Faixas aerodinâmicas para corredores fundistas?

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Essa semana li uma reportagem no MundoTri sobre faixas aerodinâmicas desenvolvidas pela empresa Nike para melhorar a aerodinâmica da pele de corredores fundistas. Na foto que ilustra a matéria, Galen Rupp, fundista americano nas olimpíadas, ostenta as faixas, que se assemelham ao tal do kinesiotape, pelo menos na aparência. Mas uma foto ampliada mostra que as faixas possuem pequenas estruturas em relevo.

Finalmente há um tema relacionado ao esporte sobre o qual eu tenho alguma propriedade para falar. Sou engenheiro mecânico com doutorado em engenharia aeroespacial no tema geral da mecânica dos fluidos e mais especificamente turbulência. E o objetivo dessas faixas é justamente diminuir o arrasto aerodinâmico causado pelo escoamento do ar em torno do corpo do atleta enquanto ele corre. Esse arrasto aerodinâmico é a força que se opõe ao movimento do corpo quando ele se desloca no meio, ou a força necessária para manter um objeto imóvel dentro de um meio que se desloca. Tudo depende do ponto de referência. Enfim, o negócio é que arrasto aerodinâmico atrapalha.

Inicialmente fiquei bastante cético ao ler a reportagem. A força de arrasto aerodinâmico precisa ser medida ou calculada. Para situações bem simples ela pode ser calculada com papel e caneta, conhecimento de física e cálculo diferencial e integral. Mas para a vasta maioria das situações práticas tem que ser medida experimentalmente ou calculada numericamente através de simulações. O arrasto incorpora duas contribuições importantes: arrasto de forma, causado pela distribuição de pressão em torno do objeto, e arrasto por atrito, causado pela tendência do fluido “grudar” no objeto. Imagine arrastar uma placa flutuante sobre uma superfície de água e depois sobre uma superfície de mel. Mel é muito mais “grudento”. O termo técnico que usamos para nos referir a essa propriedade do fluido é conhecido como viscosidade.

Escoamentos de uma forma geral podem ser de natureza laminar ou turbulenta. O escoamento turbulento tem natureza caótica, é desorganizado e bom para misturar coisas. Como a água dentro de uma máquina de lavar roupa. Isso é turbulência. Já o escoamento laminar é organizado, bem previsível e comportado. Não é bom para misturar coisas. Quase todos os escoamentos que encontramos no nosso dia-a-dia são turbulentos.

O ar que está diretamente em contato com a pele e na vizinhança imediata do fundista forma algo conhecido como camada limite. Dizemos que a camada limite permanece “colada” se o fluido contorna o objeto de forma organizada e dizemos que a camada limite “descola” quando forma-se uma esteira atrás do objeto, que é geralmente turbulenta. Um escoamento com camada limite colada gera menor arrasto de forma, pois a diferença de pressão entre a parte anterior e posterior é pequena. Isso é algo desejável.

Desenho esquemático mostrando a diferença entre uma camada limite colada e descolada.
Desenho esquemático mostrando a diferença entre uma camada limite colada e descolada.

Mesmo em um escoamento considerado turbulento, a tal da camada limite pode ser laminar. E no caso do nosso fundista é provável que seja. O interessante é que uma camada limite laminar oferece menor arrasto por atrito, mas tem uma maior tendência a descolar do que uma camada limite turbulenta. Portanto é interessante promover uma camada limite turbulenta, mesmo que ela ofereça maior arrasto por atrito, pois o fato de permanecer colada compensa esse atrito adicional pela redução do arrasto de forma. Perde-se um pouco de uma lado, mas o ganho pelo outro lado compensa.

É justamente isso que as pequenas estruturas vistas nas faixas são projetadas para fazer: transformar a camada limite laminar em turbulenta. Isso tudo faz sentido do ponto de vista teórico. Mas eu questiono a efetividade das faixas por alguns motivos:

1- De forma simplificada, o arrasto de forma, principal contribuinte para o arrasto total, vai ser dado pela diferença de pressão entre a parte frontal e posterior do fundista multiplicada pela área frontal. Mesmo que as faixas contribuam para diminuir a diferença de pressão, talvez um corte de cabelo ou uma roupa mais colada tenha um efeito maior sobre o arrasto de forma pela redução da área frontal.

2-O efeito das faixas aerodinâmicas é muito pequeno quando comparado a correr atrás de outro atleta.

3-O fabricante não divulgou nenhum resultado dos testes realizados em túnel de vento.

Tenho fortes suspeitas que o maior efeito dessas faixas aerodinâmicas será do tipo placebo. Tem gente que vai achar que não consegue correr sem. E a Nike agradece.

PS: Meu colega Leonardo Alves sugeriu descrever a camada limite como a região onde o fluido e superfície “grudam” um no outro. A título de esclarecimento, o conceito de camada limite é relativamente recente, e só foi formulada em 1904 por Ludwig Prandtl.

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