Animais que nadam ou voam apresentam uma coordenação de movimentos similar que garante uma interação ótima de seus corpos com o escoamento gerando máxima eficiência propulsiva devido a interação dos vórtices liberados. O grupamento adimensional da mecânica dos fluidos que avalia esta coordenação é o número de Strouhal. Este estudo visa verificar se seres humanos seriam capazes de utilizar desta coordenação para nadar de forma mais rápida e eficiente. Para isso, foram analisadas as influencias antropométricas, de habilidade, desempenho, sexo e idade na possível utilização desta coordenação. Foram filmados 144 participantes de ambos os sexos, entre 12 e 53 anos e diferentes níveis de habilidade, enquanto nadavam crawl em máxima velocidade de forma livre, com limitação de velocidade e apenas com ação de pernas. Estes dados permitiram avaliar as condições do escoamento, o arrasto, o índice de coordenação, o número de Strouhal e a coordenação entre membros dos participantes. Embora as diferenças entre sexos e idades já reportadas na literatura a respeito do índice de coordenação e do arrasto tenham sido confirmadas, estas características parecem não afetar a coordenação entre membros e o número de Strouhal de forma a não influenciar o possível mecanismo propulsivo relacionado à interação dos vórtices. Nadadores mais habilidosos parecem tentar coordenar seus nados em um valor de Strouhal de aproximadamente 0,5, com um número fixo de pernadas dentro dos ciclos de braçadas e com movimentos de braços e pernas sincronizados. Esta coordenação constante parece privilegiar a ocorrência da finalização de uma pernada durante uma fase propulsiva crítica da braçada sustentando a possibilidade da interação das ações propulsivas. Quando submetidos a uma condição com limitação de velocidade os nadadores mais habilidosos buscaram alterar suas técnicas. Eles apresentaram maior amplitude de pernada, porém não foi possível determinar se isso ocorreu devido ao maior arrasto ou a uma tentativa de aumentar o número de Strouhal. O mesmo aumento da amplitude de pernada também foi observado para as condições com apenas propulsão de pernas, no entanto, para este caso, nadadores de todos os níveis identificaram a necessidade de alterar suas técnicas de pernadas. Estes resultados parecem sugerir que o aproveitamento da interação com vórtices não ocorreria em baixas velocidades e que apenas os nadadores mais habilidosos identificam a coordenação necessária para cada situação. Desta forma, o desempenho e experiência do nadador parecem constituir restritores para o aproveitamento da interação com vórtices. No entanto a partir de um determinado valor de número de Froude (velocidade normalizada pela raiz quadrada do produto entre estatura e a aceleração da gravidade), apenas a habilidade do nadador parece interferir nesta coordenação. O arrasto e as características antropométricas parecem não influenciar o número de Strouhal ou a coordenação entre membros / Flying and swimming animals presents a similar movement coordination that insure a optimal interaction between their bodies and the flow. This coordination generate high propulsive efficiency due to the interaction between shedding vortex. The dimensionless group used in fluid mechanics to evaluate this phenomenon is Strouhal number. This study aims to verify if the human beings are able to use this coordination to swim in a faster and more efficient way. For this purpose we analyzed the influence of anthropometric characteristics, ability, performance, sex and age in the possible use of the coordination mentioned above. 144 subjects of both sex, age between 12 and 53 years, and different ability levels were filmed while they swan front crawl in maximal velocity in three different conditions: free swimming, with velocity limitation and using legs action only. These data allowed evaluating the flow conditions, the drag force, the index of coordination, the Strouhal number and the coordination between limbs. Although differences between sex and age related to Index of coordination and drag reported previously have been confirmed, these characteristics seem not to affect the coordination between limbs and Strouhal number, in such a way, that the possible vortex interaction\'s propulsive mechanism would not be affected by sex and age. The most skilled swimmers seem to try to coordinate their movements to reach a Strouhal number about 0,5; with a fixed number of kick beats per stroke; and with a synchronized coordination between arms and legs. This coordination seems to lead to an occurrence of the ending of the kick beat in a critical propulsive phase of the stroke, which supports the possibility that there is an interaction between the propulsive actions of arms and legs. When the swimmers are exposed to a condition with velocity limitation, the most skilled of them tried to change their techniques. They raised their kick amplitude, however, it was not possible to determine if this raise happened due to the either higher drag force or to an attempt to raise the Strouhal number. The same kick amplitude raise was also observed on the legs propulsion condition, however, in this case, all swimmers were able to identify the need of change their techniques. These results suggest that the use of the interaction between vortex would not occur in low velocities, moreover, only the most skilled swimmers are able to identify the best coordination for each condition. In this way, the swimmer\'s performance and experience seem to be constraint for the use of the interaction between vortex. Nonetheless, since a Froude (V.(gl)-0.5) threshold was reached, only the swimmer\'s ability seems to affect this coordination. The drag and anthropometric characteristics seem not to affect Strouhal number or the limbs\' coordination
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-15082017-105930 |
| Date | 25 May 2017 |
| Creators | Resende, Bruno Mezencio Leal |
| Contributors | Serrão, Julio Cerca |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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