Arrasto de Pressão

A componente da força de arrasto hidrodinâmico total – arrasto de pressão - é resultado das formas que os corpos dos nadadores adotam enquanto se deslocam na água. Estes pretendem minimizar o espaço que ocupam, permanecendo o mais possível na horizontal, ou seja, na posição hidrodinâmica, exceto onde os movimentos ascendentes e descendentes criem uma maior força propulsiva do que resistiva.

Já Toussaint (2006), define o arrasto de pressão com uma maior complexidade, sendo resultante da distorção, do fluido na parte externa da camada limite. O fluido que percorre externamente o corpo do nadador irá separar-se num determinado ponto, dependendo da forma, tamanho e velocidade do nadador. Para além do ponto de separação ou de inflexão como também é designado, o fluxo inverte enrolando-se em turbilhões (vórtice). O arrasto de pressão é causado pelo diferencial de pressão entre a frente e a retaguarda do nadador e é proporcional à velocidade de nado, à densidade da água e à área de secção transversal do nadador (Novais et al., 2009), bem como da posição que o nadador adota na água.

Figura 17: Esquema representativo da área de secção máxima do nadador, transversal à direção de aplicação da força de arrasto hidrodinâmico oposta à direção de aplicação da força.

A área de secção máxima do corpo transversal à direção de aplicação da força (S), isto é, transversal à direção de deslocamento do corpo, no caso da força de arrasto hidrodinâmico, pode ser considerado um dos fatores determinantes do arrasto com mais significado em termos de técnica de nado.

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Assim, os nadadores devem procurar encontrar um “equilíbrio” entre as forças propulsivas e as forças de arrasto, como por exemplo, na realização da pernada na técnica de Crol, a amplitude deverá ter a distância suficiente de modo a que seja o mais propulsiva possível mas, não tão funda que aumente a área de secção transversa do corpo e provoque desnecessariamente o aumento do arrasto de pressão.

Figura 18: Comparação entre um correto e incorreto alinhamento horizontal em três das quatro técnicas de nado. Para cada técnica de nado, a imagem da esquerda ilustra um bom alinhamento enquanto a da direita ilustra um pobre alinhamento horizontal corporal (adaptado de Costill et al., 1992).

A figura 18 mostra a diferença entre um correto e incorreto alinhamento corporal horizontal em três das quatro técnicas de nado. O nadador na técnica de Costas, figura 18 à direita, apresenta a cabeça muito elevada e as ancas demasiado baixas ao passo que na mesma imagem à esquerda, o nadador demonstra um bom alinhamento corporal com o corpo quase na horizontal e a pernada realizada apenas na área de propulsão efetiva mantendo a cabeça numa posição natural.

A técnica de Bruços e Mariposa apresentam casos especiais no que respeita ao alinhamento horizontal. A produção de forças propulsivas implica uma certa ondulação corporal que aumenta consequentemente a área de superfície corporal de contato com a água

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mas, em contrapartida é positiva esta troca entre o aumento da força de arrasto hidrodinâmico e a força propulsiva gerada, a não ser que a ondulação seja exagerada.

Existe uma controvérsia permanente relativamente ao estilo “plano” VS “ondulatório” na técnica de Bruços, com ambas as posições reclamando que o seu estilo produz a menor percentagem de arrasto de forma. Embora no estilo “ondulatório” os nadadores ondulem mais causam, provavelmente, menor arrasto do que os nadadores no estilo “plano” isto, porque não desaceleram tanto aquando da recuperação da pernada, fase onde a produção de arrasto é maior.

Na técnica de Bruços da figura 18, a imagem da direita mostra um brucista em estilo “plano” na fase de recuperação da pernada. A sua posição mais horizontal do que o nadador à esquerda leva-o a empurrar as suas coxas para baixo e para a frente contra a água. Com as ancas próximas da superfície, este é o único meio em que se consegue manter os pés submersos (regra da FINA) quando se recupera a pernada. No final da recuperação, as suas coxas apresentam uma flexão exagerada sobre o tronco, o que aumenta consideravelmente o arrasto de forma. Isto encontra-se ilustrado pela inversão da direção das duas correntes de moléculas de água diretamente em frente às coxas do nadador.

Com a anca baixa, o brucista de estilo “ondulatório”, da figura 18, imagem da esquerda, consegue recuperar as pernas sem a necessidade de as fletir sobre o tronco. Consequentemente, ele não impulsiona as suas coxas para a frente apresentando uma forma mais alinhada que produzirá uma menor turbulência.

Na técnica de Mariposa, o nadador da imagem da esquerda encontra-se a ondular o necessário para aumentar a força propulsiva e não tanto de modo a aumentar o arrasto de pressão. O mesmo não se aplica na imagem da direita, onde a pernada é realizada num ponto demasiado fundo, dirigindo a cabeça muito para baixo quando os braços entram na água. Deste modo, ocupa mais espaço na água, apresentando uma maior área de secção transversa e uma forma muito próxima da perpendicular. Esta situação irá provocar a inversão da direção das moléculas de água, provocando turbulência e consequentemente um aumento no arrasto de pressão.

Nas técnicas de Crol e Costas, o movimento exagerado do corpo dos nadadores de um lado para o outro pode alterar o seu alinhamento lateral. A figura 19 mostra, numa perspetiva superior um nadador na técnica de Crol e a figura 20 mostra, numa perspetiva inferior um

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nadador na técnica de Costas. Em ambas as figuras, as imagens da esquerda ilustram o nadador alinhado enquanto nas imagens da direita encontra-se a oscilar excessivamente de um lado para o outro, introduzindo a mão na água para além da linha média do corpo o que faz com que as ancas se balancem em direção a esse braço enquanto os pés balançam na direção oposta. Estas oscilações de um lado para o outro irão aumentar a turbulência à volta do seu corpo.

Figura 19: Efeito do movimento corporal excessivo de um lado para o outro na técnica de Crol (vista superior) na força de arrasto hidrodinâmico (adaptado de Costill et al., 1992).

Figura 20: Efeito do movimento corporal excessivo de um lado para o outro na técnica de Costas (vista inferior) na força de arrasto hidrodinâmico (adaptado de Costill et al., 1992).

Estudos relacionados com o arrasto passivo mostram que o arrasto de pressão é o fator mais importante do arrasto passivo com cerca de 74, 55, e 51% a 1.0, 2.0, e 2.2 m.s-1, respetivamente; enquanto o arrasto de fricção (24, 25, 23%) e o arrasto de onda (2, 20, 26%) têm uma menor influência no arrasto passivo às velocidades correspondentes (Pendergast et

al. 2005). Mesmo que outros autores tenham distinguido diferentes influências da Fp, da Fw e

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pressão pode sem dúvida ser considerado o fator mais determinante do arrasto total a velocidades de natação médias, abaixo dos 1.4 m.s-1 (Wilson & Thorp, 2003).

O arrasto de pressão é fornecido por:

FDp = ½ * ρ * CD *ASF*v2 (8)

Onde a ASF é a área de superfície frontal oposta ao deslocamento, CD é o coeficiente de arrasto ρ é a densidade da água e v é a velocidade de nado.