Artigo Científico Aplicando Matemática e Física no Wakeboard

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1 Artigo Científico Aplicando Matemática e Física no Wakeboard Artur Pinto dos Santos Neto¹ ¹Instituto Federal Rio Grande do Sul- campus Osório (IFRS) Brasil arturpintoneto@yahoo.com Este artigo abordará sobre as relações do conteúdo de Física e Matemática com o Wakeboard. Eu escolhi este assunto pois já tive a oportunidade de praticar e,como praticante, resolvi fazer sobre algum esporte náutico desta categoria pois tinha concepção de que teria muita Matemática e consequentemente Física.

2 1. Primeiramente, o wakeboard é uma mistura de esqui e surf, uma espécie de snowboard na água. Porém, sem esquis duplos, usa-se somente uma única prancha, muito semelhantes a de surf tradicional. A prancha deve estar de acordo com o peso e o tamanho do atleta. Porém, geralmente as medidas são: 1,35m de comprimento, 45cm de largura e sua espessura é de 1cm. Ela é ideal para a prática do desporto e possibilita uma maior velocidade e aproveitamento nas manobras. Tabela 1. Pranchas adequadas à massa: Tamanho da Prancha (em cm) Massa do praticante (em kg) 132 e 134 Até e 136 Até e 138 Até e 140 Acima de e 142 Acima de e 144 Acima de 100 Na prancha existe três quilhas, e a composição das quilhas tem influência nas manobras. Quilhas centrais funcionam como eixo para manobras de rotação e quilhas paralelas proporcionam estabilidade tanto no salto como na aterrissagem. O tamanho delas também tem influência, em geral quanto maior a superfície, melhor ela trava a prancha na água. Uma quilha alta com base curta é aproximadamente o mesmo que uma quilha curta com base longa, porque elas têm uma área de superfície em quantidades similares. Atualmente, a tendência é utilizar as quilhas paralelas com bases longas e com pouca altura. Normalmente, as quilhas seguem o padrão internacional da altura (h) medida em polegadas (cada polegada =~ 2,54cm) e a distância entre os furos para fixá-las na prancha é o padrão de 3" (aproximadamente 7cm). Elas são responsáveis por uma hidrodinâmica de maior tração com a água, aproximação com a onda, com cavada continua. Significando mais velocidade na hora de saltar, pois o fluxo de água se direciona para a rabeta. Contém também uma corda, que é o elo entre o barco e o atleta. Ela não pode ser elástica, pois faz o atleta perder o equilíbrio enquanto está no ar. Quanto mais rígida ela for, melhor. A medida varia entre 15 e 19 metros, quanto maior

3 2. a distância entre o atleta e o barco, maior é o tempo que o wakeboarder ficará no ar. O barco deve ter um motor que mantenha a velocidade e que ande em linha reta, além disso deve estar pesado, assim fará uma maior onda e facilitará o atleta. Durante a prática do wakeboard, necessita-se fazer uma certa força sobre a corda que é puxada pela lancha para se manter de pé. Calculando com base em médias, podemos desvendar quanta força precisamos impor sobre a corda. F=m.a. F=80.(23m/s)/60s F=80. 0,4 F= 32 J Existem diversos fatores onde encontramos conceitos e princípios da física e matemática, que são aplicados no wakeboard. O centro de gravidade é o ponto médio no peso de um objeto. A manipulação do centro de gravidade durante a prática de wakeboard afeta a velocidade com que você entra na onda e a altura do seu salto. Também pode mudar com o ângulo da prancha. A flutuação da prancha é a capacidade que ela tem de flutuar relacionada ao peso. A água abaixo da prancha de wakeboard é mais densa do que a própria prancha; Quando o esquiador está sobre a prancha, rebocado pela lancha em alta velocidade, a tensão da superfície faz com que as moléculas de água permaneçam juntas formando uma espécie de lençol, onde implica na formação da onda, ou como a prancha se desenvolve durante a prática do wake. É por isso que necessita-se de uma alta velocidade da lancha para poder ter estabilidade com a prancha; A Terceira Lei de Newton explica que para cada ação, existe uma reação igual e oposta. Então, no momento em que o esquiador se inclina para trás e dobra

4 3. os joelhos na prancha, ocasiona na transformação do ângulo da prancha, consequentemente aumentando a velocidade, sendo suficiente para se aplicar os saltos e manobras. O que também influencia muito no desempenho do wakeboard é a tensão da sua corda. Tensão é uma força de reação diretamente relacionada à força aplicada na corda. Assim, quanto mais você puxar a corda, mais alta será a tensão e mais força a corda exercerá sobre você. Então para manter sua prancha flutuando, você precisa da tensão da corda para agir contra o peso da gravidade e impedir que você afunde passando pela superfície de tensão da água. Quando você se inclina, isso resulta com que a corda estique um pouco mais, então você aplica mais força à corda, e simultaneamente, ela aplicará mais força em você, tendo como consequência uma velocidade extra, que você pode usar para conseguir mais energia para as manobras e saltos. Figura 1. Salto

5 4. Centro de Massa No Wakeboard é aplicado o centro de massa, que nada mais é do que um sistema de dois pontos materiais, ao ponto que divide a distância entre esses pontos materiais dados em segmentos inversamente proporcionais às massas dos mesmos. Com todos os componentes podemos calcular o centro de massa da seguinte forma: Centro de Massa de um Wakeboarder de 1,70 m de altura e de 50 kg, de pé: CM= (XH.MH+ XP.MP)/MH+MP CM= (1, ,50)/52,5 CM= 85/52,5 CM= 1,6 m Onde... CM=Centro de massa XH=Altura do homem MH=Massa do homem XP=Altura da prancha MP=Massa da prancha Quando inclinado ele diminui o contato com o vento e acaba tendo mais aerodinâmica, consequentemente, tendo mais velocidade. Centro de massa quando inclinado: CM=( ,50)/50+2,50 CM=50/52,5 CM= 0,9 m

6 5. Centro de Massa de uma quilha: Centro de Massa de um retângulo(representando simbolicamente a prancha):

7 6. A prancha tem formato retangular com as pontas arredondadas, assemelhando-se a uma figura geométrica. A partir de suas medidas como massa e altura, calcula-se o tamanho adequado da prancha a ser utilizada. Exemplo: Uma pessoa que pesa 55 kg, tem que usar uma prancha de 1 centímetro de espessura, 1,32 metros de comprimento e 42 centímetros de largura. Obtendo as medidas de uma prancha, podemos calcular aproximadamente sua área e seu perímetro: Área: a=b x h a=0,45 x 1,35 a=0,60 m Perímetro: p=b+h+b+h p=0,45+1,35+0,45+1,35 p=3,60 m

8 7. Figura 2. Identificando Aplicações Na prática.. Incline-se para trás e em direção ao centro da prancha para diminuir seu centro de gravidade. Com este movimento, a tensão da corda é aumentada, resultando em velocidade adicional ao saltar. Antes atingir a onda, levante-se devagar. Dobre os joelhos e vá cortando lentamente até a onda, mantendo a corda tensa. Este movimento ajuda a pular sobre a onda e a corda, por sua vez, lhe puxará para a frente. O wakeboard é dependente de algo que o puxe, então, sem a lancha ou barco, não existiria o wakeboard. A lancha também consiste em diversos fatores onde encontramos relação pura com a física. Ela contém um mecanismo a jato, onde um impulsor empurra uma grande quantidade de água debaixo da lancha por meio de uma hélice na parte traseira que cria uma poderosa corrente sobre a água, e essa corrente empurra novamente a lancha gerando o movimento do mesmo.

9 A partir desta afirmação, podemos perceber que nisto ocorre uma manifestação prática da Terceira Lei de Newton, onde: ''Toda ação provoca uma reação de igual intensidade, mesma direção e em sentido contrário''. Ao mudar a direção da lancha, cabos conectados a direção rodam a hélice na parte traseira, mudando então, a direção da "reação igual e oposta". Com uma lancha na velocidade de 85 km/h e uma pessoa com essas medidas, a mesma pode saltar no máximo 2 metros de altura e chegar a uma velocidade de no máximo 70 km/h. Figura 3. Atuação da Gravidade

10 8. Referências [1] novembro/2011 [2] novembro/2011 [3] novembro/2011