Disputa acirrada em Toronto

Quando estamos tratando de uma competição de nível olímpico a diferença entre conquistar uma medalha ou não é muito pequena. Essa perspectiva ficou bem evidente nos atuais jogos Pan-Americanos de Toronto, quando a atleta brasileira Rosangela Santos terminou a prova de 100m sem saber se tinha conquistado a medalha de bronze. Ela praticamente chegou empatada com a atleta americana.

 Ao ver o resultado dos tempos no telão, a brasileira constatou que havia terminado a prova em quarto lugar com o tempo de 11,04s, enquanto em terceiro lugar estava Barbara Pierre com o tempo de 11,01s. Ou seja, apenas três centésimos de segundo a menos!

A partir dessas informações podemos calcular qual foi a distância que Rosangela ficou atrás da americana na linha de chegada.

Para tal, vamos utilizar o tempo que a americana levou para cruzar os 100m e multiplicar pela velocidade média da brasileira nesta prova. Obteremos então, a distância percorrida por Rosangela até o instante que Barbara cruzou a linha de chegada, exatos 99,75m. Portanto, por apenas 25cm o Brasil não levou para casa a medalha de bronze!  Como as velocidades das atletas foram altas a distancia entre elas se tornou imperceptível.

Por esse acontecimento no esporte de elite a diferença entre trazer ou não uma medalha para o país é sutil. A decisão é concretizada por centésimos de segundos, tanto que os próprios atletas muitas vezes esperam por resultados oficiais (sensores) para ratificar suas colocações nas provas.

Matéria postada por Vitor Hugo Senna, licenciando em Física na UERJ.

A sustentação no lançamento de dardos

O Brasil ganhou o bronze no lançamento de dardos feminino, a brasileira Jucilene de Lima liderava com 60.42m, mas acabou ultrapassada pela canadense Elizabeth Gleadle (62.83) e pela norte-americana Kara Winger (61.44) nos últimos lançamentos da prova.

O arremesso de dardos é um bom exemplo de esporte onde ficou notória a melhoria das marcas após a parceria com a ciência e tecnologia. Nos idos anos 50, após frustrados resultados, Bud Held conseguiu quebrar o recorde mundial com um dardo projetado pelo seu irmão engenheiro.

Quando o dardo encontra-se em vôo sofre interação com a força de arrasto, que se opõe a direção de deslocamento deste objeto.  Esta força depende da velocidade e da área frontal do dardo, como também, da densidade do ar. Quando o objeto tem uma forma não simétrica faz com que a velocidade do fluido (neste caso o ar) seja diferente na superior da inferior. Assim, Dick Held aumentou e achatou a superfície do dardo o que proporcionou maior sustentação em vôo.   Foi então, em 1955, que a IAAF criou regras que limitavam o tamanho do dardo, o que implicou na restrição do aumento da superfície.   Cujas justificativas ficavam por conta do espaço necessário para realização das competições e o perigo que trazia aos espectadores.

Embora ainda bem distante das marcas olímpicas, Jucilene está de parabéns e merece todo o incentivo e colaboração científica para fazer bonito na Olimpíada Rio 2016. 

Erros físicos dos comentaristas esportivos

O Brasil perdeu para França na fase final da Liga Mundial de Vôlei masculino de 2015, por 3 sets a 1 no ginásio do Maracanãzinho, no Rio de Janeiro (RJ). 

Contudo, o pior para quem assistiu esta derrota não foi propriamente ver nosso central Lucão perder diversos saques, ou quando o técnico brasileiro optava pela inversão 5 por 1,e entrava o levantador Willian (com o devido respeito a este atleta) e não forçava o saque favorecendo a recepção do time adversário. Do lado dos europeus, tudo funcionava, Le Raux chegava a altura de 3.65m a cada saque fazendo quebrar o nosso passe.  Mas, o pior mesmo foi ouvir os equívocos verbalizados por Luiz Roberto, que ao lado dos ex-craques de vôlei Giba e Tande comentavam o jogo pela rede Globo. 

Por inúmeras vezes, erros conceituais de física foram falados com tamanha naturalidade que cheguei a pensar numa nova mecânica, não mais newtoniana, mas numa mecânica de absurdos!

“Ele tirou o peso da bola!”, ele bradava cada vez que a bola do saque saia com baixa velocidade. Ora, se a força peso é proporcional a massa da bola multiplicada pela aceleração gravitacional, como que o atleta poderia variar esta grandeza no momento do saque? A gravidade depende da localização geográfica e a massa da bola é aferida no início da partida e tem valor padrão para tal esporte.  

Num outro momento ele lançou a seguinte pérola: “O toque na fita está mudando o peso da bola!”, aí ele estava se referindo ao uso da nova rede com leds, que segundo ele faz alterar o peso da bola quando esta bate na fita e não passa para o outro lado! Na verdade, a grandeza física a ser destacada é provavelmente a rigidez das tramas desta rede, que é maior devido ao novo material utilizado para proporcionar iluminação. De modo que, algumas jogadas que estávamos acostumados a ver a bola atravessar (por cima) a rede após um toque nela, agora são refletidas e retornam a quadra de quem a lançou.

Ao final da partida, cheguei a conclusão que o “peso” da derrota não ficou apenas nas quadras do Maracanãzinho, mas, principalmente nas aulas de física!

Medalha no Pan 2015 no Tiro com Arco

Na última sexta-feira (17), a equipe brasileira masculina de tiro com arco formada pelo trio Marcus Vinícius, Daniel Rezende Xavier e Bernardo Oliveira, venceu Cuba na disputa pela medalha de bronze nos Jogos Pan-americanos de Toronto 2015, por 5 a 3. O Brasil amargava um jejum de 32 anos nesta modalidade (a última medalha havia sido conquistada no Pan de Caracas, em 1983).

O tiro com arco é um esporte cuja prática vem crescendo no Brasil, mais especialmente em Maricá e Toledo, graças ao trabalho da Confederação Brasileira de Tiro com Arco (CBTARCO), muito embora ainda não goze de grande popularidade de público (a conquista nem chegou a ser televisionada). Os frutos do incentivo ao esporte começaram a surgir há algum tempo e recentemente um dos integrantes dessa equipe (Marcus Vinícius) chegou a ser prata no Campeonato Mundial com apenas 16 anos de idade.

A física está muito presente nessa modalidade, cujo exercício envolve conceitos diversos desde a escolha do equipamento, passando pelo lançamento e trajetória da flecha, até a chegada ao alvo. Dentre os principais conceitos presentes podemos citar a gravidade, o peso, a velocidade, a energia cinética e a energia potencial elástica.

A gravidade é a responsável pela força peso associada a massa tanto da flecha como do arco. Essa força atua através de um ponto específico do corpo estudado, a esse ponto chamamos centro de gravidade (CG). O arco posicionado na mão do arqueiro acaba virando uma extensão do seu corpo, e como é relativamente leve torna-se sujeito a trepidações no momento do disparo ou mesmo a variações na posição durante a mira. Em razão disso usa-se um conjunto de estabilizadores (hastes posicionadas frontal e/ou lateralmente ao arco) com a função de aumentar o peso do conjunto, deslocar o centro de gravidade para frente e assim aumentar a estabilidade do arco. A gravidade também é a responsável pela trajetória curvilínea da flecha, pois introduz uma velocidade com componente variável no eixo vertical do movimento. O atleta tem que saber compensar esse efeito para que atinja o alvo com sucesso.

A velocidade é outro fator importante nesse esporte. Uma flecha pode chegar a atingir 250km/h e os fatores que podem influenciar nessa variável vão desde a construção do arco e da flecha até o projeto aerodinâmico da última. Quanto ao arco, basicamente sua função é armazenar energia potencial elástica através da inclinação de suas extremidades e posteriormente transferi-la para a flecha na forma de energia cinética. Essa troca é feita na ordem de décimos de segundo. Numericamente falando, a energia envolvida não chega a 100J, mas a celeridade do processo acaba por definir uma alta potência.

Outro fenômeno que merece destaque recebe o nome do paradoxo do arqueiro e detalha o comportamento da flecha que avança até o ponto de chegada flexionando perpendicularmente em relação a direção da sua velocidade. É uma consequência da maleabilidade da flecha, da força aplicada primeiramente em sua parte traseira e da ponta de metal mais pesada provocando um aumento da inércia na parte frontal.  Esse evento só pode ser visualizado através de câmera lenta e na internet podemos encontrar diversos vídeos que auxiliam em sua visualização.

Não sabemos se os atletas têm ideia da complexidade física envolvida ao executar os movimentos mencionados, se realizam algum tipo de cálculo mental ou se tudo é resultado apenas de intuição. Mas, temos certeza de que a união dos conhecimentos físicos provenientes da ciência (através de um olhar mais técnico) com as habilidades esportivas dos praticantes podem contribuir para o aprimoramento e sucesso ainda maior da equipe brasileira de tiro com arco.

O trio brasileiro fez bonito e está de parabéns! Esperamos e acreditamos que isso seja o início do avanço desta prática esportiva no Brasil.  

Matéria escrita pelo licenciando em física Thiago Manfredi

Escalada em rocha: o que permite o atleta 'grudar' na pedra?

No domingo dia 8 de março, dia internacional da mulher, aconteceu no bairro da Urca a Invasão Feminina 2015. Este é um evento organizado pelo grupo “Mulheres na Montanha”, onde as participantes ocuparam as vias de escalada dos morros da Babilônia, Pão de Açúcar e também outras rochas na pista Cláudio Coutinho, nas modalidades de escalada esportiva e boulder .

      A escalada é uma atividade ligada ao montanhismo onde o atleta precisa de  disponibilidade corporal, força e um bom trabalho psicológico. A física envolvida nesse esporte pode ser desvendada através do reconhecimento de conceitos aplicados.

       A tecnologia por trás do solado das sapatilhas, por exemplo, permite o melhor desempenho nas escaladas em aderência, que são aquelas onde não há muitos relevos na rocha para se apoiar. O segredo disso? Atrito. Nessa história se sai melhor o  escalador que tiver maior massa, pois a força de atrito, ao contrário do que muitos pensam, não depende da área na superfície de contato.

         O atrito, para ser determinado, depende de duas grandezas: uma, que pode ser entendida como “o grau de rugosidade entre as superfícies de contato”, que se chama coeficiente de atrito, e outra que advêm da força de reação a força peso, chamada força normal. A multiplicação dessas grandezas gera um número que representa a força de atrito, cuja interpretação pode ser entendida como: qual a facilidade ou a dificuldade que um objeto começa a deslizar ou manter seu movimento. Sendo assim, quando mais pesado o escalador é, maior será sua força de atrito.

             Dessa forma, de nada adianta ter uma grande superfície de contato para otimizar seu estado estático. A única variação que o aumento da área de contato nos proporciona é a diminuição da pressão exercida sobre os pés, refletindo diretamente no conforto do movimento, mas isso já é assunto para uma próxima postagem.

Esta matéria foi escrita pela escaladora e professora de física Tatiana Arenaz.

Medina é dez

Nosso garoto, o Medina, com apenas vinte anos, é o primeiro brasileiro a ser campeão mundial de surf! Ele esteve à frente dos grandes ídolos deste esporte ao longo do ano todo, mas o que merece destaque foi o fato dele ser o único atleta a ganhar nota 10 (dez) nesta última etapa do campeonato mundial no Havaí. Essa nota foi conquistada após ele dominar um “tubo perfeito”!

Em geral, os juízes pontuam bem quando o surfista consegue permanecer bastante tempo no interior do tubo d’água, mas isto depende de vários fatores relativos à propagação e forma da onda, bem como, da habilidade do surfista.  Ao descer a onda e entrar no tubo, a velocidade do sistema surfista-prancha é composta por três componentes fundamentais: velocidade de propagação da crista da onda, velocidade tangencial de turbulência da onda e velocidade devido à aceleração da gravidade.

A primeira diz respeito à velocidade de propagação da onda, uma vez que em um bom “swell” de período longo (15-20s) a velocidade da crista da onda escala com o período temporal e pode chegar de 20-25km/h! Sendo assim, inicialmente a remada do surfista tem que impulsioná-lo a uma velocidade superior à da crista da onda, de modo que ele possa pegá-la, caso contrário, a onda o engolirá.

À medida que o tubo vai se formando, o surfista tenta ir até a base da onda para manter-se dentro do tubo. Entretanto, isto é dificílimo, porque a onda tende a rodá-lo como uma roupa dentro de uma máquina de lavar!

Aí o surfista brinca com o fato de seu sistema (ele e sua prancha) estar sujeito à gravidade e vai controlando o seu equilíbrio durante o movimento de queda livre, deixando não toda, mas apenas parte das superfícies lateral e inferior da prancha em contato com a água.  Técnica esta muito similar a aquela que os skatistas usam para descer corrimãos!

Uma vez chegando à base do tubo ele tenta sair dali e retornar rapidamente para a crista da onda, pois à medida que a onda se propaga na direção de profundidades menores, a velocidade de propagação da base da onda se torna menor do que à velocidade da sua crista, e o tubo se fecha e a onda se quebra. Para conseguir escapar desta última “armadilha” da natureza, o surfista usa sua habilidade para colocar boa parte da superfície inferior da prancha em contato com a parede d’água, para que esta o coloque de volta na crista, antes que o tubo se feche por completo.  Nestes segundos finais, o surfista aproveita o movimento de rotação ascendente da onda para sair dela antes que o tubo se desfaça.

O sucesso dessas três etapas maximiza a permanência do surfista no interior do tubo, e isto é uma parcela importante em sua nota.  Por isso, fazer essas “manobrazinhas” aparentemente triviais, de uma cinemática também muito “simplesinha”, dentro de ondas de 3-4m em alguns poucos segundos é apenas para super-humanos, como o nosso “Garoto de Maresias”.

Aloha, boas ondas, um Feliz Natal e um Próspero 2015 para todos!

(Matéria postada pelo Dr. Luiz G. Guimarães, professor associado da Coppe-UFRJ)

Brasil campeão piscina curta 2014

O Brasil fez bonito na natação em piscina curta. Terminou em primeiro lugar no campeonato Mundial no Quatar. Felipe França e Etiene Medeiros foram os nomes do campeonato, ele ganhou cinco medalhas de ouro, ela trouxe a primeira medalha de ouro em mundiais na categoria individual feminino. Não apenas este feito, como também a atleta quebrou o recorde mundial da prova de nado de costas! Que show!

O nado de peito, especialidade de Felipe França, é o que tem a menor velocidade média se comparado as outras modalidades. Isto acontece porque a maior parte do corpo fica submersa ao longo de toda prova, aumentando assim, a força de arrasto produzida pela água.   

Diferente dos outros nados, a maior propulsão não vem dos braços, mais sim das pernas. 
A velocidade imposta pelo atleta não é constante ao longo de um ciclo, existe um momento em que os braços e as pernas flexionam-se juntos, aproximando-se do tronco, e é justamente aí que a velocidade instantânea do nadador cai muito. 
E lembrar que Felipe parou de competir após a última Olimpíada devido ao baixo desempenho naquela competição, ele voltou com tudo, emagreceu 20kg e acelerou!