Simulação Computacional aplicada ao Esporte


Já pensou em utilizar a simulação computacional para fazer análises e melhorar o desempenho no esporte? Há mais de 10 anos o engenheiro aeroespacial da Honeywell, Barry Bixler, pensou em unir simulação e esporte e utilizou a Dinâmica dos Fluidos (CFD) em seu tempo livre para analisar o padrão de fluxo em torno dos braços dos nadadores. As equipes de natação perceberam o potencial dos estudos de Bixler e passaram a aplicar as orientações dele para melhorar o desempenho dos atletas.

Desde então, a simulação computacional vem ganhando espaço aos poucos nesta área e passou a ser aplicada gradualmente de diferentes formas no esporte para melhorar o desempenho dos atletas, assegurar o conforto e reduzir os riscos de lesões. Isso acontece porque esta tecnologia permite prever o comportamento de um dispositivo ou de um atleta ou um sistema que compreenda o atleta, dispositivos e equipamentos sobre condições específicas.

Nesta imagem é possível verificar que um carro ao seguir de perto um ciclista literalmente empurra o atleta para frente

Nesta imagem é possível verificar que um carro ao seguir de perto um ciclista literalmente empurra o atleta para frente

Simulação no Esporte
Para prever o comportamento destes modelos, a tecnologia resolve equações fundamentais, como a conservação da massa, conservação de energia, a segunda lei de Newton ou lei da elasticidade de Hooke para calcular grandezas como velocidade, pressão, stress, deformação etc. Mesmo os modelos mais simples podem fornecer informações interessantes sobre o sistema composto por atleta, equipamentos e meio circundante.

Através de modelagem baseada em computador, é possível determinar e entender como diferentes parâmetros podem impactar no desempenho atlético, ou minimizar ou amplificar uma lesão. Ao analisar e prever as consequências destas modificações, faz com que os projetistas de equipamentos possam selecionar o melhor conjunto de condições para otimizar o desempenho e reduzir a lesão. Além disso, os fabricantes de produtos esportivos podem lançar esses bens melhorados no mercado mais rapidamente e a um custo menor.

Investigação do impacto de uma bola em uma raquete de tênis utilizando recursos computacionais

Investigação do impacto de uma bola em uma raquete de tênis utilizando recursos computacionais

Valor da Simulação de Engenharia no Esporte
Para entender melhor qual a importância e o impacto destas ferramentas no esporte, o paper “Dramatic Changes in Sports: The Contribution of Engineering Simulation” aponta como três diferentes especialistas apontam as contribuições que a simulação de engenharia tem feito e pode fazer aos mais diferentes esportes, seja de alto rendimento ou não.

Com o objetivo de tornar estes modelos computacionais cada vez mais fiéis ao mundo real, há um movimento no sentido de criar e testar modelos cada vez mais avançados e prever o comportamento destes no mundo real. Também adicionam novas capacidades para abranger mais do ambiente circundante, aumentar a fidelidade dos modelos e incorporar combinações baseadas em um sistema composto por atleta, produto e ambiente.

A simulação já é aplicada – ocasionalmente e às vezes sistematicamente – em diferentes esportes e tem trazido ganhos significativos seja no rendimento ou mesmo no conforto. Também permite realizar análises de itens isolados bem como de sistemas completos e complexos, levando a um estudo mais profundo e detalhado. Isso se faz importante no caso do ciclismo, que possui dois principais parâmetros de desempenho do atleta: aerodinâmica e o peso.

Pequenas modificações de componentes pode ter um grande impacto do arrasto, e, consequentemente, no desempenho do atleta

Pequenas modificações de componentes pode ter um grande impacto
do arrasto, e, consequentemente, no desempenho do atleta

A redução do peso da bicicleta pode ser conseguida, sem comprometer a resistência ao vento, por meio da variação da geometria dos diferentes componentes por meio do uso de novos materiais, como os compósitos. Ao mesmo tempo, a posição e o conforto do atleta e o formato dos componentes da bicicleta são determinantes para o desempenho. Porém, é importante destacar que para melhorar o rendimento geral, além de otimizar cada subsistema, é importante entender que o resultado final depende da interação do sistema inteiro, por isso, é essencial o desempenho do sistema como um todo, em vez de otimizar cada componente isoladamente.

Além do ciclismo, também é possível identificar contribuições significativas do uso da simulação computacional na natação, vela e remo, golf, esportes de inverno. Também nos equipamentos de proteção e roupas dos atletas pode-se perceber um avanço significativo. Para entender melhor como os estudiosos e especialistas estão utilizando a simulação em diferentes áreas esportivas, baixe o paper: “Dramatic Changes in Sports: The Contribution of Engineering Simulation”.

É importante destacar que a experiência com simulação de engenharia provou que nem sempre é necessário desenvolver os modelos mais avançados e complexos para obter conhecimentos muito valiosos. Para os modelos relativamente simples, que incluem os parâmetros físicos, podem rapidamente fornecer vantagens interessantes. Ao construir modelos simplificados, os designers podem adicionar novos parâmetros, nova física e novos componentes para proporcionar mais conhecimento para melhorar o desempenho atlético, garantir a confiabilidade e a operação na área esportiva.

Fonte:
Joining the Olympics…

Webinars
Com o objetivo de apresentar a importância da modelagem no setor esportivo, a ESSS oferece o webinar Melhorando o Desempenho Esportivo com Simulação sobre o tema. Assista ao webinar aqui.


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