Por Prof. Ross Sanders
Originalmente publicado no Sportscience.
Reproduzido sob permissão do autor.

"É melhor debater uma questão sem resolvê-la que resolver uma questão sem debatê-la."
Joseph Joubert, 1754-1824, ensaísta e moralista francês (Antony, 1996).

A questão se a propulsão no nado livre é consequência primeiramente do arrasto ("drag") ou empuxo ("lift") parecia ter sido resolvida no início dos anos 70. Antes desta época, os treinadores acreditavam que a melhor forma de propulsionar o corpo para a frente era puxar a mão diretamente para trás, isto é, usar a força de arrasto. A força de arrasto produzida é oposta à direção do movimento da mão. Imaginava-se que o plano da mão deveria ser quase perpendicular à direção do movimento. Treinadores aplicaram esta idéia ensinando aos atletas a puxar diretamente para trás com a mão em ângulo reto em relação à direção da puxada.

Em sequência a observações de que as mãos de campeões de natação traçavam trajetórias curvas durante a fase de puxada da braçada, Brown e Counsilman (1971) promoveram a idéia de que bons nadadores usam movimentos de remada com suas mãos inclinadas para utilizar a força de empuxo como forma dominante de propulsão. Por definição, forças de empuxo são perpendiculares ao fluxo relativo da mão. Assumindo que a mão se movesse dentro de água "parada", isto significa que a força de empuxo é também perpendicular à linha de movimento da mão.

Inicialmente, acreditava-se que o empuxo no nado livre era gerada de acordo com o princípio de Bernoulli: quando objetos do tipo "lâmina" movem-se através de um fluido em alta velocidade e a pequenos ângulos relativo ao fluxo, forças de empuxo são geradas e as forças de arrasto são comparativamente menores. A força de empuxo decorre da diferença de pressão na medida que o fluido percorre maior distância, a maior velocidade, ao longo do lado curvo da lâmina do que no lado menos curvo. Logo, a mão do nadador poderia agir como a lâmina de metal porque o dorso da mão é mais curvo que a palma. Para gerar empuxo, pelo princípio de Bernoulli a mão deveria efetuar um movimento de "remada" de forma que o ângulo entre o plano da mão e a linha de movimento da mão fosse pequeno. Isto gera forças que são mais de empuxo do que de arrasto.

Uma revolução nas práticas de treinamento seguiram o trabalho de Counsilman. Treinadores ensinaram os nadadores a fazer movimentos de "varredura" com as mãos. Empuxo como a principal fonte de propulsão no nado livre tornou-se quase universalmente aceito. Alguns textos sobre natação descreviam as mãos como "lâmina" ou como "propulsor".

O princípio de Bernoulli's é apenas uma explicação da cinética da força de empuxo (Sprigings e Koehler, 1990). Força de empuxo também pode ser gerada puxando a água para trás usando ângulos de inclinação intermediários (Costill, Maglischo e Richardson, 1992). Além disso, tanto arrasto quanto empuxo contribuem para a força resultante produzida pela mão. Alguns textos descrevem a mão em diferentes instantes ao longo da fase de puxada da braçada e indicam a relativa magnitude dos vetores de empuxo ou arrasto. Idealmente, a combinação de arrasto ou empuxo é tal que a força resultante é na direção desejada do percurso. É comum as descrições indicarem o empuxo como a fonte predominante de propulsão. Logo, a percepção de que a maior parte da força de propulsão no nado livre é devido ao empuxo ao invés do arrasto tem persistido.

Um número de estudos tem sustentado esta visão (Barthels e Adrian, 1974; Schleihauf, 1974; Schleihauf, 1979; Schleihauf, Gray & DeRose, 1983; Schleihauf, Higgins, & Hinrichs, 1988; Reischle, 1979). Adicionalmente, existem algumas fortes razões porque deveríamos aceitar a idéia de que a boa técnica de nado livre é caracterizada pelo uso da força de empuxo em preferência ao arrasto. A primeira é relacionada à natureza curva da trajetória da mão. Achamos natural e lógico deduzir que se a trajetória da mão é mais curva então as forças devem ser geradas por empuxo. De outro modo, por que bons nadadores usariam uma trajetória curva de mão? Da mesma forma, outra vantagem da trajetória curva é que a mão percorre uma distância maior ou a uma maior velocidade, desse modo permitindo que as forças sejam aplicadas por mais tempo e/ou sejam maiores em cada braçada.

Argumentamos que para que as forças estejam na direção correta quando uma trajetória curte é utilizada, então o empuxo dever ter uma importante contribuição. Assim, para obter as vantagens de uma trajetória mais longa da mão, o nadador aprende a usar movimentos de "remada" para produzir forças de empuxo mais que de arrasto. Além disso, movimentos de "remada" permitem que os grandes grupos musculares sejam utilizados mais efetivamente do que quando a mão é puxada diretamente para trás. Boa parte do movimento de remada pode ser produzido pelos músculos oblíquos abdominais e incorporado ao rolamento natural que acompanha a respiração e a saída da mão. Esta técnica pode ser mecanicamente e fisiologicamente eficiente. Talvez o argumento mais convincente seja que menos energia é transferido para a água e "perdida" quando a impulsão é gerada pelo empuxo do que pelo arrasto (Toussaint e Beek, 1992).

Contestações à visão que o empuxo desempenha o papel dominante na propulsão do nado livre foram poucos e, em geral, foram ignorados ou rebatidos. Wood e Holt (1979), Holt e Holt (1989) e Valiant e al. (1982) apresentaram evidências a favor do arrasto como a força dominante. Mais recentemente, Cappaert (1993) e Cappaert e Rushall (1994) quantificaram a direção do movimento da mão e sua orientação usando técnicas de análise tridimensionais. Cappaert usou dados da orientação e trajetória da mão em conjunto com os coeficientes de Schleihauf's (Schleihauf, 1979) para estimar as forças de empuxo e arrasto. Todos estes estudos, realizados com campeões de natação, indicaram que forças de arrasto são mais importantes que forças de empuxo em todos os estilos exceto o peito.

Rushall e al (1994) proferiram argumentos convincentes a favor do arrasto como a força propulsora dominante no nado livre. Eles afirmaram que os argumentos a favor do empuxo como força dominante eram mal-fundamentados e que muito da força propulsora total vem do antebraço. Por causa do sua forma roliça, quase toda a força gerada pelo antebraço deve ser creditada ao arrasto. Além disso, o antebraço tem uma trajetória substancialmente mais reta que a mão. Assim, a técnica do nado livre pode ser direcionada a gerar propulsão a partir do antebraço usando arrasto, em vez de deliberadamente usar uma ação de "remada" para otimizar as forças de empuxo pela mão.

Infelizmente, apesar de pesquisas tais como a de Berger e al. (1995) terem quantificado os coeficientes de arrasto e empuxo do antebraço e do antebraço e mão combinados, nenhuma pesquisa quantificou efetivamente a contribuição relativa do antebraço e da mão na natação real. Um dos maiores problemas metodológicos a ser ultrapassado é que o antebraço move-se a velocidades muito diferentes ao longo de seu comprimento durante a braçada. Schleihauf (1984) estimou que a contribuição do antebraço na natação é muito pequeno comparado à da mão. Isto porque a mão move-se a uma velocidade maior que o antebraço. Se este é o caso, então o foco nas forças produzidas pela mão permanece válido e a questão se o arrasto ou o empuxo é mais importante permanece aberta a considerações.

Estudos recentes quantificando o movimento completo do corpo indicam que a trajetória da mão de nadadores bem sucedidos não são tão curvas quanto se acreditava inicialmente (Cappaert, 1993). Assim, nadadores estão tendendo a usar uma puxada reta em vez de maximizar a distância e a velocidade da puxada usando uma trajetória curva. Se a trajetória não é muito curva então a maior contribuição para a força na direção desejada deve ser do arrasto independentemente se a mão faz um ângulo em relação ao fluxo.

Através de uma combinação de experimento e simulação, Liu e al. (1993) e Hay e al. (1993) mostraram que a trajetória curva da mão de um nadador é devido à rotação do corpo. De fato, em simulações onde o braço move-se diretamente para trás em relação ao nadador, a trajetória da mão é mais curva que na natação real. Isto significa que os nadadores na realidade "endireitam" a curva de alguma forma. Isto tem implicações importantes. Significa que a trajetória curva não é deliberada. Em vez dos nadadores efetuarem um movimento adutor do braço para produzir a "varredura" para dentro e em seguida um movimento abdutor para produzir a "varredura" para fora, como é comumente demonstrado pelos treinadores quando ensinando à beira da piscina, eles estão na realidade reduzindo a curva ao efetuar a abdução na fase inicial da puxada e a adução na fase final da braçada. O fato que nadadores tentam "endireitar" a trajetória em vez de usar ações de remada é uma forte evidência indireta que os nadadores utilizam mais em forças de arrasto que de empuxo.

Recentemente eu tentei dar mais luz à discussão sobre arrasto ou empuxo utilizando coeficientes de empuxo e arrasto das mãos que obtive de um tanque de teste no Instituto de Pesquisa Hidráulica de Iowa (Sanders 1997). Os coeficientes de empuxo e arrasto obtidos das mãos testadas em Iowa indicaram que as maiores forças são obtidas quando ao plano da mão está próximo a 90 graus em relação ao fluxo. Neste ângulo, a força é devido quase que inteiramente ao arrasto. O empuxo dá a sua maior contribuição à força resultante em ângulos próximos a 45 graus. Entretanto, mesmo à este ângulo, a contribuição do arrasto é quase tanto quanto a do empuxo.

Quando estes coeficientes são utilizados em conjunto com dados cinemáticos para estimar forças na natação real, descobriu-se que o arrasto deu uma maior contribuição que o empuxo durante a fase propulsora da puxada. Durante a fase de maior propulsão da braçada o ângulo estava entre 50 e 60 graus, o que significa que a mão estava posicionada de forma a se beneficiar das forças de arrasto, com uma menor contribuição do empuxo. Durante a fase de maior propulsão da braçada, a direção do fluxo do fluido era do pulso para os dedos. Isto é contrário à situação comumente visualizada e apresentada em textos de natação, no qual a mão é representada como uma lâmina gerando forças de empuxo a partir de forças laterais que produzem um fluxo através das mãos.

Neste exemplo, muitos de nós aceitamos rapidamente a teoria como sendo realidade antes que evidência científica suficiente estivesse disponível. Pode ser ainda muito cedo para concluir que a propulsão no nado livre é dominada pelo arrasto, mas a crença comumente aceita de que é dominada pelo empuxo pode ser mal-fundamentada e incorreta.

O Prof. Ross Sanders é Ph.D pela Universidade de Queensland, Austrália, chefe do Depto. de Ciência do Esporte da Universidade de Edimburgo, Escócia, consultor das equipes britânicas de natação e mergulho, e Presidente da Sociedade Internacional de Biomecânica do Esporte.
E-mail: r.sanders@ed.ac.uk

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