Aula 3 Princípios Físicos

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PRINCÍPIOS MECÂNICOS APLICADOS NA NATAÇÃO
REFRAÇÃO
Quando um professor de 1.70, de altura, coloca-se à borda de uma piscina de 30cm acima do nível da água, e observa 3 (três) nadadores, que dão braçadas a 50cm de profundidade, no meio de raias de 2,5m de largura, vê o mais próximo dar braçadas a 45cm de profundidade, o seguinte a 30cm e o último a 22cm
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REFRAÇÃO
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DENSIDADE
É a relação entre sua massa e seu volume
		D= M (kg/m³)
 		V (espaço que o corpo 					ocupa)
Água pura = 1,0
Água com impurezas = 1,022
Água do mar = 1,026
Mar morto = 1,2
Águas termais = 0,98
Água mais densa a 4ºC
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Corpo humano = 0,95 a 1,1 (idade, sexo, densidade muscular, gordura, volume dos quadris, ossos e capacidade pulmonar)
Homem = 0,97 Mulher = 0,96
Osso = 1,80
Músculo = 1,05
Gordura = 0,93
Dente = 2,24
Gelo = 0,92
Cortiça = 0,25
Ferro = 7,7
Madeira = 0,75
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PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES
	Quando um corpo está completa ou parcialmente imerso em um líquido em repouso, ele sofre um empuxo para cima igual ao peso do líquido deslocado.
	Centro de Empuxo – é o centro de gravidade da água deslocada.
 Densidade menor que 1 - flutua
 Densidade maior que 1 - afunda
 Densidade igual a 1 - flutua logo abaixo da superfície
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 Submarino: submerge ou flutua – densidade alterada. (proporção de ar para água nos tanques de lastro).
 Ser Humano: submerge ou flutua – densidade alterada (ar nos pulmões).
 Pulmões cheios de ar: C.E. acima do C.G. Estabilidade pequena (pendular).
 Pulmões vazios: C.E. abaixa e o C.G. sobe. Maior estabilidade.
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 MULHERES: 0,6 a 2,3cm 
 HOMENS: 1,3 a 3,1cm EX: C.G. – C.E. mais próximo, melhor o 			equilíbrio. 
Força de Empuxo
Força de Empuxo
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TIPOS DE RESISTÊNCIA (ARRASTO)
 RESISTÊNCIA DE FORMA: Causada pelas formas que o corpo dos nadadores toma ao se deslocar pela água.
	- Movimentos verticais e laterais – O corpo ocupa mais espaço e rompe o fluxo laminar.
	EXEMPLO:
Recuperação do braço pela lateral (crawl e costas);
Ondulação exagerada (borboleta e peito);
Posição inclinada no nado de peito;
Pernadas profundas e ou pedalando (quatro nados).
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EFEITO DOS MOVIMENTOS DE PERNAS NO ARRASTO DE FORMA.
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Figuras a e b: Movimentos corporais látero-laterais no arrasto no nado de Crawl.
Figuras c e d: Movimentos corporais látero-laterais no arrasto no nado de Costas.
b
a
d
c
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 RESISTÊNCIA DE ONDAS: É causada pela turbulência na superfície da água. Quando os movimentos de um nadador aumentam o tamanho das ondas, criando uma muralha d’água que retarda o movimento.
	EXEMPLO:
Raias inadequadas;
Ondas de proa (cabeça e tronco);
Entrada dos braços na água com violência;
Recuperação arrastando os braços na água;
Entrada dos braços com o dorso da mão para frente.
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 RESISTÊNCIA DE ATRITO (Friccional): É o atrito entre o corpo do nadador e as moléculas de água, interrompendo o fluxo laminar dessas moléculas.
Clarys (1979) a resistência de atrito sobre o corpo de um nadador é insignificante.
Hay (1989) coloca em dúvida o estudo anterior. Usaram tiras plásticas (tufos) aos nadadores.
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Sharp e Costill (1989) sugerem a raspagem do corpo. Grupo de nadadores com nados submáximos antes e depois da raspagem.
	Alguns acham que a raspagem dos pêlos e o uso de maiôs e sungas aderentes – “rituais das grandes competições”.
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RESISTÊNCIA DE ATRITO
Evolução Da Diminuição
 Anos 50 – 1956 – nadadores australianos 				 realizaram depilação.
					 Materiais: elanca e malha.
 Anos 60 – nylon
 Anos 70 – lycra
 Anos 80 – Elastano e lycra
 Anos 90 – Aquablade
 Anos 2000 – Fast Skin 
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CENTRO DE GRAVIDADE
	É o ponto que incide as forças peso do corpo. 
	C.G. Do corpo na posição horizontal (ventral ou dorsal) aproximadamente ao nível das três últimas vértebras lombares.
 MULHER ADULTA = 55% da altura
 HOMEM ADULTO = 56 a 57% da altura
		
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EQUILÍBRIO CORPORAL
			Melhores resultados para flutuar na horizontal:
				a) Menor peso específico;
				b) Menor distância entre centros.
			HOMENS: 1,3 a 3,1cm MULHERES: 0,6 a 2,3cm
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VISCOSIDADE
	É o tipo de atrito (fricção) que ocorre entre as moléculas de um líquido e que causa resistência ao fluxo do líquido.
	A viscosidade atua como uma resistência ao movimento.
 Alta viscosidade (óleo): flui lentamente; Maior resistência.
 Baixa viscosidade (água / ar): flui rapidamente; Menor resistência.
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VISCOSIDADE DA ÁGUA
	A velocidade da água se determina por um coeficiente cuja magnitude oscila segundo a temperatura:
A 0º (zero grau) o coeficiente é de 1,83
A 10º .......................................... 1,33
A 20º .......................................... 1,03
A 30º .......................................... 0,84
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	Nadar em água com temperatura ótima (25º a 28º) favorece a obtenção de melhores tempos, do que aqueles que nadam em água fria.
	A viscosidade da água a 25º é aproximadamente 30% inferior a 10º.
Moléculas de água a 25º
Moléculas de água a 10º
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TURBULÊNCIA
	É um movimento irregular do líquido; o movimento variando em qualquer ponto. Esse tipo de fluxo cria movimentos rotatórios denominados redemoinhos.
	Quanto mais rápido o movimento, maior a turbulência.
 Superfície estreita movendo-se contra a água oferece pequena resistência.
 Superfície chata oferece resistência máxima à água.
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INÉRCIA
1ª LEI DE ISAAC NEWTON
	“Um corpo que esteja em movimento ou em repouso, tende a manter seu estado inicial.”
	
	Uma vez vencida a inércia do carro, menor esforço será preciso para mantê-lo em movimento.
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INÉRCIA
1ª LEI DE ISAAC NEWTON
	A uniformidade na aplicação da propulsão é mais eficiente do que uma aplicação oscilante da força.
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INÉRCIA
1ª LEI DE ISAAC NEWTON
	O nado borboleta jamais será mais veloz do que o crawl por não conseguir manter uniformidade na aplicação da força.
	Os japoneses atrasaram a velocidade do crawl por mais de 20 anos com a braçada dupla. (Um braço esperando ao outro).
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ACELERAÇÃO
2ª LEI DE ISAAC NEWTON
	a) É diretamente proporcional a força;
	b) É inversamente proporcional a massa;
	c) Atua na mesma direção da força.
“A resultante das forças que agem num corpo é igual ao produto de sua massa pela aceleração adquirida.”
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	Conclusão:
	O nadador para ser veloz, necessita aumentar sua força, diminuir sua massa e obter as resultantes de seus movimentos na mesma direção do eixo longitudinal.
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AÇÃO E REAÇÃO
3ª LEI DE ISAAC NEWTON
“Para toda força aplicada, existe outra de mesma intensidade, mesma direção e sentido oposto. “
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PROPRIOCEPÇÃO
Habilidade de percepção do seu corpo no TEMPO e ESPAÇO. É a habilidade de sentir a si próprio, seus movimentos, sem entretanto estar vendo. Qualidade de todo bom nadador.
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PRESSORCEPÇÃO
	Habilidade de sentir as diferenças de pressão na pele, e em especial nas mãos e pés. Qualidade de todo bom nadador.
Exemplos:
Movimento das mãos no nado de Peito (visto de frente)
Movimento dos pés no nado de Peito (visto de trás)
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MÃOS – PÉS - ENVERGADURA
	Pesquisas recentemente realizadas tem nos dado oportunidade de inferirmos que entre os bons nadadores os melhores são aqueles que possuem maior superfície de mãos e pés, bem como maior envergadura.
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TRANSMISSÃO DO PRINCÍPIO DE IMPULSÃO
Transmitir o impulso de uma parte do corpo a outra, em movimentos dentro ou fora d’água, conseguindo uma maior distância.
Exemplo:
Saída – movimento rotatório dos braços antes do nadador realizar o mergulho da saída.
Recuperação dos braços nos nados de Crawl, Costas e Borboleta.
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PROPULSÃO HIDRODINÂMICA
- Histórico -
	Fins dos anos 60 – Empíricos
	Cousilman (1968) e Silvia (1970) – 3ª Lei de Newton
	Mãos e Pés = Remos – Propulsão com resistência
	Counsilman e Ronald Brown (1971)
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PROPULSÃO
POR SUSTENTAÇÃO
	Pesquisa: lanternas acesas presas às mãos numa piscina escurecida. Efeito estroboscópico dos clarões de luz impressos no filme. Caminho dos movimentos em relação a um ponto fixo na piscina e não no corpo dos nadadores.
	Revelam que as linhas do movimento eram predominantemente laterais e verticais.
Mãos terminam quase no mesmo ponto em que começaram.
Força de sustentação + Resistência hidrodinâmica = Propulsão na natação.
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Teoria da “roda de pá” da propulsão.
Teoria do arrasto propulsivo.
Nadadora de nado Crawl, mostrada numa vista inferior, movimenta sua mão num padrão propulsivo similar a um S. de acordo com teoria do “movimento sinuoso para trás”.
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PRINCÍPIO DE BERNOULLI
	Deslocar uma maior quantidade de água, a uma curta distância, o que proporciona maior apoio do que se apoiar durante um longo percurso, numa pequena quantidade de água.
	Exemplo:
Hélice dos barcos;
Hélice dos aviões;
Asa dos aviões;
Pedalinho;
Esteira.
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TEORIA AERODINÂMICA DA SUSTENTAÇÃO
	Força Resistiva = 
	Atua contra a direção do objeto
	Força de Sustentação – Lift
	Atua perpendicularmente à direção da força resistiva.
	Diferença de pressão entre a parte superior é inferior a da asa.
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Exemplo de força de sustentação
Aplicação do teorema de Bernoulli à propulsão na natação.
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Um típico padrão de velocidade das mãos para o nado de Crawl.
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LEI TEÓRICA DO QUADRADO DA VELOCIDADE
	
	A resistência que um corpo cria na água ou qualquer fluido varia aproximadamente com o quadrado de sua velocidade.
	
 		 V2 = X X² x R¹ = R2
 		V1
	
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	Vel = 160 km/h 320 km/h 480 km/h
	Res = 500 Kgf 2000 Kgf 4500 Kgf
 2² = 4 3² = 9
	Vel = 100 km/h 	 200 km/h 	 300 km/h
	Res = 1000 Kgf 	 4000 Kgf 	 9000 Kgf
 2² = 4 3² = 9
	Vel = 4 km/h 	 6 km/h 		 8 km/h
	Res = 3 Kgf 6,75 Kgf 12 Kgf
 1,25² = 2,25 2² = 4
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LEI DO CUBO DA VELOCIDADE DE CONTRAÇÃO MUSCULAR
	A perda de energia de um músculo é elevado aproximadamente ao cubo da velocidade de contração desse músculo.
	Quando se dobra a velocidade de um braço que impulsiona, o desgaste de energia aumenta oito vezes.
2³ = 8
VBR.2 = X X³ x C.O21 = C.O22
 VBR.1							
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EXEMPLO: 
Nadando a velocidade de 60BR/min consome 3 litros de O2.
Nadando a velocidade de 120BR/min consome 24 litros de O2.
120 = 2 2³ x 3 = 24 litros de O2
 60
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COMPRIMENTO MÉDIO DE BRAÇADAS
FREQÜÊNCIA MÉDIA DE BRAÇADAS
VELOCIDADE MÉDIA