a análise biomecânica em natação - Aquabarra

A ANÁLISE BIOMECÂNICA EM NATAÇÃO * .
Dr. Salvador Plana Belloch
Faculdade de Ciências da Atividade Física e o Esporte. Universitat de Valencia
1 INTRODUÇÃO
A Biomecânica Desportiva é uma ciência de consolidação no âmbito
científico internacional ainda muito recente. Seu objetivo é duplo: por um lado a
melhora do rendimento desportivo e, por outro, a prevenção de lesões. Para
conseguir estes dois objetivos, se centra na otimização da técnica desportiva e do
material e equipamento utilizado pelos desportistas.
Centrando-nos na natação, a Biomecânica Desportiva proporciona
conhecimentos de aplicação geral às atividades aquáticas (por exemplo, o
Princípio de Arquimedes para explicar a flutuação) e conhecimentos de aplicação
específica (por exemplo, trajetórias e velocidades da mão durante a tração em
qualquer dos estilos de competição). Ademais, como todas as ciências,
proporciona um instrumental de medida que permite a análise e a avaliação da
atividade natatória dos desportistas. Tradicionalmente, o dito instrumental foi
muito caro e de difícil manejo, pelo que somente tem estado ao alcance de
determinados centros de investigação (Centros de Alto Rendimento Desportivo,
Faculdades e INEFs), mas desde faz uns anos estão aparecendo no mercado
instrumentos de menor custo e de fácil manejo, o que faz possível sua aquisição
por parte de entidades com melhores recursos econômicos.
Na presente conferência se pretende dar uma visão ampla das
contribuições que a Biomecânica Desportiva pode proporcionar ao mundo das
atividades aquáticas e da natação desportiva. Para isso, o texto se apresenta em
duas partes; a primeira proporciona os conceitos biomecânicos básicos que
justificam o desempenho humano no meio aquático e, a segunda, apresenta o
instrumental de medida mais freqüente utilização no estudo de dito desempenho.
2 CONCEITOS BIOMECÂNICOS BÁSICOS DO NADO
“dizem que 65% de nós é água, mas quando o ser humano se introduz
no meio aquático se encontra num elemento estranho para o que
estamos pobremente desenhados e onde nossa locomoção é pouco
eficiente. Os peixes e outros animais marinhos estão equipados com
aletas 1 que são relativamente pequenas em comparação com o tamanho
de seu corpo, os humanos tem os membros superiores e inferiores
*
Artigo Disponível on line via:
http://www.notinat.com.es/docs/analisis_biomecanico_en_natacion.pdf, tradução Leonardo
Delgado, 11/02/2006.
1
Membranas eréctiles e dobráveis coladas ao corpo dos peixes; utilizadas para propulsar-se e
para manobrar.

longos e delgados que proporcionam muito pouca superfície com a que
interagir com o água.” (COUNSILMAN & COUNSILMAN, 1994).
O parágrafo anterior expõe a evidência de que o ser humano não está
desenhado para a locomoção no meio aquático. Não obstante, a necessidade de
cruzar rios, adentrar-se no mar, etc. obrigou ao ser humano a introduzir-se neste
meio “estranho”. Como exemplo destas incipientes incursões no meio aquático se
pode destacar que no Museu Britânico há uma vasilha asiria que data de 800 a.C.
que mostra três guerreiros cruzando a nado um rio.
Atualmente, o número de atividades que se realizam na água é imenso,
incluindo atividades de caráter competitivo, recreativo e terapêutico. No entanto,
não sempre foi tão recomendado e aceitado pela sociedade, como põe de
manifesto o Dicionário Médico Londrino de BARTHOLOMEW PARR (1902): “O
nado é um exercício laborioso que não deve ser realizado até a exaustão. Não é
natural para o homem...”.
O ineficiente desempenho do ser humano no meio aquático se deve às
características próprias da água: um fluido denso e viscoso, no que resulta difícil
aplicar forças propulsivas e onde as forças de resistência ao avanço são muito
potentes. Para ter um bom entendimento da locomoção humana no meio
aquático, é necessário conhecer que forças se põem em jogo quando este se
submerge em seu interior.
A figura 1 mostra as quatro forças que regem o nado do ser humano: a
força peso e o empuxo hidrostático determinam a flutuabilidade do nadador,
enquanto as forças propulsivas e de resistência determinam sua velocidade de
nado.
Figura 1.
A seguir se explicaremos, com mais de detalhes, como interagem estas
quatro forças durante o nado.

2.1 Flutuação
A flutuação de um corpo na água depende das forças que se apliquem
num instante dado. Em repouso, a flutuação vem determinada pelo Princípio de
Arquimedes, segundo o qual, “todo corpo submerso num fluido experimenta um
empuxo vertical (direção) e ascendente (sentido) igual ao peso do volume de
fluido desalojado”. Dito empuxo se denomina empuxo hidrostático (Eh).
Conseqüentemente, quando uma pessoa se introduz no meio aquático, e não
realiza nenhum movimento, sua flutuabilidade depende de seu peso e do empuxo
hidrostático: quando o peso seja maior que o empuxo hidrostático se afundará e
quando for menor boiará.
As equações 1 e 2 mostram como, sendo a gravidade (g) e o volume
do corpo e de água desalojada iguais, o que determina a flutuabilidade de um
corpo é a relação de densidades.
Ec.1: Eh = magua g = vagua Págua g
Ec.2: P = mcorpo g = vcorpo Pcorpo g
vagua = vcorpo
g = g
pfluido ≠ pcorpo
A densidade da água varia ligeiramente com a temperatura, mas pode
considerar-se próxima aos 1000 kg/m 3 . Aqueles corpos que tenham densidades
superiores se afundarão, enquanto os que tenham densidades inferiores boiarão.
O corpo humano não tem uma densidade homogênea, senão que existem
diferenças importantes entre os diferentes tecidos que o formam. O mais denso é
o tecido ósseo, com uns 1800 kg/m3, tecidos como o muscular, o tendinoso e o
ligamentoso possuem densidades ligeiramente superiores às da água, uns 1020-
1050 kg/m 3 , e, o único tecido menos denso do que o água, é o tecido adiposo,
com uma densidade de uns 950 kg/m 3 . Portanto, o ser humano deveria afundarse
sempre por que não ocorre isto? A resposta há que a procurar no ar localizado
em pulmões e vias respiratórias, já que a densidade do ar é umas mil vezes
menor do que a do água, isto é, 1 kg/m 3 . Desta maneira, os pulmões atuam como
bóias: durante a inspiração “se incham” e durante a expiração “se desincham”.
Portanto, a habilidade o ser humano para boiar (flutuação passiva) depende,
basicamente, de sua habilidade para expandir sua caixa torácica (figura 2).

Figura 2.
Como mostra a figura 3, o peso e o empuxo hidrostático se aplicam em
pontos diferentes: o peso se aplica no centro de gravidade, enquanto o empuxo
hidrostático se aplica no centro de flutuação ou de carena. Desta maneira, um
corpo em posição ventral se vê submetido a um momento tensor (par de forças)
que obriga ao corpo a girar até que as linhas de ação das duas forças
mencionadas sejam condizentes, coisa que ocorre quando o corpo fica em
posição vertical e, sempre, com o centro de gravidade por embaixo do centro de
flutuação.

Figura 3.
2.2 Resistência que Opõe a Água ao Avanço do Ser Humano
Em Seu Interior
A resistência é uma força com a mesma direção e sentido contrário ao
avanço, de maneira que dificulta ou impede o deslocamento de um corpo no seio
da água. Quando o nadador se desloca na água aparecem três tipos de
resistências: resistência de forma, resistência por mar agitado e resistência por
fricção.
1. Resistência de forma ou pressão. É a mais importante das três e é devida a
do que durante o nado se gera uma zona de alta pressão adiante do corpo e outra
de baixa pressão por trás dele. Dito gradiente de pressões freia o avanço do
corpo (figura 4). Isto é devido principalmente a que o água deixa de fluir
laminarmente, aparecendo fluxos turbulentos.
Figura 4.

Este tipo de resistência pode quantificar-se mediante a equação 3
(formulada por Newton no s.XVIII), e que relaciona as diferentes variáveis que
intervêm.
Onde:
S = superfície frontal de contato
Cx = coeficiente de forma ou penetrabilidade
V 2 = velocidade, elevada ao quadrado.
p = densidade
Ec. 3: Rde forma = ½ S Cx V 2 p
Esta equação é adequada para medir a resistência passiva, isto é,
quando o nadador mantém uma posição fixa e é arrastado por algum mecanismo.
No entanto, durante o nado os nadadores continuamente mudam o alinhamento
de seu corpo e as posições de seus membros inferiores e inferiores. Por isso,
para medir a resistência ativa há que mudar “S” pela chamada área superficial
corporal “A .”Com isto, o “Cx”se transforma no coeficiente de resistência ativa,
“CDa” (este coeficiente se calcula a partir do denominado número de Froude. Em
general, a maior número de Froude menor resistência ativa e vice-versa):
Ec. 4: Ractiva = ½ S CDa V 2 p
Dado que a densidade não pode modificar-se (só um pouco com a
temperatura) e a velocidade não interessa diminuí-la, senão tudo o contrário, para
diminuir a resistência de forma há que tentar diminuir o coeficiente de resistência
e a superfície frontal. Isto se consegue, basicamente, com um bom alinhamento
do corpo, tal e como mostra a figura 5. Ademais, os nadadores podem
experimentar certo nível de elevação “hidrodinámica”, o que diminui a superfície
de choque com o água (TAKAGI & SANDERS, 2000). Do mesmo modo, um
incremento da flutuação devido ao uso de trajes de neopreno pode diminuir a
resistência nuns 15% (TOUSSAINT e cols. 1988). No dado oposto, um excessivo
volume muscular pode ser contraproducente, já que aumenta a citada superfície
frontal efetiva. Isto pode justificar o fato de que muitos nadadores pioram suas
marcas depois de períodos de treinamento da força em seco: os ganhos em força
não compensam o aumento de resistência associado ao incremento de volume
muscular.
Figura 5.

2. Resistência devida ao mar agitado. É um tipo de resistência que aparece
quando um corpo se move na interfase da água e o ar, pelo que não existe nos
deslocamentos subaquáticos. As velocidades baixas é pouco importante, mas a
altas velocidades pode chegar a converter-se na resistência mais importante
(KREIGHBAUM & BARTHELS, 1990). É devida ao choque do nadador com a
massa de água das ondas que se formam como conseqüência de seu avanço e,
especialmente, dos movimentos ascendentes-descendentes dos segmentos
corporais.
Durante o nado subaquático depois das saídas e as viradas, não
aparece este tipo de resistência. Os estudos de LITTLE & BLANKSBY (2000)
indicam que a profundidade ótima deve oscilar entre 0´35-0´45 metros. Por outro
lado, os estudos do próprio BLANKSBY (2000), e de SHIMIZU e cols. (1997),
demonstram que a resistência ao avanço durante o nado subaquático diminui,
somente, a velocidades superiores a 1,9 m/s.
Aplicando a lei de ação-reação (terceira lei de Newton), ao chocar o
corpo do nadador com as ondas, o água será deslocada para diante enquanto o
nadador será deslocado para atrás. A perda em velocidade que experimentará o
nadador será equivalente à quantidade por enquanto (P = m v) que este lhe
aplique à massa de água que desloca para diante.
Ao igual que ocorre com a resistência de forma, uma boa técnica
diminui o mar agitado e, como conseqüência, a resistência associada ao mesmo.
Assim, para dois grupos de nadadores com diferente nível técnico que nadam à
mesma velocidade, o mar agitado é menor no grupo de maior nível técnico
(TAKAMOTO, OHMICHI e MIYASHITA, 1985).
Paradoxalmente, certo nível de mar agitado pode ser positivo no caso
do estilo crawl, já que a depressão de água criada ao redor da cabeça facilita a
respiração. A esta depressão de água se lhe denomina o “bolso de ar”, e é tanto
maior quanta maior é a velocidade de nado.
3. Resistência por fricção ou devida ao arraste viscoso (superficial). É a
menos importante das três e, no entanto, é a que mais a revolucionado a estética
dos nadadores; durante décadas ao incitar-lhes à depilación e, atualmente, ao
desenvolver-se maiôs de corpo inteiro. Seu valor é dependente da quantidade de
superfície em contato com o água, da viscosidade do água (que pode modificarse
ligeiramente com a temperatura), do coeficiente de fricção da pele, cabelo e
maiô, e da velocidade de nado.
Os atuais maiôs de pele de tubarão permitem diminuir a resistência por
fricção em cerca de um 8%. Esta redução é devida ao “efeito Riblet”, isto é; a pele
do tubarão dispõe de uns microscópicos dentículos (figura 6) que originam
vórtices verticais ou espirais de água, que permitem manter esta cerca da
superfície evitando assim a aparição de zonas de baixa pressão e fluxos
turbulentos. A investigação e desenvolvimento da pele de Riblet foi levada a cabo
no Langley Research Center da NASA na década dos 80, e posta em prática pela

primeira vez no barco “Varras e estrelas” que ganhou a Cópa América de 1987.
Durante mais de uma década os pesquisadores tentaram aplicar ditos conceitos
aos trajes de nado, mas só recentemente se desenvolveram trajes realmente
eficazes.
2.3 Propulsão
Figura 6.
Na maioria de livros e artigos que tratam sobre o tema, aceita-se que
são dois as leis do movimento que justificam a propulsão dos nadadores: a lei de
ação-reação e o teorema de Bernouilli. No entanto, ainda existe certa controvérsia
com respeito a sua contribuição, especialmente desde que em meados de 1980
se postulou a possibilidade de gerar propulsão em base à formação de vórtices
(COLWIN, 1984, 1985).
Grande parte da investigação em biomecânica do nado da última
década foi encaminhada a desvelar este problema (Arellano, 1996) mas ainda
estamos longe de uma teoria unificada que explique a propulsão humana no meio
aquático.
A seguir se fará um breve repasso histórico de como foram surgindo as
diferentes hipóteses citadas no parágrafo anterior.
Até a década de 1960 não existia um suporte científico às diferentes
técnicas natatórias, cada treinador tinha sua própria opinião baseada em sua
experiência pessoal e em observação dos melhores nadadores. Em 1968 J.
COUNSILMAN postulou que a propulsão gerada pelas mãos dos nadadores podia
ser explicada mediante a lei de ação-reação (terceira lei de Newton). Segundo
seus postulados a mão devia entrar na água com o cotovelo estendido, para
posteriormente flexionar-se e voltar-se a estender. Desta maneira resultaria
possível empurrar o água durante um maior percurso horizontal para atrás e, por
reação, deslocar seu corpo para diante a maior velocidade. A aceitação desta
teoria conhecida como teoria propulsiva de arraste, deu lugar à terminologia ainda
hoje utilizada de:

Puxão: primeira metade da tração, quando o cotovelo se flexiona.
Empuxo: segunda metade da tração, quando o cotovelo se estende.
Assimilando a propulsão aquática à terrestre, postulou-se que a
trajetória da mão devia ser retilínea (figura 7). No entanto, cedo resultou patente
que os melhores nadadores não realizavam trajetórias retilíneas, senão que as
mãos descreviam um padrões curvilíneos (figura 8). Não obstante, longe de
revogar a propulsão mediante a lei de ação-reação, chegou à conclusão de que
esta trajetória permitia empurrar melhor o água para atrás devido a do que as
mudanças de trajetória da mão permitiam ao nadador “apoiar-se em águas
quietas”: uma vez o água é acelerada para detrás, adquire momento linear
(quantidade de movimento; P = massa x velocidade) de maneira que seguir
acelerando-a resulta tanto mais difícil quanto maior é sua velocidade, portanto, ao
modificar a trajetória da mão se consegue mover águas que não possuem
momento linear (águas quietas = sem momento linear).
Figura 7.
Figura 8.
Até ditas datas todos os estudos relativos à propulsão se tinham
realizado tomando como sistema de referência o corpo do nadador, o que se
conhece como um sistema de referência local, isto é, que se representa a
trajetória da mão em relação a um sistema de referência móvel. No ano 1971
BROWN e COUNSILMAN publicam os resultados do primeiro estudo utilizando
um sistema de referência inercial ou fixo. Este estudo é considerado, em palavras
de MAGLISCHO (1993) como “a mais importante contribuição à biomecânica da

natação até a década dos 70”. Neste clássico estudo se filmaram mediante
técnicas de fotogrametría estroboscópica nadadores que portavam luzes em suas
mãos numa piscina escura. Os resultados foram surpreendentes: as trajetórias
descritas pelas mãos tinham um componente mais vertical e/ou lateral que
horizontal para atrás. Em outras palavras, os nadadores se propulsam utilizando
movimentos de zingladura nos que os movimentos da mão para acima-abaixo e
para dentro-fora são mais importantes do que os movimentos para atrás.
Estes resultados contradiziam a teoria até a data aceitada, já que o
movimento para atrás da mão não é o movimento mais significativo durante a
tração subacuática. BROWN e COUNSILMAN postularam que os movimentos
curvilíneos ou de zingladura eram propulsivos devido a que geravam a
denominada força de elevação ou sustentação cuja geração se explicaria pelo
denominado teorema de Bernouilli: “a velocidade das partículas de um fluido e a
pressão que estas exercem lateralmente, são valores inversamente proporcionais,
isto é, que sua soma tende a permanecer constante”. Este princípio de Bernouilli ,
indica que quando aumenta a velocidade do fluido a pressão que dito fluido
exerce diminui e vice-versa. Conseqüentemente o gradiente de pressões que se
gera, cria uma força ascensional ou de sustentação. A força de sustentação é
evidente quando o sólido que viaja através do fluido apresenta um perfil
assimétrico, como a asa de um avião ou a de um pássaro (figura 9).
Figura 9.
Este teoria adquiriu grande aceitação nas décadas dos 70 e 80, de
maneira que a força propulsiva seria a soma de dois componentes; o componente
da força de arraste e o componente da força de sustentação. Assim, a força
produzida pela mão dos nadadores se podia determinar segundo indica a
equação 5:
Onde:
CL = coeficiente de sustentação
CD = coeficiente de arraste
S = superfície frontal de contato
V 2 = velocidade, elevada ao quadrado
p = densidade
Ec. 5: Fhidrodinámica = ½ (CL + CD ) S V 2 p
Em 1977 R. SCHLEIHAUF realizou uma réplica em plástico da mão e a
introduziu num canal de água que se deslocava a velocidade conhecida, medindo

desta maneira os valores da força de arraste e a força de sustentação em função
do ângulo de ataque da mão e da velocidade do água (figura 10). Ditos estudos
foram replicados por Berger e cols. (1995), quase duas décadas depois, com
resultados similares.
Figura 10: Resultados obtidos nos estudos de Schleihauf (1979) para determinar os valores dos
coeficientes de sustentação (lift) e de arraste (drag).
Em meados da década dos 80 aparece uma nova perspectiva no
estudo da propulsão humana no água que recebe o nome de hipótese “
propulsiva dos vórtices” (COLWIN, C. 1984; 1985a). Surge como conseqüência
do estudo do nado dos peixes e das correntes de água que são geradas durante
os movimentos propulsivos, e é a primeira vez que se aplicam conhecimentos de
dinâmica de fluidos para explicar a propulsão humana durante o nado. Os vórtices
surgem como conseqüência do princípio de conservação do momento e como
conseqüência do gradiente de velocidades (e pressões) ao redor de um
determinado perfil segundo indica o teorema de Bernouilli. A figura 11 mostra as
ilustrações realizadas pelo próprio Colwin para indicar como se formam os
vórtices.
Figura 11.

3 INSTRUMENTAL DE MEDIDA PARA A ANÁLISE E A
AVALIAÇÃO DA ATIVIDADE NATATÓRIA
Tradicionalmente, as ferramentas ou instrumental de medida que a
Biomecânica Desportiva contribui para a análise e avaliação das práticas físicodesportivas
se classificam em dois grandes grupos (BRIZUELA e PLANA, 1997):
- Ferramentas para a análise cinemático do movimento
- Ferramentas para a análise cinética do movimento
3.1 Ferramentas para a Análise Cinemático do Movimento
O instrumental para análise cinemática oferece informação sobre o
movimento para uma análise descritiva do mesmo, sem ter em consideração as
forças que originam o movimento. Os dados contribuídos por este grupo de
ferramentas se expressam em termos de deslocamentos, velocidades e
acelerações lineares e/ou angulares.
Dentro deste grupo, aparecem vários tipos de ferramentas:
- Goniômetros para medir ângulos entre segmentos articulados.
- Acelerômetros para medir acelerações, geralmente usados em
impactos
- Fotocélulas e plataformas de contato para medir tempos parciais ou
de vôo.
- Câmaras de vídeo para análises qualitativas e quantitativos da
atividade desportiva.
- Cabo-velocímetro: se explicará na conferência do Dr. Víctor Tella
Muñoz
- Outros.
De entre todos eles, tão só as câmaras de vídeo (também de cinema,
mas na atualidade cada vez menos) são profusamente usadas na análise
temporária e da técnica natatoria. Falaremos em primeiro lugar do estudo da
técnica de nado e, em segundo lugar, dos sistemas de análise temporária.
ANÁLISE DA TÉCNICA DE NADO.
Até a década de 1980, os dados e referências que se dispunham para
explicar e justificar os movimentos técnicos dos nadadores eram
fundamentalmente qualitativos. Com motivo dos JJOO de Los Angeles em 1984
realizou-se uma exaustiva análise da técnica dos nadadores da equipe americana
concentrado em Pau Alto (California). Dito estudo correu a cargo uma equipe
liderada por Schleihauf, onde figuravam alguns dos mais reputados especialistas
tanto em natação, como Ernest Maglischo, como em Biomecânica Desportiva,
como o espanhol Jesús Dapena.

Dito estudo se realizou com câmaras de cinema, mas a metodologia
utilizada é similar à atualmente em vigor, e que se explica a seguir. Em natação, a
trajetória dos diferentes segmentos corporais, e fundamentalmente as mãos,
ocorre em mais de um plano. Com o objeto de poder realizar análises
tridimensionais (3D), requer-se um mínimo de 2 câmaras para ver os movimentos
subaquáticos, e outras duas para ver os movimentos aéreos. Estas câmaras têm
de situar-se de maneira que em todo momento se observem os pontos
anatômicos de interesse durante a filmagem, pelo que geralmente se localizam
formando um ângulo de 70-90º entre si.
Nestes estudos, denominados de fotogrametría (medida da informação
contida em fotogramas), o corpo humano (ou uma porção deste) tem de ser
simplificado a um modelo de segmentos articulados entre si delimitados por
referências externas (marcadores) que determinam os segmentos do corpo
humano que interessa estudar (figura 12). Estes marcadores permitem, uma vez
digitalizada a filmagem, criar sistemas de coordenadas locais em cada segmento,
com o que se podem conhecer suas posições relativas, isto é, os ângulos
formados entre os segmentos. Por exemplo, que no instante de tempo 0 (início da
digitalização) o ângulo formado entre o antebraço e o braço seja de 90º, e no
instante de tempo 0´5 (meio segundo depois) seja de 175º.
Figura 12: Modelo “alámbrico” de 14 segmentos do corpo humano utilizado por Cappaert e cols
(1996) para a análise da técnica de nado no Campeonato do Mundo de 1991 e nos JJOO de 1992.
Antecipadamente à filmagem das cenas de estudo, tem de filmar-se um
sistema de referência (SR), isto é, há que filmar uma estrutura de dimensões
conhecidas (geralmente de características cúbicas), que determina o volume
espacial no que se tem de realizar o movimento de estudo. Depois de filmar as
cenas nas duas câmaras de vídeo se digitalizam os resultados de maneira
independente, isto é, que se obtêm as coordenadas planas (2D) de cada uma das
câmaras. No caso do nado, a digitalização tem de ser manual, o que enlentece e
faz muito laborioso o trabalho. Depois da digitalização se obtêm duas matrizes de
coordenadas planas que se combinam para obter as coordenadas tridimensionais
em função do tempo de cada marcador do modelo de corpo humano utilizado.
Esta combinação se realiza mediante uns algoritmos denominados DLT ou
transformação linear direta (Abdel-Aziz e Karara, 1971). Posteriormente, as
gráficas temporais são suavizadas mediante filtros digitais ou mediante funções

“spline” com o propósito de reduzir o erro associado ao processo de digitalização.
Finalmente, das gráficas das funções temporárias das variáveis cinemáticas
suavizadas se extraem os parâmetros de interesse com os que se realizará o
tratamento estatístico oportuno. A figura 13 mostra um exemplo de resultados
utilizando esta metodologia (Sanders, 1996). Pode observar-se o modelo
utilizado, bem como os ângulos de tronco e de quadril durante um ciclo de nado
em estilo braça.
Figura 13: Comparação entre os ângulos de tronco e quadril para a braça ondulatória (aporta) e a
braça plana (abaixo). Sandres, 1996.
Desta maneira, Schleihauf e cols. (1986) obtiveram as primeiras
gráficas válidas, fiáveis e precisas das trajetórias das mãos durante o nado dos 4
estilos competitivos. Ditas gráficas foram profusamente reproduzidas, as figuras
14, 15, 16 e 17 mostram algumas de ditas gráficas extraídas do livro “Swimming
even faster” de E. Maglischo (1993).

Figura 14. Velocidade de tração das mãos e velocidade de avanço do corpo para o estilo crawl.
Maglischo, 1993.
Figura 15. Velocidade de tração das mãos e velocidade de avanço do corpo para o estilo
borboleta. Maglischo, 1993.
Figura 16. Velocidade de tração das mãos e velocidade de avanço do corpo para o estilo costas.
Maglischo, 1993.

Figura 17. Velocidade de tração das mãos e velocidade de avanço do corpo para o estilo braça.
Maglischo, 1993.
Este tipo de estudos requerem de um instrumental e de um pessoal de
laboratório altamente qualificado, pelo que estão ao alcance exclusivamente de
Centros de Alto Rendimento Desportivo ou de Faculdades.
SISTEMA DE ANÁLISE TEMPORÁRIA EM NATAÇÃO (TSAS).
Foram Absaliamov & Timakovoy (1983) os primeiros em utilizar o termo
“análise da atividade competitiva” para apresentar os resultados dos JJOO de
Moscou 1980. Na atualidade, dito método é amplamente utilizado em muitos
países em seus campeonatos nacionais e, por seu posto, na LEN, a FINA e o COI
permitem desde faz umas duas décadas que grupos de pesquisadores realizem
ditas análises nos campeonatos por eles organizados.
Dita análise se fundamenta num modelo de rendimento no que o tempo
total de nado se divide em trechos mais curtos, tal e como se indica a seguir:
Para poder realizar estes estudos é necessário localizar 2 ou 3
câmaras de vídeo perpendiculares às ruas da piscina e a uma distância que o
plano de filmagem registre todo o nado. A figura 18 mostra um exemplo de um
destes Sistemas de Análise Temporária em Natação (TSAS).

Figura 18. TSAS para piscina de 50m proposto por Arellano (1993).
Com estes sistemas se obtêm resultados como os indicados na tabela
1. A análise de ditos dados revela como o melhor tempo de M. Foster se
fundamenta numa excepcional saída e uma boa virada, enquanto seu tempo de
chegada é o pior de todos os competidores no Campeonato de Europa em
Piscina Curta celebrado em Valencia em 2000. O espanhol J.L. Uribarri destaca
por ter a melhor viragem de todos.
Tabela 1. Análise temporária da prova de 50 borboleta nos Campeonatos de
Europa em Piscina Curta celebrados em Valencia, 2000. (http://swim.ee).
A figura 19 mostra o “teste de 50m + viragem” desenvolvida no CAR de
Serra Nevada sob a direção do Dr. Raúl Arellano. Este é um exemplo de como os
TSAS permitem realizar estudos detalhados do rendimento em natação.

Figura 19. Relatório completo do teste 50m + viragem. García e cols. 2001.
3.2 Ferramentas Para A Análise Cinética Do Movimento
As ferramentas para a análise cinética permitem obter informação
sobre os ônus mecânicos que geram o movimento. Este instrumental permite o
registo de forças, momentos (torques) e pressões actuantes sobre o corpo
humano em sua interação com o meio.
Dentro deste grupo, encontramos os seguintes tipos de ferramentas:
- Medição de forças: transdutores de deformação (geralmente galgas
extensométricas), células de ônus e plataformas dinamométricas.
- Medição de pressões: pequenos transdutores presurométricos
(geralmente piezoeléctricos) introduzidos em estruturas rígidas,

como plataformas, ou em superfícies flexíveis, como planilhas ou
luvas.
De entre todos estes, os mais utilizados em natação são as plataformas
dinamométricas, as células de ônus e as luvas instrumentadas.
PLATAFORMAS DINAMOMÉTRICAS (Ou DE FORÇA)
As plataformas dinamométricas são, possivelmente, a ferramenta mais
utilizada no âmbito da Biomecânica Desportiva. Permite registrar as forças de
reação durante a interação do desportista, geralmente seus pés, com superfícies
sólidas, geralmente o solo. Trata-se de estruturas sólidas e pesadas, e que têm
de fixar-se solidamente ao solo, pelo que se requer que o laboratório ou zona de
uso esteja preparado para isso (figura 20).
Figura 20: Duas plataformas, com sensores de tipo extensométricos, utilizadas para o registo de
forças de reação no laboratório do INEF de León (Aguado e cols. 1997). Observe-se a infraestrutura
necessária para sua correta fixação ao solo.
No caso da natação, utilizam-se para avaliar a eficiência da impulsão
durante a saída e durante a virada, quando os pés estão em contato com o
poyete e com a parede respectivamente. Para poder colocar a plataforma no
poyete ou na parede da piscina, é necessário preparar a instalação: no caso do
poyete se deve extrair a parte superior do mesmo e introduzir uns ancoragens
desenhados especialmente (figura 21), mas no caso das viradas é necessário
realizar operações de alvenaria, o que dificulta enormemente a possibilidade de
seu uso (em Espanha não existem instalações preparadas para este último caso).
Figura 21: Plataforma, com sensores de tipo piezoeléctricos, atualmente utilizada no CAR de
Sierra Nevada (García e cols. 2001). Pode observar-se os ancoragens necessários para sua
correta fixação.

A plataforma registra as forças nas três direções do espaço:
mediolateral ou eixo x, anteroposterior ou eixo e, e vertical ou eixo z (figura 22).
No caso das saídas os critérios de eficácia são:
- que as forças anteroposteriores (eixo e) sejam máximas.
- que as forças verticais (eixo z) não ultrapassem em mais de um 25%
a força peso do nadador
- que as forças mediolaterales (eixo x) sejam nulas.
Figura 22: Registo das forças vertical (azul) e anteroposterior (verde) durante uma saída. Em
vermelho aparece o pulso do sinal de saída (García e cols. 2001).
CÉLULAS DE CARGA
As células de carga são captadores unidirecionais baseados
geralmente em transdutores extensométricos. Atualmente, existem células de
ônus comerciais que permitem registrar tanto tração como compressão. No caso
da natação foram profusamente utilizadas para medir a “força de arraste”, isto é, a
força que aplica o nadador estando atado com um cinto a um cabo ou borracha
conectada com a célula de ônus (figura 23).
Figura 23: Nadador “atado” com um cabo a uma célula de carga.
A união do nadador à célula de ônus pode ser mediante um cabo
inextensible ou mediante borrachas elásticas. O cabo inextensible tem a
vantagem de não se deformar, pelo que a força aplicada se transmite
integralmente à célula. No entanto, tem o grande inconveniente de gerar um
retrocesso do nadador, ou ao menos uma diminuição na tensão do cabo, durante
as fases de menor propulsão, o que ocasiona a aparição de forças de impacto
cada vez que o cabo se volta a tensionar. Deste modo, este método de avaliação
da força é dificilmente aplicável a situações de nado com pouca continuidade
propulsiva (braça, borboleta, nadadores descapacitados, só braços, etc.).

Uma alternativa à medição com cabo de aço são as borrachas
cirúrgicas (Arellano, 1992; Platonov, 1988; Keskinen, Tilli e Komi, 1989)
previamente calibradas. Este elemento permite o avanço do nadador enquanto se
mede sua força propulsiva e evita a geração de forças de impacto (figura 24).
Figura 24: Registos com cabo (vermelho), e duas borrachas de diferente resistência (azul e verde).
Observe-se os bicos e vales que aparecem ao registrar com cabo.
O uso de borrachas permite, ademais, o cálculo de outras variáveis
biomecánicas de interesse. Devido a que previamente se calibraram, pode-se
calcular o avanço do nadador. Com isto e com o tempo se calcula a velocidade de
nado e, o que é mais importante, com a velocidade e a força registrada se pode
calcular a potência desenvolvida pelo nadador (figura 25).
Figura 25: Gráfica de força, posição (avanço), potência e velocidade de nado com borracha e
célula de ônus (Brizuela e cols., 2000).
LUVAS INSTRUMENTADAS
A propulsão gerada pelos membros superiores é a principal
responsável do avanço do nadador durante o nado (a exceção da braça). A força
propulsiva gerada pelas mãos vem definida pela equação nº 5 da página 14, mas
dita equação só permite cálculos aproximados. Ademais, os estudos de
Schleihauf (1979) e os de Berger e cols. (1995) utilizaram um modelo de mão que
introduziam em canais de água para determinar os valores de força.
Uma aproximação bem mais real é a levada a cabo por Takagi &
Wilson (1999) utilizando uma luva instrumentada com transdutores na palma e no
dorso (figura 26). Ditos transdutores permitem registrar o componente

perpendicular da força hidrodinámica. Os resultados obtidos ao medir a braçada
de crawl (figura 27), mostram como a maior parte da força se produz para o final
da braçada, quando o nadador realiza os varridos para adentro e para acima.
Figura 26: Fotografia e esquema da luva instrumentada com 8 transdutores de pressão utilizado
para medir a força hidrodinámica durante o nado real ( Takagi & Wilson, 1999).
Figura 27: Gráfica da força hidrodinámica atuando sobre a mão durante cinco ciclos de crol. As
figuras de acima indicam os diferentes instantes da braçada (Takagi & Wilson, 1999).
BIBLIOGRAFIA
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velocidade máxima em estilo livre. Theorie und praxe der korperkultur (Traduzido
por Centro de Investigação Documentação e Informação, INEF-Madri) 21, 8: 1-25

ÍNDICE
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................ 1
2 CONCEITOS BIOMECÂNICOS BÁSICOS DO NADO.................................... 1
2.1 Flutuação ................................................................................................. 3
2.2 Resistência que Opõe a Água ao Avanço do Ser Humano Em Seu
Interior................................................................................................................. 5
2.3 Propulsão................................................................................................. 8
3 INSTRUMENTAL DE MEDIDA PARA A ANÁLISE E A AVALIAÇÃO DA
ATIVIDADE NATATÓRIA..................................................................................... 12
3.1 Ferramentas para a Análise Cinemático do Movimento......................... 12
3.2 Ferramentas Para A Análise Cinética Do Movimento ............................ 18
BIBLIOGRAFIA .................................................................................................... 22