A tension control algorithm for the deployment of a unmanned ground vehicle from an autonomous helicopter is designed and tested in this thesis. The physical hardware which the controller will run on is detailed. The plant model and underlying controllers are derived and modeled. The tension controller algorithm is selected, derived, and modeled. The parameters of the tension controller are chosen and simulations are run with the chosen parameters. The tension control algorithm is run on the physical hardware, successfully demonstrating tension control on a ground vehicle. Robustness simulations are run for a change in the radius of the spool and the length of the tether. Lastly, Future work is outlined on several paths to move forward with the tension controller. / Master of Science

Die vorliegende Arbeit stellt die Therapieergebnisse nach neurochirurgischer Intervention bei Patienten, behandelt aufgrund eines Tethered - Cord – Syndroms (TCS) unter besonderer Berücksichtigung des Patientenalters und des Operationszeitpunktes dar. Weiterhin wurde die Frage eines prophylaktischen Eingriffes bei asymptomatischen Patienten diskutiert. Das Göttinger Kollektiv besteht aus 51 Patienten, die sich einem erstmaligen Detethering unterzogen. Es handelt sich dabei um 30 weibliche und 21 männliche Patienten. Die Altersspanne zum Zeitpunkt der Operation liegt zwischen dem ersten Lebensmonat und dem 58. Lebensjahr. Ausgewertet wurde die prä- und postoperative Symptomatik des TCS. Zusammenfassend scheinen sowohl motorische Defizite als auch Fußdeformitäten durch die Operation statistisch nachweisbar mittels des Vorzeichentests sowie der einfaktoriellen Varianzanalyse ANOVA am prognostisch günstigsten beeinflussbar. Ein signifikanter Einfluss des Alters und des Symptombeginns konnte aufgrund der geringen Fallzahl nicht nachgewiesen werden. Es zeigt sich jedoch, dass alle asymptomatischen Patienten zum Zeitpunkt der Operation jünger als fünf Jahre alt waren. Bei keinem dieser jungen Patienten kam es im postoperativen Untersuchungszeitraum zu Symptomen. Ein frühes operatives Eingreifen nach Symptombeginn scheint ebenfalls einen prognostisch günstigen Faktor darzustellen, so konnte eine höhere Rate von Beschwerdelinderungen bei kürzer bestehen Symptomen nachgewiesen werden.

Ocean currents and tidal energy are significant renewable energy resources, and new concepts to extract this untapped energy have been studied in the last decades. Tethered undersea kite (TUSK) systems are an emerging technology which can extract ocean current energy. TUSK systems consist of a rigid-winged kite, or glider, moving in an ocean current. One proposed concept uses an extendable tether between the kite and a generator spool on a fixed or floating platform. As the kite moves across the current at high speeds, hydrodynamic forces on the kite tension the tether which extends to turn the generator spool. Since the TUSK system is a new technology, the process of bringing a TUSK design to commercial deployment is long and costly, and requires understanding of the underlying flow physics. The use of computational simulation has proven to be successful in reducing development costs for other technologies. Currently, almost all computational tools for analysis of TUSK systems are based on linearized hydrodynamic equations in place of the full Navier-Stokes equations. In this dissertation, the development of a novel computational tool for simulation of TUSK systems is described. The numerical tool models the flow field in a moving three-dimensional domain near the rigid undersea kite wing. A two-step projection method along with Open Multi-Processing (OpenMP) on a regular structured grid is employed to solve the flow equations. In order to track the rigid kite, which is a rectangular planform wing with a NACA-0012 airfoil, an immersed boundary method is used. A slip boundary condition is imposed at the kite interface to decrease the computational run- time while accurately estimating the kite lift and drag forces. A PID control method is also used to adjust the kite pitch, roll and yaw angles during power (tether reel-out) and retraction (reel-in) phases to obtain desired kite trajectories. A baseline simulation study of a full-scale TUSK wing is conducted. The simulation captures the expected cross-current, figure-8 motions during a kite reel-out phase where the tether length increases and power is generated. During the following reel-in phase the kite motion is along the tether, and kite hydrodynamic forces are reduced so that net positive power is produced. Kite trajectories, hydrodynamic forces, vorticity contours near the kite, kite tether tension and output power are determined and analyzed. The performance and accuracy of the simulations are assessed through comparison to theoretical estimations for kite power systems. The effect of varying the tether (and kite) velocity during the retraction phase is studied. The optimum condition for the tether velocity is observed during reel-in phase to increase the net power of a cycle. The results match theoretical predictions for tethered wind energy systems. Moreover, the effect of the tether drag on the kite motion and resulting power output is investigated and compared with the results of the baseline simulation. The kite drag coefficient increases by 25% while the effect of the tether drag is included into the baseline simulation. It affects the trajectory and the velocity of the kite. However, it has a small effect on the power generation for the proposed concept of TUSK system.

Embora muitos estudos tenham investigado a contribuição da força propulsora na velocidade de nadadores, a maioria das pesquisas se restringiu ao estilo crawl e no nado como um todo. Sendo assim, o objetivo do presente estudo foi mensurar e comparar a força propulsora e o desempenho de velocidade nos quatro estilos competitivos e verificar a relação entre elas durante o nado completo, o nado somente de pernas e o nado somente de braços em nadadores competitivos. Participaram do estudo 37 nadadores do sexo masculino com experiência competitiva de no mínimo dois anos, com idade entre 15 e 19 anos. A amostra foi dividida pelos estilos borboleta (n=9), costas (n=7), peito (n=9) e crawl (n=12). Foram medida as variáveis de força propulsora (VFP) no nado atado (NA) nas seguintes situações; força propulsora máxima de nado em 10 segundos (FPM10), força propulsora máxima de pernas em 10 segundos (FPMp), força propulsora máxima de braços em 10 segundos (FPMb), força propulsora máxima de nado em 25 segundos (FPM25) força propulsora média de nado em 25 segundos (FPm25). Também foi mensurada a velocidade nas metragens de 15 e 50 metros (V15 e V50). Cada nadador realizou os testes de força e velocidade nos principais estilos de competição. Os resultados demonstraram correlações entre as VFP com a velocidade para os quatro estilos competitivos no nado completo (entre r=0,62 e 0,97), na força propulsora de pernas nos estilos costas e crawl (r=, 0,77, 0,73 e 0,72) e para a força propulsora de braços no estilo crawl (r=0,73). O estilo peito se correlacionou de maneira moderada negativamente (r=, -0,69, -0,75, -0,76 e -0,77) com a FPM10, FPM25, FPM25 e FPm25. Conclui-se que a força propulsiva apresentou relação com a velocidade nos quatro estilos competitivos e que tal relação é melhor no nado completo quando comparada aos membros inferiores e superiores / Although many studies have investigated the contribution of propulsive force in speed of swimmers, most studies has been restricted to crawl and complete swimming. So, the objective of this study was to measure and compare the propulsive force and speed performance on all four competitive strokes and the relation between them during complete swimming, propulsive force of the legs and of the arms. The study included 37 male swimmers competitive with at least two years, with ages between 15 and 19 years old. The sample was divided by styles butterfly (n = 9), back (n = 7), breast (n = 9) and crawl (n = 12). We analyze the propulsive force variables (VFP) in tethered swimming (NA) in situations: maximum propulsive force of swimming in 10 seconds (FPM10) maximum propulsive force of legs in 10 seconds (FPMp), maximum propulsive force of arms in 10 seconds (FPMb), maximum propulsive force of swimming in 25 seconds (FPM25) mean propulsive force of swimming in 25 seconds (FPm25). Also the speed was measured at distances of 15 and 50 meters (V15 and V50). Each swimmer performed the tests of strength and speed in the main styles of competition. The results showed correlations between VFP with speed for the four competitive swimming in complete swimming (between r = 0.62 and 0.97), in the propulsive force of legs in the back and crawl styles (r = 0.77, 0.73 and 0.72) and the propulsive force of arms in the crawl (r = 0.73). The breaststroke showed moderate negative correlation (r = -0.69, -0.75, -0.76 and -0.77) with FPM10, FPM25, and FPM25 FPm25. It is concluded that the propulsive force was related to the speed in four competitive and that this relationship is better in comparison to the complete swimming upper and lower limbs

The research conducted for this thesis has led to the development of an intramolecular gold-catalysed direct arylation protocol whereby tethered arenes and aryltrimethylsilanes are coupled (Scheme 1). In Chapter 1, the key synthetic and mechanistic studies that have ultimately led to the conception of this project are introduced. In Chapter 2, the substrate scope of intramolecular direct arylation is assessed. The reaction tolerates a wide range of substrates with tether lengths between one and five units (containing C, N and O) generating 5- to 9- membered rings. Substrates that lead to 5-membered rings (1 → 2) can tolerate a broad electronic range of substituents and proceed under the mildest reaction conditions (≤ 1 mol% catalyst, room temperature) and with excellent yields. A smaller collection of examples is demonstrated for the cyclisation to 6- and 7- membered rings (3 → 4, 5 → 6), but no heating is required and good yields are maintained throughout the series. The synthetically challenging synthesis of 8- and 9- membered rings (7 → 8, 9 → 10) is successful, albeit with slightly more forcing conditions (4 mol%, up to 50 °C). The methodology was subsequently applied in the successful 10-step synthesis of natural product allocolchicine 11. In Chapter 3, the operative reaction mechanism is elucidated. Reaction monitoring techniques allowed for the detailed study of linear free energy relationships (LFERs) and kinetic isotope effects (KIEs), which in turn allowed for deduction of the reaction turnover-limiting step (TLS) and thus the first quantitative experimental data on the effects of aryl electron demand and conformational freedom on the rate of reductive elimination from diarylgold(III) species. The mechanistic investigation led to the observation of complex kinetic profiles for specific substrates. The origin of these unusual effects is the focus of Chapter 4. By combining experiment with kinetic simulation, an off-cycle catalyst inhibition pathway was identified and the understanding of this process allowed for a re-optimisation of reaction conditions. In Chapter 5, the general kinetic parameters that could govern any domino reaction combining inter- and intramolecular direct arylation are deduced through kinetic analysis and simulation of hypothetical systems. The results of the kinetic analysis were proved experimentally through the successful combination of intra- and intermolecular gold-catalysed direct arylation. The products of intramolecular cyclisation 2, generated in-situ, are demonstrated to couple with intermolecular aryltrimethylsilanes 12, resulting in a rapid increase in molecular complexity from simple substrates in one pot.

Apesar da propulsão na natação não ser ainda completamente compreendida, as forças propulsivas efetivas podem ser verificadas, por exemplo, por meio do modelo de Sanders ou pelo teste de nado atado. Esse modelo vem sendo aplicado, embora sem ter sido avaliado de forma aprofundada. Assim, o objetivo geral do presente trabalho foi comparar as forças propulsivas efetivas calculadas com o modelo de Sanders e medidas ao longo de um teste de nado atado. Os objetivos específicos foram: revisar os efeitos das condições instáveis na propulsão na natação a partir de estudos que compararam as condições estáveis e instáveis; comparar a força propulsiva efetiva obtida usando duas áreas, a área projetada da mão e a área da superfície da palma da mão; e comparar a frequência de ciclos, a velocidade, a aceleração, o ângulo de ataque e a amplitude de movimento de ambas as mãos entre as condições atada e livre. Para cada objetivo, geral e específico, foi desenvolvido um estudo. Desse modo, o primeiro compreendeu a revisão sistemática, em que uma busca em bases de dados foi realizada, e somente aqueles que atingissem todos os critérios de elegibilidade foram incluídos. Seis trabalhos que compararam condições estáveis e instáveis usando experimentos físicos ou simulações numéricas foram selecionados. Estes verificaram os efeitos nas forças propulsivas de um ou mais fatores que caracterizam uma condição como instável. Logo, mais pesquisas são necessárias para entender o efeito de cada fator, assim como os efeitos da combinação dos fatores na propulsão. Para o segundo estudo, 13 nadadores executaram um teste de esforço máximo de 30 segundos realizando palmateio, enquanto atados à parede da piscina. A partir dos dados cinemáticos obtidos pela técnica de videogrametria, a força propulsiva efetiva foi estimada com o modelo de Sanders utilizando duas áreas de referência: a área projetada da mão e a área da superfície da palma da mão. A força estimada usando a área da superfície da palma da mão foi aproximadamente 21% maior do que a força estimada usando a área projetada. Considerando esse resultado, associado à literatura, recomenda-se usar a área da superfície da palma da mão no cálculo das forças. No terceiro estudo, a amostra e o teste foram os mesmos do anterior, porém a força propulsiva efetiva, além de ser calculada com o modelo de Sanders usando a área da superfície da palma da mão, também foi medida utilizando uma célula de carga ao longo do teste. Os resultados indicaram que o modelo de Sanders não é adequado para estimar as forças propulsivas, uma vez que a força medida foi 807,7% maior do que a força calculada. Para o último estudo, a amostra foi composta por oito nadadores que executaram o mesmo teste já descrito e um teste de esforço máximo de 25 metros realizando palmateio. Foi notado que há diferenças importantes na velocidade da mão e na amplitude de movimento da mão na direção lateral entre as condições atada e livre e que a condição atada intensifica as assimetrias cinemáticas. / Despite swimming propulsion is still not completely understood, the effective propulsive forces may be verified, for instance, through Sanders’ model or through tethered swimming. This model has been applied, although without being evaluated deeply. Thus the main purpose of the present work was to compare the effective propulsive force calculated with Sanders’ model with the effective propulsive force measured during tethered swimming. The other purposes were: to review the effects of unsteady conditions on swimming propulsion based on studies that have compared steady and unsteady conditions; to compare the effective propulsive force obtained using two areas: the palmar surface area of the hand and the projected area of the hand; and compare the cycle rate, speed, acceleration, attack angle and range of motion of both hands between tethered and free conditions. For each purpose was developed one study. Therefore, the first one was a systematic review, in which a multiple database search was performed, and only those studies that met all eligibility criteria were included. Six studies that compared steady and unsteady conditions using physical experiments or numerical simulations were selected. These works verified the effects of one or more factors that characterise a condition as unsteady on the propulsive forces. Thus much research is necessary to understand the effect of each individual factor, as well as the effects of the combination of factors on swimming propulsion. For the second study, 13 swimmers performed one all-out 30-second sculling motion trial while the participant was tethered. Based on the kinematic data obtained through videography technique, the effective propulsive force was estimated with Sanders’ model using two reference areas: the palmar surface area of the hand and the projected area of the hand. The estimated force with the palmar surface area of the hand was approximately 21% higher than that one estimated with the projected area. According to this result and based on the literature, it is recommended to use the palmar surface area of the hand when calculating the forces. In the third study, the sample and the test were the same of the previous study, but the effective propulsive force, besides being calculated with Sanders’ model using the palmar surface area of the hand, was measured with a load cell during the test. The results indicate that Sanders’ model is not suitable for estimating propulsive forces, because the measured force was 807.7% higher than the calculated force. For the last study, the sample consisted of eight swimmers, who performed the same test described previously and one all-out 25-meter sculling motion trial. Important differences were found in hand’s speed and range of motion in the lateral direction between tethered and free conditions and that the tethered condition intensifies kinematic asymmetries.

Submitted by REGIANE DINIZ CORREIA null (diniz.regiane@gmail.com) on 2016-09-27T16:56:36Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Regiane Diniz Correia.pdf: 3349193 bytes, checksum: 314e0aca0c7995e475619de15b537662 (MD5) / Rejected by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo a orientação abaixo: O arquivo submetido está sem a ficha catalográfica. A versão submetida por você é considerada a versão final da dissertação/tese, portanto não poderá ocorrer qualquer alteração em seu conteúdo após a aprovação. Corrija esta informação e realize uma nova submissão contendo o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2016-09-28T20:06:07Z (GMT) / Submitted by REGIANE DINIZ CORREIA null (diniz.regiane@gmail.com) on 2016-10-07T02:59:14Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Versão Final - Regiane.pdf: 3351008 bytes, checksum: afd6335faa05021a17ebfc70c45010bd (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-10-10T20:44:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 correia_rd_me_guara.pdf: 3351008 bytes, checksum: afd6335faa05021a17ebfc70c45010bd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-10T20:44:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 correia_rd_me_guara.pdf: 3351008 bytes, checksum: afd6335faa05021a17ebfc70c45010bd (MD5) Previous issue date: 2016-08-23 / Atualmente, a natação é praticada em diversos níveis, desde o terapêutico até o competitivo. Fatores biomecânicos que interferem no desenvolvimento da força propulsiva influenciam mais no desempenho do que na capacidade de produzir energia. Visando o alto rendimento, o objetivo deste trabalho foi detectar a assimetria da braçada do nado crawl através do nado atado e verificar a sua possível relação com a queda de desempenho. Com a utilização da dinamometria foi possível descrever as variáveis dinâmicas da força da braçada através de célula de carga, e com o auxílio da cinemetria comparar as variáveis da assimetria entre os braços e a frequência média de ciclos de braçadas. O método do nado atado foi empregado para avaliar 8 nadadores competitivos, com o mínimo de 2 anos de treinamento, de ambos os sexos, com idade entre 11 e 20 anos. Os dados de força obtidos foram coletados durante o nado crawl em um protocolo de 30 segundos, sendo 10 segundos iniciais de nado moderado, e 20 segundos de nado em intensidade máxima. As médias dos picos de força, frequência e ciclos foram descritas e comparadas entre as braçadas direita e esquerda. Os resultados da comparação entre a braçada direita e esquerda não diferiram estatisticamente: FM NA (80,28N ± 16,48); e FM NA (87,48 ±29,77) respectivamente. Quando comparados individualmente apenas, dois dos oito sujeitos apresentaram diferença entre as braçadas (p<0,05). Os resultados sugerem que os nadadores que apresentam assimetria significativa podem estar relacionado com o estilo do nado, técnica e treinamento específico. O índice de assimetria encontrado nos outros nadadores não é considerado fator crítico. Assim, o nado atado continua sendo uma das melhores formas de mensuração da força, e pode ser utilizado como prognóstico de treinamento, em provas de curta distância. / Currently, swimming is practiced at various levels, from the therapeutic to the competitive. Biomechanical factors that affect the development of the propulsive force, influence on performance more than the ability to produce energy. Aiming high performance , the aim of this study was to detect the asymmetry of the front crawl stroke by tethered swimming and check their possible relationship with the performance drop. With the use of grip strength was possible to describe the dynamic variables of the stroke force by load cell, and with the help of kinematics compare the variables of the asymmetry between the arms and the mean frequency of strokes cycles. The tethered swimming method was used to evaluate 8 competitive swimmers, with a minimum of two years of training, of both sexes, aged 11 and 20 years. The strength data were collected during the crawl in a 30-second protocol, 10 seconds of moderate swimming, and 20 seconds of swimming at maximum intensity. The average of the force peaks, frequency and cycles were described and compared between the right and left strokes. The results of the comparison between the right and left stroke were not statistically different: FM NA (80,28N ± 16.48); and FM NA (87.48 ± 29.77) respectively. When compared individually only two of the eight subjects showed difference between the lengths (p <0.05). The results suggest that the swimmers have significant asymmetry may be related to the style of swimming, technical and specific training. The asymmetry index found in other swimmers is not considered critical. Thus, the tethered swimming remains one of the best ways to measure the strength, and can be used as a prognostic training in evidence walking distance.

Apesar da propulsão na natação não ser ainda completamente compreendida, as forças propulsivas efetivas podem ser verificadas, por exemplo, por meio do modelo de Sanders ou pelo teste de nado atado. Esse modelo vem sendo aplicado, embora sem ter sido avaliado de forma aprofundada. Assim, o objetivo geral do presente trabalho foi comparar as forças propulsivas efetivas calculadas com o modelo de Sanders e medidas ao longo de um teste de nado atado. Os objetivos específicos foram: revisar os efeitos das condições instáveis na propulsão na natação a partir de estudos que compararam as condições estáveis e instáveis; comparar a força propulsiva efetiva obtida usando duas áreas, a área projetada da mão e a área da superfície da palma da mão; e comparar a frequência de ciclos, a velocidade, a aceleração, o ângulo de ataque e a amplitude de movimento de ambas as mãos entre as condições atada e livre. Para cada objetivo, geral e específico, foi desenvolvido um estudo. Desse modo, o primeiro compreendeu a revisão sistemática, em que uma busca em bases de dados foi realizada, e somente aqueles que atingissem todos os critérios de elegibilidade foram incluídos. Seis trabalhos que compararam condições estáveis e instáveis usando experimentos físicos ou simulações numéricas foram selecionados. Estes verificaram os efeitos nas forças propulsivas de um ou mais fatores que caracterizam uma condição como instável. Logo, mais pesquisas são necessárias para entender o efeito de cada fator, assim como os efeitos da combinação dos fatores na propulsão. Para o segundo estudo, 13 nadadores executaram um teste de esforço máximo de 30 segundos realizando palmateio, enquanto atados à parede da piscina. A partir dos dados cinemáticos obtidos pela técnica de videogrametria, a força propulsiva efetiva foi estimada com o modelo de Sanders utilizando duas áreas de referência: a área projetada da mão e a área da superfície da palma da mão. A força estimada usando a área da superfície da palma da mão foi aproximadamente 21% maior do que a força estimada usando a área projetada. Considerando esse resultado, associado à literatura, recomenda-se usar a área da superfície da palma da mão no cálculo das forças. No terceiro estudo, a amostra e o teste foram os mesmos do anterior, porém a força propulsiva efetiva, além de ser calculada com o modelo de Sanders usando a área da superfície da palma da mão, também foi medida utilizando uma célula de carga ao longo do teste. Os resultados indicaram que o modelo de Sanders não é adequado para estimar as forças propulsivas, uma vez que a força medida foi 807,7% maior do que a força calculada. Para o último estudo, a amostra foi composta por oito nadadores que executaram o mesmo teste já descrito e um teste de esforço máximo de 25 metros realizando palmateio. Foi notado que há diferenças importantes na velocidade da mão e na amplitude de movimento da mão na direção lateral entre as condições atada e livre e que a condição atada intensifica as assimetrias cinemáticas. / Despite swimming propulsion is still not completely understood, the effective propulsive forces may be verified, for instance, through Sanders’ model or through tethered swimming. This model has been applied, although without being evaluated deeply. Thus the main purpose of the present work was to compare the effective propulsive force calculated with Sanders’ model with the effective propulsive force measured during tethered swimming. The other purposes were: to review the effects of unsteady conditions on swimming propulsion based on studies that have compared steady and unsteady conditions; to compare the effective propulsive force obtained using two areas: the palmar surface area of the hand and the projected area of the hand; and compare the cycle rate, speed, acceleration, attack angle and range of motion of both hands between tethered and free conditions. For each purpose was developed one study. Therefore, the first one was a systematic review, in which a multiple database search was performed, and only those studies that met all eligibility criteria were included. Six studies that compared steady and unsteady conditions using physical experiments or numerical simulations were selected. These works verified the effects of one or more factors that characterise a condition as unsteady on the propulsive forces. Thus much research is necessary to understand the effect of each individual factor, as well as the effects of the combination of factors on swimming propulsion. For the second study, 13 swimmers performed one all-out 30-second sculling motion trial while the participant was tethered. Based on the kinematic data obtained through videography technique, the effective propulsive force was estimated with Sanders’ model using two reference areas: the palmar surface area of the hand and the projected area of the hand. The estimated force with the palmar surface area of the hand was approximately 21% higher than that one estimated with the projected area. According to this result and based on the literature, it is recommended to use the palmar surface area of the hand when calculating the forces. In the third study, the sample and the test were the same of the previous study, but the effective propulsive force, besides being calculated with Sanders’ model using the palmar surface area of the hand, was measured with a load cell during the test. The results indicate that Sanders’ model is not suitable for estimating propulsive forces, because the measured force was 807.7% higher than the calculated force. For the last study, the sample consisted of eight swimmers, who performed the same test described previously and one all-out 25-meter sculling motion trial. Important differences were found in hand’s speed and range of motion in the lateral direction between tethered and free conditions and that the tethered condition intensifies kinematic asymmetries.

Apesar da propulsão na natação não ser ainda completamente compreendida, as forças propulsivas efetivas podem ser verificadas, por exemplo, por meio do modelo de Sanders ou pelo teste de nado atado. Esse modelo vem sendo aplicado, embora sem ter sido avaliado de forma aprofundada. Assim, o objetivo geral do presente trabalho foi comparar as forças propulsivas efetivas calculadas com o modelo de Sanders e medidas ao longo de um teste de nado atado. Os objetivos específicos foram: revisar os efeitos das condições instáveis na propulsão na natação a partir de estudos que compararam as condições estáveis e instáveis; comparar a força propulsiva efetiva obtida usando duas áreas, a área projetada da mão e a área da superfície da palma da mão; e comparar a frequência de ciclos, a velocidade, a aceleração, o ângulo de ataque e a amplitude de movimento de ambas as mãos entre as condições atada e livre. Para cada objetivo, geral e específico, foi desenvolvido um estudo. Desse modo, o primeiro compreendeu a revisão sistemática, em que uma busca em bases de dados foi realizada, e somente aqueles que atingissem todos os critérios de elegibilidade foram incluídos. Seis trabalhos que compararam condições estáveis e instáveis usando experimentos físicos ou simulações numéricas foram selecionados. Estes verificaram os efeitos nas forças propulsivas de um ou mais fatores que caracterizam uma condição como instável. Logo, mais pesquisas são necessárias para entender o efeito de cada fator, assim como os efeitos da combinação dos fatores na propulsão. Para o segundo estudo, 13 nadadores executaram um teste de esforço máximo de 30 segundos realizando palmateio, enquanto atados à parede da piscina. A partir dos dados cinemáticos obtidos pela técnica de videogrametria, a força propulsiva efetiva foi estimada com o modelo de Sanders utilizando duas áreas de referência: a área projetada da mão e a área da superfície da palma da mão. A força estimada usando a área da superfície da palma da mão foi aproximadamente 21% maior do que a força estimada usando a área projetada. Considerando esse resultado, associado à literatura, recomenda-se usar a área da superfície da palma da mão no cálculo das forças. No terceiro estudo, a amostra e o teste foram os mesmos do anterior, porém a força propulsiva efetiva, além de ser calculada com o modelo de Sanders usando a área da superfície da palma da mão, também foi medida utilizando uma célula de carga ao longo do teste. Os resultados indicaram que o modelo de Sanders não é adequado para estimar as forças propulsivas, uma vez que a força medida foi 807,7% maior do que a força calculada. Para o último estudo, a amostra foi composta por oito nadadores que executaram o mesmo teste já descrito e um teste de esforço máximo de 25 metros realizando palmateio. Foi notado que há diferenças importantes na velocidade da mão e na amplitude de movimento da mão na direção lateral entre as condições atada e livre e que a condição atada intensifica as assimetrias cinemáticas. / Despite swimming propulsion is still not completely understood, the effective propulsive forces may be verified, for instance, through Sanders’ model or through tethered swimming. This model has been applied, although without being evaluated deeply. Thus the main purpose of the present work was to compare the effective propulsive force calculated with Sanders’ model with the effective propulsive force measured during tethered swimming. The other purposes were: to review the effects of unsteady conditions on swimming propulsion based on studies that have compared steady and unsteady conditions; to compare the effective propulsive force obtained using two areas: the palmar surface area of the hand and the projected area of the hand; and compare the cycle rate, speed, acceleration, attack angle and range of motion of both hands between tethered and free conditions. For each purpose was developed one study. Therefore, the first one was a systematic review, in which a multiple database search was performed, and only those studies that met all eligibility criteria were included. Six studies that compared steady and unsteady conditions using physical experiments or numerical simulations were selected. These works verified the effects of one or more factors that characterise a condition as unsteady on the propulsive forces. Thus much research is necessary to understand the effect of each individual factor, as well as the effects of the combination of factors on swimming propulsion. For the second study, 13 swimmers performed one all-out 30-second sculling motion trial while the participant was tethered. Based on the kinematic data obtained through videography technique, the effective propulsive force was estimated with Sanders’ model using two reference areas: the palmar surface area of the hand and the projected area of the hand. The estimated force with the palmar surface area of the hand was approximately 21% higher than that one estimated with the projected area. According to this result and based on the literature, it is recommended to use the palmar surface area of the hand when calculating the forces. In the third study, the sample and the test were the same of the previous study, but the effective propulsive force, besides being calculated with Sanders’ model using the palmar surface area of the hand, was measured with a load cell during the test. The results indicate that Sanders’ model is not suitable for estimating propulsive forces, because the measured force was 807.7% higher than the calculated force. For the last study, the sample consisted of eight swimmers, who performed the same test described previously and one all-out 25-meter sculling motion trial. Important differences were found in hand’s speed and range of motion in the lateral direction between tethered and free conditions and that the tethered condition intensifies kinematic asymmetries.

Embora muitos estudos tenham investigado a contribuição da força propulsora na velocidade de nadadores, a maioria das pesquisas se restringiu ao estilo crawl e no nado como um todo. Sendo assim, o objetivo do presente estudo foi mensurar e comparar a força propulsora e o desempenho de velocidade nos quatro estilos competitivos e verificar a relação entre elas durante o nado completo, o nado somente de pernas e o nado somente de braços em nadadores competitivos. Participaram do estudo 37 nadadores do sexo masculino com experiência competitiva de no mínimo dois anos, com idade entre 15 e 19 anos. A amostra foi dividida pelos estilos borboleta (n=9), costas (n=7), peito (n=9) e crawl (n=12). Foram medida as variáveis de força propulsora (VFP) no nado atado (NA) nas seguintes situações; força propulsora máxima de nado em 10 segundos (FPM10), força propulsora máxima de pernas em 10 segundos (FPMp), força propulsora máxima de braços em 10 segundos (FPMb), força propulsora máxima de nado em 25 segundos (FPM25) força propulsora média de nado em 25 segundos (FPm25). Também foi mensurada a velocidade nas metragens de 15 e 50 metros (V15 e V50). Cada nadador realizou os testes de força e velocidade nos principais estilos de competição. Os resultados demonstraram correlações entre as VFP com a velocidade para os quatro estilos competitivos no nado completo (entre r=0,62 e 0,97), na força propulsora de pernas nos estilos costas e crawl (r=, 0,77, 0,73 e 0,72) e para a força propulsora de braços no estilo crawl (r=0,73). O estilo peito se correlacionou de maneira moderada negativamente (r=, -0,69, -0,75, -0,76 e -0,77) com a FPM10, FPM25, FPM25 e FPm25. Conclui-se que a força propulsiva apresentou relação com a velocidade nos quatro estilos competitivos e que tal relação é melhor no nado completo quando comparada aos membros inferiores e superiores / Although many studies have investigated the contribution of propulsive force in speed of swimmers, most studies has been restricted to crawl and complete swimming. So, the objective of this study was to measure and compare the propulsive force and speed performance on all four competitive strokes and the relation between them during complete swimming, propulsive force of the legs and of the arms. The study included 37 male swimmers competitive with at least two years, with ages between 15 and 19 years old. The sample was divided by styles butterfly (n = 9), back (n = 7), breast (n = 9) and crawl (n = 12). We analyze the propulsive force variables (VFP) in tethered swimming (NA) in situations: maximum propulsive force of swimming in 10 seconds (FPM10) maximum propulsive force of legs in 10 seconds (FPMp), maximum propulsive force of arms in 10 seconds (FPMb), maximum propulsive force of swimming in 25 seconds (FPM25) mean propulsive force of swimming in 25 seconds (FPm25). Also the speed was measured at distances of 15 and 50 meters (V15 and V50). Each swimmer performed the tests of strength and speed in the main styles of competition. The results showed correlations between VFP with speed for the four competitive swimming in complete swimming (between r = 0.62 and 0.97), in the propulsive force of legs in the back and crawl styles (r = 0.77, 0.73 and 0.72) and the propulsive force of arms in the crawl (r = 0.73). The breaststroke showed moderate negative correlation (r = -0.69, -0.75, -0.76 and -0.77) with FPM10, FPM25, and FPM25 FPm25. It is concluded that the propulsive force was related to the speed in four competitive and that this relationship is better in comparison to the complete swimming upper and lower limbs