do bastão, elas já haviam acelerado o suficiente para que no momento da pegada do bastão estarem com uma velocidade inicial grande.  Somente a partir do momento que o atleta segura o bastão é que começa a contar os 100m que este deve percorrer.

Portanto, a influência da velocidade inicial diferente de zero, faz com que a velocidade média dos 4x100m seja maior do que a dos 100m rasos, fazendo com que o tempo médio de corrida de cada atleta nesta prova seja inferior ao do vencedor da prova de 100m.

(Postado por Osmar Preussleur Neto)