M9 Modos fluidos (natação/ciclismo/remo)

Tópico

Em esportes que envolvem movimento em um meio fluido, como natação, ciclismo, remo ou esqui aquático, o arrasto hidrodinâmico ou aerodinâmico experimentado pelo atleta é geralmente um dos principais fatores que limitam seu desempenho.

Na natação, o arrasto ativo experimentado pelo nadador aumenta aproximadamente com o quadrado de sua velocidade, de forma análoga ao arrasto aerodinâmico estabelecido em outro modelo deste conjunto. Sua magnitude depende fortemente tanto da posição e da forma hidrodinâmica do corpo quanto da técnica de natação.

A propulsão do nadador é gerada pela interação de seus braços e pernas com a água. De acordo com a terceira lei de Newton, também estabelecida em outro modelo deste conjunto, o nadador exerce forças sobre a água e recebe forças de reação dela que contribuem para seu movimento para frente. A mão e o braço podem atuar como superfícies propulsoras que produzem simultaneamente componentes de sustentação e arrasto, conforme descrito em outro modelo deste conjunto dedicado à sustentação gerada pelo braço e pela mão de um nadador.

No ciclismo, em altas velocidades, uma parcela significativa da potência gerada pelo ciclista é utilizada para vencer o arrasto aerodinâmico, também descrito em outro modelo dentro deste contexto. O número de Reynolds caracteriza o regime de fluxo ao redor do corpo do atleta e permite relacionar sua velocidade, dimensões corporais características e propriedades do fluido. Na natação, os valores típicos do número de Reynolds correspondem a um fluxo no qual predominam os efeitos turbulentos, e fenômenos de transição e separação podem ocorrer ao redor do corpo. A flutuabilidade também desempenha um papel importante na água. De acordo com o princípio de Arquimedes, a força de empuxo experimentada pelo atleta influencia sua posição corporal e o esforço necessário para se manter flutuando. Essa posição, por sua vez, modifica o arrasto hidrodinâmico e, portanto, a potência necessária para o movimento. A eficiência da natação pode ser expressa como a razão entre a potência propulsiva útil e a potência mecânica total gerada pelo nadador, correspondendo ao modelo dentro deste contexto que relaciona a energia mecânica útil ao gasto energético metabólico. Para a mesma potência mecânica disponível, uma redução na resistência hidrodinâmica permite que uma fração maior dessa potência seja alocada ao deslocamento útil e, portanto, aumenta a eficiência da natação.

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