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Ler Introdução de Portfólio antes da análise do Diário de Aprendizagem

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De que modo a resistência do ar afeta um movimento?

Como reage um Aluno à força exercida pela resistência do ar?

Como podem os conhecimentos obtidos ajudarem a melhorar o teste do Vaivém?

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De forma a avaliar o papel da resistência do ar, num dado trajeto, anexámos um Paraquedas Horizontal ao peito do aluno em corrida. Ao encher-se de ar o paraquedas exerce uma força de resistência.

De modo a manter um ritmo de corrida constante, o aluno corre com auscultadores (sem fio) onde um Metrónomo soa segundo um determinado número de BPM fixo. O aluno terá de sincronizar o ritmo dos seus passos com as batidas selecionadas.

Para avaliar o esforço induzido pela corrida, o aluno medirá o seu ritmo cardíaco depois de cada teste. A medição é feito por um 'SmartWatch' e, como método de controlo, a medição é também realizada antes de cada ensaio, partindo o aluno de um ritmo cardíaco estável (60-70 BPM). Nos testes em que o aluno corre com e sem o Paraquedas Horizontal, o primeiro ensaio é sempre o que o aluno possuiu o aparelho, de modo a manter a fiabilidade dos resultados.

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Graças ao Metrónomo, sabemos que o ritmo de passada para as corridas é sempre o mesmo - o aluno dá passos sempre no mesmo intervalo de tempo

Com isto em conta (assumindo que todos os passos são iguais*) compreendemos que:

num movimento retilíneo a variação da componente escalar da velocidade* é unicamente influenciada pela variação da distância entre os apoios, quando em contacto com o solo. Assim, quanto maior o espaçamento entre os pés do aluno, mais depressa este se movimenta e vice-versa.

Isto alterou a perceção do problema - tornou a sua avaliação mais objetiva, na realidade - a pergunta agora era: "Faz a resistência do ar com que os passos se tornem mais curtos?"

*ASSUNÇÃO 1: Assumimos que o aluno dá passos cujo comprimento (distância de apoio a apoio) nunca se altera, ao longo de todo o percurso. Isto não é de todo uma disparidade para com o que acontece naturalmente, mas é, inevitavelmente, algo que assumimos como verdadeiro.

*ASSUNÇÃO 2: Assumimos que para o curto intervalo de tempo de cada passada, as componentes escalares da velocidade média e velocidade eram equivalentes.

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Com o decorrer dos testes, outra reflexão surgiu: estávamos a observar mal o problema.

A resistência do ar é uma força não conservativa, de sentido oposto ao do movimento. Devido a tal facto, assumimos que a sua atuação causaria uma diminuição na intensidade da força resultante. Mas estávamos errados.

Talvez habituados a abordar problemas que envolvessem cenários ideias, esquecemo-nos de que era um Ser Humano o objeto em análise. Se, para as mesmas condições, estudássemos a influência da resistência do ar num carro ou num corpo em queda livre, compreenderíamos que a resistência do ar implica, sim, a diminuição da intensidade da força resultante.

Nestes casos, a força que gera o movimento apresenta um valor de intensidade constante - o motor, inobstante ao vento ou à aerodinâmica do carro, vai exercer a mesma força no eixo de transmissão, assim como a intensidade da força gravítica também não se altera se o corpo cai em direção à Terra com ou sem um paraquedas - e por isso, com o aparecimento da resistência do ar, o módulo da força resultante diminui. Mas o mesmo não acontece connosco!

Quem determina a força de corrida - o propulsor ao movimento - somos nós próprios. Dentro do limite das nossas capacidades físicas, a velocidade e aceleração do movimento é determinada apenas pelo esforço exercido. A distância percorrida por passo, com ou sem Paraquedas Horizontal, pode ser exatamente a mesma - a diferença está no maior esforço requerido para realizá-lo com a ação de uma força resistente. Com Paraquedas ou com 1 tonelada à costas, correríamos à mesma velocidade, caso tivéssemos estamina e força muscular para o fazer!

Assim, chegámos à conclusão de que (no cenário em análise) uma força de resistência influencia apenas o esforço requerido pelo movimento. Caso a componente escalar da velocidade se revele menor com a utilização do Paraquedas Horizontal, temos meramente a concluir que a distância entre os passos foi, deli ou indeliberadamente, encurtada por decisão do aluno, de modo a exercer menor esforço.

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Ilustração do Raciocínio Inicial e Final

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Ilustração do Raciocínio Inicial e Final

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Figura 1

Raciocínio Inicial e Final

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O aluno corre, primeiramente, ao longo de 200 m com o Paraquedas Horizontal. O tempo de corrida é contabilizado.

O aluno corre, de seguida, ao longo dos mesmos 200 m, agora sem o Paraquedas Horizontal. O tempo de corrida é igualmente contabilizado e comparado.

OBJETIVOS

Estudar se a presença do Paraquedas Horizontal influencia a velocidade de corrida;

Reconhecer diferença no esforço de corrida, associado à presença do Paraquedas Horizontal.

RESULTADOS

Os tempos de corrida revelaram-se praticamente idênticos;

Após a Reflexão 2, o teste foi refeito, incluindo o registo dos Batimentos Cardíacos por minuto. Os tempos permaneceram semelhantes, mas foi identificada uma discrepância acentuada nos BC's/min dos dois cenários - maior com a utilização do Paraquedas Horizontal (154 > 146 BC's/

CONCLUSÃO

O aluno percorreu a mesma distância, para o mesmo intervalo de tempo, sendo a sua velocidade semelhante com ou o sem o aparelho;

A discrepância nos BC's/min indica que a influência da resistência do ar exigiu maior esforço.

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Dois alunos correm lado a lado, ao longo de 100 m, segundo o mesmo ritmo de passada. Os 15 m finais são gravados

Um aluno apresenta Paraquedas Horizontal e o outro não.

OBJETIVO

Avaliar, direta e visualmente, se a velocidade de corrida é afetada pela resistência do ar

RESULTADOS

Nos últimos 15 m, os alunos corriam lado a lado, com os seus passos sincronizados.

CONCLUSÃO

O Metrónomo demonstrou-se um critério essencial à realização dos testes, dado que os alunos corriam ao mesmo ritmo.

Como os alunos correm lado a lado, a distância percorrida em cada um dos seus passos é a mesma - estes apresentam a mesma velocidade!

FALHAS RECONHECIDAS

Após as ponderações discutidas, compreendemos que a velocidade de corrida depende da distância de passada e, consequentemente, do esforço exercido por cada aluno. Assim, apesar dos resultados positivos obtidos, a comparação entre os mesmos não tem muita lógica. Mesmo tendo estes apresentado uma passada semelhante, mais esforço exercido por qualquer um dos dois teria resultado numa maior propulsão e, consequentemente, em maior distância entre os apoios e velocidade. O facto deles correrem lado a lado não justifica, inteiramente, que a velocidade não dependa da força de resistência; é apenas uma pista.

Também neste teste, medimos os Batimentos Cardíacos dos dois alunos. A comparação entre os mesmos não tem, qualquer cabimento. O reflexo do esforço exercido, através deste parâmetro, varia de pessoa para pessoa. Estes dados só têm relevância, quando se dá a comparação entre os BC's/min do mesmo aluno com e sem o Paraquedas Horizontal - tal como realizado no Primeiro Teste.

Ainda assim, este visualização foi crucial para o nosso projeto! Foi graças a este teste que compreendemos o papel do esforço na nossa atividade, e, abrimos portas para interpretar, corretamente, os dados adquiridos.

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Um aluno corre, num percurso de 20 m com o Paraquedas Horizontal, ao som e indicação do teste 'FitEscola Vaivém' até à exaustão.

Após um intervalo de recuperação, este executa a exata mesma tarefa sem o Paraquedas Horizontal.

O número de percursos percorridos é anotado e comparado.

OBJETIVOS

Avaliar, diretamente, a influência da resistência do ar no teste 'FitEscola Vaivém';

Comprovar o papel ativo do Paraquedas Horizontal na diminuição da estamina.

RESULTADOS

O número de percursos sem o Paraquedas Horizontal foi superior, mas por uma margem de apenas 1 percurso (26 > 25 percursos)

CONCLUSÃO

O Paraquedas Horizontal exige sim maior esforço de corrida

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O aluno realiza o teste 'FitEscola Vaivém' com o Paraquedas Horizontal. Ao concluir 15 percursos, este termina a sua corrida e tem os seus Batimentos Cardíacos anotados.

Após 40 minutos de repouso, o aluno torna a repetir o procedimento, agora sem o Paraquedas Horizontal.

OBJETIVOS

Avaliar, diretamente, a influencia do Paraquedas Horizontal no teste 'FitEscola Vaivém';

Comprovar o papel da resistência do ar no esforço do aluno que realiza a corrida.

RESULTADOS

Sem o Paraquedas Horizontal, os Batimentos Cardíacos do aluno foram mais baixos (120 BC/min) do que com o equipamento (126 BC/min).

CONCLUSÃO

Quando utilizado no 'FitEscola Vaivém', o Paraquedas Horizontal, exige maior esforço por parte do aluno.

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Novamente, apesar dos resultados positivos, a interpretação dos dados e observação das atividades fornece informação relevante às questões do projeto.

Tanto na Terceira como Quarta atividade, embora existente, a influência do Paraquedas Horizontal é quase nula. Na pista de 100m foram registadas discrepâncias notórias nos BC's/min do aluno, e o mesmo não se verifica quando nos percursos do 'FitEscola Vaivém' - isso deve-se às características do aparelho.

Embora a distância percorrida ao longo dos 15 e 25 percursos do Vaivém seja superior aos 100/200m, o Paraquedas Horizontal requere uma zona de ativação até encher-se de ar. Isto não é um problema para corridas em pistas extensas, mas nas trajetória curtas (20m) como as do 'FitEscola Vaivém', torna-se um um impedimento ao estudo do aparelho, visto que este passa a maior parte do percurso no chão.

Também nas curvas, o Paraquedas Horizontal atuou de forma imprevisível, exercendo força de resistência em um só lado do corpo e enrolando-se no próprio corredor.

Temos a concluir, então, que embora presente, a influência do aparelho escolhido é visível apenas para esforços ininterruptos, ao longo de pistas/trajetórias de distância superior à do 'FitEscola Vaivém'.

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Compreender que o esforço era o parâmetro em variação, quando na atuação de um aparelho de resistência do ar, foi algo que nos inquietou.

Refletimos que esta conclusão vai contra o que muitas vezes assumimos como intuitivo e, por isso, decidimos realizar um inquérito aos nossos Professores de Educação Física, para saber se este desfrutam da mesma crença ou não.

A pergunta colocada foi a seguinte:

"Corrermos com um paraquedas às costas [Uma força que nos "puxa para trás"] vai fazer com que corramos menos depressa ou à mesma velocidade, mas à custa de maior esforço?"

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Inicialmente, na tentativa de responder às perguntas-problemas projetadas, determinámos procedimentos que, por se relevarem impraticáveis ou sem intuito, foram descartados:

A princípio, de modo a incluir uma componente teórica de cálculo no trabalho, procurámos adquirir um Velocímetro; o aparelho permitir-nos-ia determinar a velocidade de corrida com e sem o Paraquedas Horizontal. Estes valores levariam-nos a determinar a influencia da resistência do ar na diminuição da velocidade e proceder aos cálculos da força resultante do movimento. Como a nossa escola não possuía tal aparelho, a aquisição do mesmo revelou-se impossível por questões de orçamento. De qualquer forma, através do Primeiro Teste, percebemos que o Velocímetro não era de todo necessário, dado que era possível chegar a equivalentes conclusões através de cronometragens.

Ainda em relação à velocidade, após comentar a necessidade do aparelho com um professor da disciplina, foi-nos recomendada a utilização do programa de análise digital: 'Tracker'. Em tese, este permitiria determinar a velocidade da corrida e, novamente, registar a influencia da resistência do ar na diminuição da velocidade. Com o desenvolvimento do trabalho, a utilização do programa foi deixada de parte e, tendo em mente os resultados do Primeiro Teste, considerada obsoleta. Assim, mesmo que "irrelevante" para o rumo do trabalho, é um programa a ter em consideração em projetos futuros.

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Mera e Teoricamente? A resistência do ar é uma força não conservativa, de sentido oposto ao do movimento. Na maioria dos cenários em que é analisada, esta faz diminuir a intensidade da força resultante, em comparação ao cenário onde não existe qualquer resistência do ar aplicada - serve de exemplo o atingir da velocidade terminal num corpo em queda livre.

Mas tal não acontece no cenário deste projeto. Tal como proferido na Reflexão 2 e comprovado ao longo dos testes, quando sobre a ação de uma força de resistência (exercida pelo Paraquedas Horizontal) a tendência natural de corrida é que o comprimento dos passos se mantenha idêntico à de quando isento de qualquer resistência. Isto acontece à custa de um maior esforço exercido.

Tal conclusão não invalida que, por vontade do corredor ou não, os passos se possam tornar mais pequenos e que a velocidade diminuía quando para forças de resistência de maior intensidade ou após um progressivo desgaste da sua estamina - justificamos apenas que não é isso que acontece por hábito

Uma preparação utilizando aparelhos que apliquem iguais forças de resistência (tal como paraquedas semelhantes ao utilizado) tem um impacto altamente positivo na condição física avaliada no 'FitEscola Vaivém'. Como o aparelho exige maior esforço por parte do corredor, a sua utilização no preparo vai garantir maior desenvolvimento do vigor do aluno, facilitando o desempenho nos percursos.

Ainda assim, o Paraquedas Horizontal, deve usado para preparação em trajetos de distâncias superiores à do 'FitEscola Vaivém'.

Como poucas diferenças foram registadas nos percursos de 20m, recomenda-se a sua utilização em corridas continuas, de esforço ininterrupto, em trajetórias retilíneas sem alteração de sentido, de 100m ou mais.