Analyse des utilisateurs et de leurs activités

Costill et al. (1992) e Maglischo (1993) referem que esta componente da força de arrasto hidrodinâmico – arrasto de fricção é resultado da fricção entre a pele dos nadadores e a água, fazendo com que transportem algumas moléculas de água com eles, colidindo com outras imediatamente à sua frente. Estas moléculas vão-se acumulando em correntes adjacentes causando um cada vez mais vasto padrão de turbulência que aumenta a força de arrasto hidrodinâmico total. Para estes autores são três os principais fatores que influenciam a quantidade de arrasto de fricção com que os nadadores se deparam, a saber: (i) a área de superfície; (ii) a velocidade; (iii) a rugosidade da superfície corporal.

Para Toussaint (2006), o arrasto de fricção (Ff), a que se sujeita um nadador resulta da

viscosidade do meio e da produção de tensão tangencial na camada limite adjacente ao nadador. Ou seja, o Ff é atribuído às forças que tendem a abrandar a água que flui ao longo da

superfície do corpo de um nadador (Novais et al., 2009). Esta componente de arrasto depende, segundo vários autores, das características de velocidade e regime de fluxo (Clarys, 1979; Schleihauf, 1979; Vilas-Boas, 1993a) bem como, da textura da superfície de contato do corpo e/ou fato de banho com a água.

Clarys (1979) sugere que a determinação da superfície corporal com base na relação entre altura e peso corporal é a melhor forma de determinar a mesma (r=0.94):

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Figura 21: Perfil das camadas de fluido junto a um objeto. As camadas adjuntas à superfície da estrutura não acompanham o contorno da mesma devido à fricção das partículas de água, com consequente redução da velocidade a 0 m.s-1. A separação da camada limite ocorre nesta altura. Para além do ponto de separação, o fluido inverte o sentido contribuindo para o arrasto de pressão (adaptado de Gianikellis et al., 2002).

Assim, de todos os fatores condicionantes do arrasto de fricção, a rugosidade da superfície corporal é o único responsável pela redução. Isto porque, a superfície corporal foge do controlo do nadador e a velocidade de nado não vai ser condicionada ou reduzida para diminuir as forças de arrasto e assim condicionar o sucesso da prova.

Matematicamente define-se a transição do escoamento laminar para turbulento como resultado de um drástico incremento dos níveis de tensão na camada superficial (Polidori et

al., 2006). Neste sentido parece lógico que para reduzir o arrasto de fricção o ideal seria

manter uma camada laminar ao longo de toda a superfície corporal. No entanto, manter uma camada laminar com tais características, tendo em conta a complexidade de escoamento dos fluidos com ação de diferenciais de pressão (Polidori et al., 2006), terá como consequência inevitável que as camadas se separem (Gianikellis et al., 2002).

Muito embora as opiniões não sejam unânimes, a maioria dos autores considera que o arrasto de fricção desempenha, em natação, um papel de somenos importância relativamente às outras duas componentes do arrasto.

Um argumento teórico parece reforçar as opiniões relativas ao reduzido significado do arrasto de fricção em natação. Nestas condições, Douglas et al. (1979) referem que para que se respeite a condição fundamental de não deslocamento das partículas de fluido adjacentes à superfície do corpo, é imprescindível que se estabeleça uma subcamada laminar no interior da camada limite, na zona imediatamente adjacente à superfície do corpo. Esta, para todos os efeitos práticos, tornaria o corpo hidraulicamente liso, conduzindo à possível desvalorização

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do efeito resistivo da componente de fricção da força de arrasto hidrodinâmico (Douglas et

al., 1979).

Contrariando o pressuposto fundamental do argumento anteriormente exposto, Hay & Thayer (1989), num trabalho realizado com o objetivo de desenvolver uma técnica de visualização do regime de escoamento da água em torno do corpo do nadador, referem que o escoamento da água em torno do corpo do brucista natural – técnica ondulatória – parece ser maioritariamente laminar, prevalecendo o arrasto de fricção relativamente ao de pressão.

Verifica-se na literatura que não existe unanimidade relativamente aos efeitos mecânicos da componente do arrasto de fricção (Toussaint et al., 1989). No entanto, Chatard

et al. (1990a), tomando por referência o nadador em posição de deslize ventral passivo

reforçou a ideia de que esta componente deverá ser considerada de maior importância. O mesmo foi expresso por Larsen et al. (1981), considerando que o arrasto de fricção para corpos que se deslocam na superfície livre de um líquido representa entre 18 a 20% do arrasto total.

Parece óbvio que superfícies macias causam menos fricção do que superfícies rugosas, e fatos de competição largos podem aumentar o arrasto quando comparados com fatos justos e “colados” ao corpo (Mollendorf et al., 2004), daí uma possível razão para a depilação. Na mesma perspetiva, Sharp et al. (1988), Sharp & Costill (1990), publicaram resultados que colocam em evidência um elevado incremento de economia láctica como consequência da depilação em nadadores do sexo masculino. Na fase final do seu estudo Sharp & Costill (1990) determinaram a percentagem de desaceleração após impulso na parede antes e depois de se depilarem e concluíram que o arrasto de fricção era mais baixo após a depilação e consequentemente a desaceleração durante o deslize não era tão rápida. Neste estudo o VO2 reduziu 9%, a concentração de lactato sanguíneo também reduziu 20% e

a distância por ciclo de braçadas aumentou 12%.

Em 1989, os efeitos na redução da força de arrasto hidrodinâmico foram comprovados por Toussaint et al., aquando do uso de um fato de triatlo. Alguns anos mais tarde, Starling et

al. (1995), num estudo que envolvia um fato de um material convencional (80% polyester e

20% poliuretano), que cobria todo o corpo, à exceção da cabeça e dos braços, verificou uma diminuição de 4% no VO2 e de 6% na concentração de lactato sanguíneo e aumentou a

distância por ciclo de braçadas em 4% após nadar 366m no estilo livre a uma velocidade constante.

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Já em 1996, Trappe et al., comprovou que pelo uso de um fato de neoprene molhado o VO2 foi reduzido significativamente a uma velocidade entre os 0.9 e 1.3 m.s-1. Pelo fato de o

neoprene ser altamente flutuante, parte da explicação que se procura para a redução dos custos metabólicos está assim relacionada com a flutuabilidade que provém do fato molhado.

A Speedo® em 2000 introduziu uma nova linha de roupa de nado designada de “Fast- Skin TM”,com o objetivo de reduzir o arrasto de fricção, adiando a separação das correntes o que reduziria por conseguinte o arrasto de pressão, tendo sido publicitada uma redução em cerca de 7.5% no arrasto total. Contudo, estes resultados foram obtidos a partir de testes realizados no arrasto passivo.

Adiar a separação da corrente parece ser uma abordagem promissora. Contudo, exige uma dimensão adequada dos vórtices bem como uma colocação adequada dos mesmos. Nos fatos testados por Toussaint et al. (2002b), estas exigências não foram aparentemente cumpridas. Contudo, o fato “Fast-Skin” pode evitar grandes deformações oscilantes de tecido adiposo subcutâneo quando se nada a elevadas velocidades (Aleyev, 1977). Para além disso, o nível de dispêndio energético durante o nado depende do coeficiente do arrasto vezes o cubo da velocidade de nado. Uma redução de 10% do coeficiente de arrasto traduz-se num aumento de 3.6% da velocidade de nado.

No entanto, se está correta a alegação de que o fato “Fast-skin” reduz o arrasto total em 7.5%, seria de esperar um aumento da velocidade de nado em 2.5% com concomitantes reduções nos tempos de prova ao usar o fato. Uma redução de 2.5% num tempo de prova de 100m daria uma grande vantagem competitiva.

Neste estudo realizado por Toussaint et al. (2002b), não foi verificado algum efeito especial significativo pelo uso do fato, no arrasto total. Contudo, concluiu-se que o maior efeito de arrasto médio foi registado pelas mulheres em 3.4% e os homens registaram a sua maior redução de arrasto em 1.3%. Estas observações não corroboram a redução do arrasto em 7.5% defendida pela Speedo® em 2000, como resultado da utilização do “Fast-skin”.

Roberts et al. (2003) concluiu também que o uso do “Fast-Skin” não afetou o custo metabólico de nado a uma velocidade submáxima (1.4<v<1.6 m.s-1) quando comparado com o biquíni de natação.

Um ano depois, Mollendorf et al. (2004), utilizou 4 tipos de “Fast-Skin” (o fato designado “SA” que cobria o corpo desde os ombros aos tornozelos, “SK” que cobria o corpo

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dos ombros aos joelhos, “WA” que cobria o corpo desde a cintura aos tornozelos e “WK” que cobria o corpo da cintura aos joelhos) e um fato de competição tradicional (designado “CS”), para deste modo poder determinar e comparar o arrasto provocado por eles. Todos estes fatos não cobriam a cabeça nem os braços.

O arrasto de fricção foi significativamente maior para o fato “SA” e “SK” (42.8 e 45.6N respetivamente, a uma velocidade de 2.2 m.s-1) do que para o fato “WA”, “WK” e “CS” (20.0, 23.3 e 18.5 respetivamente, a uma velocidade de 2.2 m.s-1

).

O arrasto de pressão foi significativamente mais baixo para o fato “SA” e “SK” (28.3 e 28.9N respetivamente, a uma velocidade de 2.2 m.s-1) do que para os fatos “WA”, WK” e “CS” (42.4, 41.9 e 44.9N respetivamente, a uma velocidade de 2.2 m.s-1

).

O arrasto de onda apresentou valores mais baixos para “SA” e “SK” (10.6 e 33.0N respetivamente a uma velocidade de 2.2 m.s-1) do que para “WA”, “WK” e “CS” (19.9, 18.3 e 22.8N respetivamente, a uma velocidade de 2.2 m.s-1).

O elevado valor do arrasto de fricção em “SA” e “SK” resulta da redução do arrasto de pressão e do arrasto de onda, o que não é verificado em “WA” ou “WK”.

Com todo o corpo coberto, à exceção da cabeça e dos membros superiores, o arrasto de fricção aumenta, o que presumivelmente reduz o arrasto de pressão e de onda ao perturbar a camada limite e o fluxo adjacente para o resto do corpo.

Neste estudo, Mollendorf et al. (2004), concluíram que o arrasto de fricção não foi reduzido pelos fatos testados (“Fast-Skin”). De fato, o arrasto de fricção foi mais elevado nos fatos “SA” e “SK” do que em “WA”, “WK” e no fato de competição tradicional, ou seja, nos fatos em que estava coberta uma maior quantidade corporal o arrasto de fricção foi maior, o que seria espectável o oposto. A região do fluido laminar não foi significativamente diferente para todos os fatos testados e a transição a turbulento ocorreu na cabeça, antes de qualquer área coberta por qualquer um dos fatos.

Houve uma redução significativa no arrasto total (10-15%) quando os nadadores usaram os fatos “SA” ou “SK” quando comparados com os restantes. Mas entre estes (”SA” e “SK”) não se verificaram diferenças significativas, quer para o arrasto de fricção, quer para o arrasto de onda, quer para o arrasto de pressão, uma vez que o fluxo abaixo dos joelhos é turbulento e deste modo, cobrindo esta área não altera a força de arrasto hidrodinâmico.

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Segundo Benjamin et al. (2003), a redução da força de arrasto hidrodinâmico foi a responsável pela redução dos custos metabólicos.

Investigar os efeitos do fato Fastskin sobre a performance, a força de arrasto hidrodinâmico e o custo energético de nado foi o propósito deste estudo de Chatard & Wilson (2008). A performance, frequência gestual e distância de ciclo foram medidas em catorze nadadores de competição, quando usavam um fato normal, um fato completo (ombros/tornozelos) e um fato desde a cintura aos tornozelos. A força de arrasto hidrodinâmico passivo, o consumo de oxigénio, a concentração de lactato sanguíneo e a perceção de esforço foi quantificada numa swimming flume. Os resultados comprovaram que para todos os sujeitos, os benefícios no uso do fato completo ou no fato cintura-tornozelos foram superiores aos do fato normal, nomeadamente no que diz respeito à performance (3.2 ±2.4%). Quando usaram o fato cintura-tornozelos, os ganhos foram significativamente inferiores (1.8 ±2.5%, P<0.01) do que quando usaram um fato completo, comparativamente com o fato normal. Houve também uma redução significativa na força de arrasto hidrodinâmico pelo uso do fato completo e do fato cintura-tornozelos de 6.2 ±7.9% e 4.7 ±4.4%, respetivamente (P<0.01) visto que, o custo energético de nado foi significativamente reduzido (4.5 ±5.4% e 5.5 ±3.1%, respetivamente (P<0.01)). Contudo, as diferenças entre estes dois fatos não foram estatisticamente significativas no que diz respeito à força de arrasto hidrodinâmico e ao consumo de oxigénio. Concluindo, os fatos completo e cintura-tornozelos reduziram significativamente a força de arrasto hidrodinâmico passivo e isto foi associado a uma diminuição do custo energético de nado e a um aumento da distância de ciclo, para uma mesma frequência gestual, reduzindo assim o tempo de nado.

Para investigar os efeitos do uso de um fato completo em neoprene sobre os fatores relacionados com a melhoria da performance durante o nado de triatletas, foi necessário comparar os resultados de um triatleta enquanto nadava com o referido fato e com o fato de natação tradicional (Tomikawa et al., 2008). Três descobertas foram demonstradas neste estudo. Primeiro, nenhuma diferença significativa foi encontrada entre o fato em neoprene e o fato tradicional embora, a VVO2máx17 tenha melhorado em 5.4% pelo uso do fato em

neoprene, o que significa que os triatletas podem nadar muito mais depressa a um similar ou inferior consumo de O2 usando o fato completo em neoprene e daí tirar vantagem a uma

velocidade inferior. Em segundo lugar, o trabalho de braços aumentou com o uso do fato

17 _VVO

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completo de neoprene. Mesmo assim, induziu um inferior VO2 a uma velocidade inferior

(V60%) e um similar VO2 a uma velocidade mais elevada (V80%) ou seja, o trabalho de braços

aumentou sem aumentar a intensidade do exercício por completo. Por fim, a última conclusão deste estudo remete-nos para o fato de que, a melhoria na performance de nado, como resultado do uso do fato completo em neoprene, foi associada ao aumento da frequência gestual, ou seja, os triatletas que conseguem aumentar a frequência gestual, melhoram a sua performance de nado.

Recentemente num estudo realizado por Marinho et al. (2009a), no qual se pretendia analisar a contribuição relativa do arrasto de pressão e de fricção para o coeficiente de arrasto hidrodinâmico total, durante o deslize subaquático em Natação, concluiu-se que embora o arrasto de pressão fosse dominante, o arrasto de fricção não era, de modo algum, insignificante, no qual a percentagem de arrasto total devido ao arrasto de fricção foi de 13%.