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A Engenharia e o Desporto
Como podem os materiais utilizados alterar
os resultados?
Equipa MMM517:
Ana Dulce de Meneses Machado Silva EM10151
Diana Beatriz Ferreira Barbosa EMT10019
Diogo Manuel da Costa Pacheco EMT10021
João Pedro Açoreira Teixeira EMT10041
Sara Luísa Matias Alves da Silva EMT10020
Vasco Daniel Quelhas de Sousa Marques Branco EM10099
Supervisor:
Professora Doutora Teresa Duarte
Monitor:
Luís Guimarães
Outubro de 2010
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 2
Resumo
Da construção rudimentar da antiguidade aos processos de fabrico e materiais
mais desenvolvidos da actualidade, e bem assim o seu reflexo nos resultados
desportivos, poderiam ser as referências-chave que enformam o presente relatório,
concernente à Unidade Curricular Projecto FEUP.
Pretende-se que, a partir do conteúdo desta peça, possam tirar-se ilações e
adquirir um conhecimento generalizado sobre a história de diversos desportos,
naturalmente associada ao desenvolvimento dos equipamentos necessários à prática
de actividades físicas. Por outro lado, visa-se a sensibilização do leitor para a
obrigatoriedade de buscar persistentemente novas soluções, evidenciando que, na
falta de engenho imediato e dirigido à situação concreta, deve o Homem indagar,
investigar e experimentar.
Em simultâneo, este relatório explicita com detalhe a influência dos materiais
nos resultados desportivos, tendo em conta que era esse o problema fulcral do
trabalho proposto.
Integra também uma listagem de anexos que, demonstrando uma pesquisa
mais activa, permitem cotejar a matéria textual apresentada com as opiniões de
verdadeiros praticantes das modalidades tratadas.
Ponderando ainda que o Projecto FEUP assume a natureza de factor
estimulante da integração dos estudantes na sua nova universidade, procurou-se que
este trabalho pudesse, na medida do possível, elucidar os interessados a propósito
deste grande tema, A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados
alterar os resultados?.
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 3
Índice
Introdução........................................................................................................................5
1. Kayaks
1.1. História...........................................................................................................6
1.2. Evolução.........................................................................................................7
1.3. Rendimento de atletas em função do material constituinte do equipamento
utilizado............................................................................................................................8
2. Pranchas de surf
2.1. História.........................................................................................................10
2.2. Evolução.......................................................................................................12
2.3. Rendimento de atletas em função do material constituinte do equipamento
utilizado..........................................................................................................................13
3. Bolas de futebol
3.1. História.........................................................................................................19
3.2. Evolução.......................................................................................................22
3.3. Rendimento de atletas em função do material constituinte do equipamento
utilizado..........................................................................................................................25
4. Fatos de natação
4.1. História.........................................................................................................27
4.2. Evolução.......................................................................................................28
4.3. Rendimento de atletas em função do material constituinte do equipamento
utilizado..........................................................................................................................30
5. Sapatilhas de desporto
5.1. História.........................................................................................................31
5.2. Evolução.......................................................................................................33
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 4
5.3. Rendimento de atletas em função do material constituinte do equipamento
utilizado..........................................................................................................................36
6. Bicicletas
6.1. História........................................................................................................38
6.2. Evolução.......................................................................................................39
6.3. Rendimento de atletas em função do material constituinte do equipamento
utilizado..........................................................................................................................39
Conclusão.......................................................................................................................43
Glossário.........................................................................................................................44
Referências das imagens................................................................................................46
Referências bibliográficas...............................................................................................48
Anexo I............................................................................................................................54
Anexo II...........................................................................................................................57
Anexo III..........................................................................................................................58
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 5
Introdução
No âmbito da Unidade Curricular Projecto FEUP, foi-nos proposta a realização
de um relatório que abordasse o seguinte tema/problema: A Engenharia e o Desporto:
Como podem os materiais utilizados alterar os resultados?. Posto isto, partiu-se para
uma investigação sobre equipamentos desportivos que, pelos materiais constituintes,
se considerou a priori que pudessem influenciar de algum modo os resultados dos
atletas de alta competição. Revelaram-se mais interessantes, de entre uma panóplia
abrangente, os kayaks, as pranchas de surf, a bola de futebol, os fatos de natação, as
sapatilhas de desporto e as bicicletas. Sendo o nosso principal objectivo provar que os
materiais que compõem estes equipamentos são de facto decisivos na obtenção de
melhores resultados, apresentaremos uma sustentação teórica elaborada segundo
uma matriz que referencia os seguintes tópicos: história e evolução até ao estado de
arte, rendimento dos atletas da modalidade a que o dispositivo está associado, recolha
de opiniões destes e, pontualmente, a experiência e o sucesso de empresas nacionais
que se destacam enquanto melhores produtoras do mundo.
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 6
1. Kayaks
1.1. História
Se para uns os kayaks são instrumento de lazer, turismo e aventura, para os
atletas de alta competição funcionam como equipamento fundamental na obtenção
dos melhores resultados. É essencialmente no âmbito das aplicações desportivas que
incide a presente pesquisa, com vista a entender de que modo os materiais que
constituem estas embarcações auxiliam os desportistas no alcance de níveis de
exigência cada vez mais elevados.
Os kayaks, “bote de caçador”, surgiram na Gronelândia há 3000 anos, quando
os Inuits (esquimós) sentiram necessidade de procurar no mar alimentos para
sustentar as suas famílias. Munidos de instrumentos e materiais rudimentares,
desenvolveram simples embarcações de pequenas dimensões que, pela sua agilidade,
lhes facilitavam a caça e pesca. Estas eram feitas de madeira leve ou de peles de
animais costuradas com tendões sobre uma estrutura de osso flexível de baleia. Para
as impermeabilizar submergiam-nas, a gordura de baleia servia de calafeto e, para
assegurar e aumentar a flutuabilidade, enchiam bexigas de foca e introduziam-nas
junto à proa e popa.
As embarcações mais pequenas actuavam como elemento exclusivamente
furtivo, mas o povo esquimó apercebeu-se que elas poderiam percorrer grandes
distâncias; surgiram assim os kayaks maiores, designados uniaques, nos quais eram
transportadas as famílias e todos os seus bens e mantimentos; algumas destas
barquetas tinham mais de 18 metros.
Só em meados do século XIX chegaram à Europa os primeiros kayaks na forma
de botes com laterais insufláveis e segundo um conceito muito diferente das suas
funcionalidades ancestrais: deixaram de ser usados como instrumento de caça e
passaram a fazer parte de expedições, actividades turísticas, de lazer e desportivas; a
canoagem tornou-se modalidade olímpica em 1936. [1][2][3][4]
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 7
1.2. Evolução
Como já havia sido referido, inicialmente os kayaks eram estruturas de madeira
leve ou de osso de baleia revestido a peles de animais, tinham como dispositivo de
isolamento a gordura e de flutuabilidade as bexigas de foca, conforme pode observar-
se na Figura 1. Depois passaram a ser semi-rígidos, com uma base de madeira e
laterais insufláveis de borracha. Mais tarde, nos anos 50 do século XX, surgiram os
rígidos de fibra de vidro. Porém, cerca de 1980, o plástico polietileno[de média
densidade surgiu como alternativa porque, apesar de tornar as embarcações 20% mais
pesadas, o preço revelava-se bastante mais convidativo. Com a evolução dos
equipamentos em razão dos modernos tipos de materiais, como o polietileno, o
polipropileno, as fibras de vidro e de carbono e o kevlar, nasceram novos formatos de
kayaks e pagaias, bem como novas técnicas de remo e controle do aparelho. Na Figura
2 apresenta-se um kayak produzido em fibra de carbono, espelhando a evolução
sofrida pelo equipamento desde as rudimentares barquetas até aos nossos dias.
Os materiais de fabrico destas embarcações são variáveis consoante a sua
aplicação. Os kayaks de surf são, por norma, integralmente feitos de fibra de vidro. Por
sua vez, o kevlar representa o mais avançado material usado no fabrico de kayaks por
ser super-resistente e leve. No que concerne aos barcos insufláveis, realça-se a sua
surpreendente capacidade para suportarem os impactos sem sofrerem danos de
maior, tal como acontece com os kayaks de plástico fabricados por rotomoldagem.
[5][6][7][8]
Figura 2 (2) - Kayak de surf em fibra de carbono. Figura 1 (1) -Kayak tradicional.
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 8
1.3. Rendimento de atletas em função do material
constituinte do equipamento utilizado.
Existem vários tipos de kayaks: de velocidade, rafting, slalom, pólo, maratona e
de mar. A selecção dos materiais utilizados na construção destes aparelhos é feita em
função da modalidade. A concepção de kayaks em madeira, frequentemente utilizados
como embarcações de turismo, prima pela durabilidade; no entanto, a hidrodinâmica
fica um pouco aquém das exigências de competição, dado que é bastante trabalhoso
esculpir neste material. Os kayaks de borracha ou insufláveis destinam-se à canoagem
de recreio, em águas calmas, para passeio e lazer, visto que são demasiado lentos;
embora tendo peso reduzido, não cumprem a forma hidrodinâmica, pelo que a sua
condução é pouco acessível. Por outro lado, quando fabricados em plástico ou noutros
dos seus compósitos derivados, tornam-se muito versáteis, graças à sua elevada
resistência ao impacto e a uma durabilidade assinalável; são apenas inadequados para
competições em águas lisas, devido ao seu reduzido nível de deslizamento e ao seu
maior peso, facto que constitui uma desvantagem desportiva. A fibra de vidro veio
permitir a criação de kayaks com design de casco hidrodinâmico, preparados para
competir em águas lisas, cuja reparação no caso de embate é bastante rápida. Por sua
vez, a construção de embarcações em fibra de carbono ou kevlar revelou-se decisiva
nas competições devido às suas características muito particulares; na verdade, o
carbono associa a rigidez a um peso mínimo, o que torna a canoa muito eficaz em
competições de velocidade; e o kevlar, portador de notável flexibilidade, torna o casco
mais resistente aos impactos, o que pode tornar-se crucial em provas de rafting. Como
ambos os materiais oferecem variadíssimas vantagens, as produtoras de kayaks
geralmente associam-nos, extraindo as melhores qualidades de cada um.
A Nelo Kayaks é uma empresa nacional que detém o título de produtora dos
melhores kayaks do mundo, sendo da predilecção de atletas olímpicos pela altíssima
performance manifestada pelos seus equipamentos. Elaborou-se uma síntese de
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alguns dos materiais utilizados pela empresa na produção dos seus barcos, quer sejam
de turismo ou de competição. [10][11]
F-Carbon Foam Epoxy Vacuum Heat Cured
Esta construção já provou o seu potencial anteriormente e tornou-se uma das
mais populares. É extremamente resistente e dura, logo é excelente para treino e
competição em pista.
G-Extra Carbon Foam Epoxy Vacuum Heat Cured
Construção de gama alta, preparada para alta performance.
SCS-Solid Composite System
Este sistema foi concebido pela M.A.R. Kayaks para produzir barcos tão sólidos
como os compósitos podem ser. A excelente performance deve-se à sua extrema
rigidez.
E-Carbon/Kevlar Honeycomb Vacuum Heat Cured
Esta construção é específica para a competição em provas de maratona e kayak
de mar, sendo as suas principais características a leveza e a dureza.
WWR-Carbon/Kevlar Epoxy Vacuum
Esta construção, concebida para a descida de rios, treinos de maratona e kayak
de mar, tem como especificidades principais a dureza e a resistência ao impacto.
A1-Fiberglass Polyester
Esta é a construção básica, criada como opção económica para barcos de
turismo e aprendizagem.
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Na ausência de um estudo científico que comparasse o comportamento de
kayaks de proveniências distintas, pretendeu provar-se a eficiência dos materiais,
recorrendo aos tempos dos atletas campeões do mundo, na expectativa de verificar
que estes diminuem ao longo das competições desportivas. Contudo, a análise dos
resultados dos desportistas medalhados nas sucessivas edições dos Campeonatos do
Mundo de Canoagem até ao ano de 2010, não se revelou conclusiva, o que é explicado
pelo elevado número de factores envolvidos não directamente relacionados, como
equipamento ou material de que é feito o kayak. Tornou-se assim fundamental
seleccionar algumas opiniões de praticantes destas modalidades, presentes em blogs
desportivos, para perceber se realmente essa influência é notória. Para consultar os
pareceres dos atletas, deverá recorrer-se ao Anexo I.
2. Pranchas de surf
2.1. Vertente histórica
O surf é um desporto marítimo que consiste em executar manobras com graus de
dificuldade variável em cima de uma prancha, tentando acompanhar de forma
harmoniosa a movimentação das ondas; tem vindo a coleccionar cada vez mais
adeptos e praticantes, estando em constante evolução.
A origem do surf é controversa: peruanos e polinésios reclamam-se precursores
do desporto, ainda que as suas motivações possam ter assumido naturezas diferentes.
Uma das teorias mais difundidas sustenta que o surf terá nascido há cerca de
450 anos, na ilha peruana de Uros, por via das circunstâncias, já que as actividades
piscatórias constituíam um dos principais meios de sobrevivência dos nativos, o que os
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 11
sujeitava a lançarem-se ao mar com regularidade para garantirem o seu peixe,
regressando a terra flutuando sobre os seus barcos rudimentares.
A necessidade aguça o engenho.
No entanto, foi nas Ilhas Polinésias, nomeadamente no Hawai, que esta prática
desportiva (He’e Nalu) se desenvolveu; nesta região, o surf já não era apenas encarado
como forma de assegurar alimento e produtos marinhos para posteriormente
comercializar, mas começava também a assumir-se como actividade de lazer.
Na Figura 3 podem observar-se praticantes de He’e Nalu (denominação do surf
por parte dos hawaianos), prestando uma homenagem à natureza, nomeadamente ao
mar. [12] a [31]
Figura 3(3)- He’e Nalu: o surf como tributo ao oceano.
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2.2. Evolução
Há cerca de 450 anos, nos primórdios do surf (embora para fins não competitivos,
mas como meio de facilitar a subsistência dos habitantes ou actividade de lazer), os
peruanos serviam-se de jangadas arcaicas, construídas em palha e ráfia, enquanto os
havaianos cavalgavam sobre as ondas apoiados nas suas barquetas de madeira.
Mais tarde, cerca de 1920, os norte-americanos George Freeth e Duke
Kahanamoku conceberam as primeiras pranchas de surf, ainda numa versão muito
simples, usando a madeira como matéria-prima.
Em finais da década de 40 do século passado, Bob Simmons criou a primeira
prancha de fibra de vidro.
A produção em laboratório de poliuretano, a partir dos anos 1950, veio
revolucionar a indústria das pranchas de surf e, consequentemente, os resultados
alcançados pelos atletas; o primeiro torneio da competição remonta ao ano de 1953.
Efectivamente, os equipamentos sofreram diversas alterações, tanto internas
como externas, o que pode verificar-se abaixo, atentando na Figura 4.
Figura 4 (4)- Evolução das pranchas de surf, entre as décadas de 20 e 80 do século XX.
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 13
A evolução de disciplinas como a Química, a Física, a Hidrodinâmica, a
Aerodinâmica e as Ciências dos Materiais proporciona uma evolução contínua nos
métodos de fabrico das pranchas de surf, extraindo de cada material as suas melhores
potencialidades e permitindo ao surfista alcançar resultados de topo. [12] a [31]
2.3. Rendimento de atletas em função do material constituinte do
equipamento utilizado
Os materiais que constituem os aparelhos influenciam decisivamente as
performances dos atletas.
Quando o surf nasceu, utilizavam-se balsas de palha artesanais. Contudo, este
material depressa foi substituído por madeira. As razões eram evidentes: a palha
degrada-se com rapidez, não é suficientemente rígida nem consistente e, para além
disso, absorve água com facilidade; daí resultava o aumento do peso da prancha,
principal entrave à movimentação do surfista.
Simultaneamente eram utilizadas jangadas e barcos de madeira e, mais tarde,
em 1920, surgiram as primeiras pranchas feitas deste mesmo material; todavia,
porque a madeira é altamente degradável em presença da água e sofre
entumecimento, logo se iniciou a procura de componentes que pudessem porventura
melhorar os resultados.
Em 1950, a comercialização de pranchas fabricadas em espuma de poliuretano
veio abrir uma nova era: os resultados obtidos pelos surfistas foram significativamente
incrementados devido aos novos materiais criados por via sintética. As pranchas de
poliuretano eram leves, resistentes e já possibilitavam excelentes performances aos
atletas.
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Nos nossos dias, as pranchas utilizadas pelos surfistas que atingem os melhores
resultados são formadas por núcleos de poliestireno e por resina epóxi. Na Figura 5,
pode constatar-se um exemplar ainda em fase de acabamentos.
Figura 5(5)-Acabamentos de uma prancha epóxi com núcleo de poliestireno.
À primeira vista, o poliestireno presente nos núcleos das pranchas de surf
poderá parecer um plástico demasiado frágil. Porém, sob a forma de espuma, é o mais
utilizado na formação das partes centrais das pranchas, visto que pode ser facilmente
convertido em qualquer tipo de molde e está disponível a preços reduzidos. Este
material pode ainda ser obtido em densidades muito baixas, o que faz com que a
impulsão da prancha por parte da água seja maior, não comprometendo a segurança
do surfista.
O Styrofoam, a espuma de poliestireno mais dispendiosa e também a menos
leve, é no entanto a mais forte e a que melhor responde em matéria de isolamento
térmico, minorando as variações de temperatura e impedindo que esta se torne
demasiado baixa, o que condicionaria o desempenho muscular do atleta, com prejuízo
para os resultados desportivos.
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 15
A utilização de espumas de densidades distintas na formação dos núcleos
pretende estabelecer uma relação de proporcionalidade directa entre resistência
necessária e carga por unidade de área, com o objectivo de maximizar o rendimento
da performance através do estabelecimento de um equilíbrio.
A consolidação destes núcleos deverá ser obtida através do sistema de resina
époxi, de modo a formar uma camada que previna as lesões dos calcanhares
provocadas pelas forças de compressão, em particular quando o surfista salta e se
encontra novamente a alta velocidade e sob grande aceleração sobre a superfície da
prancha, o que sucede na execução da manobra aéreo, ilustrada na Figura 6.
Figura 6(6)- Surfista executando a manobra aéreo.
Além disso, o complexo resina epóxi trata de minimizar o atrito, embora não
possa esquecer-se que este é também necessário para restringir o número de quedas
por parte do atleta, favorecendo a sua prestação.
As pranchas que incorporam este tipo de resina apresentam estabilidade ao
efeito da luz (isto é, boa resistência térmica) e respondem adequadamente a impactos,
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 16
dado que os cristais obtidos aquando da solidificação do material asseguram uma
rigidez/dureza assinaláveis.
Anteriormente, as resinas utilizadas no fabrico de pranchas de surf eram de
poliéster, mais baratas que as epóxi. Embora já reagissem bem às dificuldades próprias
deste desporto, sofriam desgaste rápido e maior absorção de água; o peso da prancha
aumentava e o surfista adquiria menor velocidade, tendo alguma dificuldade em
atingir a crista da onda.
Nas pranchas que contêm resinas époxi e espumas de poliestireno no núcleo, é
possível a ausência de longarina central, peça responsável pela resistência e rigidez
longitudinal.
Nos restantes tipos de prancha, a longarina é fabricada em madeira, como é
indicado na Figura 7, (apenas em pranchas
com uso superior ao normal), podendo
também ser formada por fibras de vidro ou
carbono (método bastante eficaz na
minimização da compressão sofrida pela
prancha, mas que exige a participação de
espumas de alta densidade enquanto reforços,
dado que o peso das fibras em nada influencia
o peso da prancha) ou ainda por PVC; todos
estes materiais são extremamente duros,
permitindo que o equipamento se torne mais
forte e que o surfista domine melhor as ondas,
adaptando-se de modo natural aos
movimentos ondulatórios.
Figura 7(7)- Longarina central em madeira.
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As fibras que envolvem o núcleo, quando orientadas segundo uma
determinada direcção, visam aumentar a resistência em zonas específicas da prancha;
caso estejamos perante tecidos de vidro ou de carbono unidireccionais, pretende-se
conferir-lhe a leveza necessária.
Nas pranchas maiores e de alta competição intervêm espumas de alta
densidade, como a de polietileno, mas também núcleos de Divinycell ou Klegecell,
variantes de PVC responsáveis pela sua grande resistência a impactos, às alterações
térmicas e químicas e ainda redutoras da absorção de água.
Um acabamento anti-derrapante de qualidade mostra-se também essencial,
impondo-se que o surfista não caia amiúde durante a execução das manobras; o mais
eficaz (denominado Peel Ply) é um tecido de nylon sem silicone que não adere à resina
époxi.
Contrabalançando o efeito anti-derrapante que deverá ser obtido na parte
superior da prancha, na área inferior pretende-se uma superfície lisa (de parafina, por
exemplo) que permita a minimização do atrito entre o aparelho e a água, no
desiderato de aumentar a velocidade e fluidificar a execução das manobras.
Actualmente, as preocupações com o meio ambiente estão cada vez mais em
voga; não obstante a eficácia dos processos de fabrico atrás referidos, mormente
porque se trata apenas de produtos sintéticos, a poluição não é desprezável, já que
falamos muitas vezes de plásticos e similares. Por isso, começam agora a vulgarizar-se
as pranchas de madeira de agave, apenas extraída após a morte da planta, propiciando
aos surfistas resultados semelhantes aos conseguidos com acessórios de poliuretano.
As vantagens desta prancha “amiga do ambiente”, ilustrada na Figura 8, radicam na
sustentabilidade ecológica que a sua produção apoia e culminam na sua durabilidade,
cerca de 5 vezes superior às suas homólogas de resina. [12] a [31]
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 18
A avaliação perfeita das virtualidades do seu equipamento compete, em
primeira linha, aos praticantes da modalidade. São estes que melhor conhecem o
ambiente marinho que vão enfrentar, as necessidades de ergonomia pessoal, as suas
características morfológicas individuais. Como seria natural, e à parte outras
considerações como o preço ou a produção mais ou menos artesanal, as pranchas de
surf são escolhidas pelo atleta, que intui no seu próprio equipamento a aptidão para
proporcionar os resultados sonhados. Nessa medida, não é despiciendo auscultar as
opiniões de alguns surfistas, designadamente no que respeita às qualidades que
exigem do seu material e ao grau de satisfação com os componentes mais modernos
das suas pranchas, as quais podem ser analisadas no Anexo II.
Figura 8 (8)- Pranchas em madeira de agave.
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3. Bola de futebol
3.1. História
É arriscado e incerto afirmar que o futebol nasceu num local exacto ou num
período de tempo definido, já que o chuto é um acto instintivo. No entanto, acredita-
se que o jogo mais semelhante ao futebol actual surgiu no Oriente.
Na China de há cerca de 3000 A.C., durante a dinastia do imperador Huang-ti,
surgiu uma nova técnica de treino militar: tratava-se de um ritual feito após as guerras,
que consistia em chutar as cabeças dos inimigos derrotados, fazendo-as rolar pelo
meio de duas estacas. Esse culto macabro foi-se difundindo e, algum tempo depois, o
jogo passou a denominar-se Tsu-chu; entretanto, a bola evoluíra para uma esfera de
couro revestida com cabelos, tomando o nome de zuqui.
Na Figura 9, pode apreciar-se uma ilustração dos primórdios do futebol, em
exposição no Museu do Futebol do Reino Unido.
Figura 9(9)- Ilustração do Museu Nacional do Futebol, em Preston, Reino Unido
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 20
Mais tarde, o desporto chega ao Japão e aparece então o kemari (ke = chutar,
mari = bola). Este jogo baseava-se num ritual religioso, no qual as mulheres eram
proibidas de participar. Antes do início da partida, tinha lugar uma cerimónia para
abençoar a bola artesanal de bambu, de 8 cm de diâmetro, representativa do sol; na
Figura 10 pode observar-se um exemplar desse objecto. Este desporto tradicional do
Japão ainda hoje é praticado.
Mas não foi só no Oriente que se encontraram expressões do futebol ancestral:
através da obra literária Sphairomachia, da autoria de Homero, concluiu-se que
também na Grécia antiga, sob o nome de episkyros, existia um jogo onde a bola se
jogava com os pés e cujo objectivo se assemelhava ao dos jogos anteriormente
descritos. Na Figura 11 encontra-se um relevo explicativo da técnica deste desporto.
Figura 10 (10) - Bola de Kemari
Figura 11 (11) - Relevo em mármore representando um homem ensinando à criança a técnica de
episkyros, Museu Nacional de Arqueologia, Atenas, Grécia.
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O jogo expandiu-se até Roma, com o nome de Harpastum (200 A.C.), que
provém da palavra grega Harpazein (significa agarrar); tal como no Tsu-chu, tratava-se
de um exercício militar que podia demorar horas. A bola utilizada era
aproximadamente do tamanho de um melão, cheia com areia, dura e pesada.
Posteriormente, em França surgiu o Soule, um desporto praticado pela realeza,
com bolas de couro preenchidas por cortiça ou com bexigas de animais, ilustrado na
Figura 12. As suas regras variavam de região para região, e a sua prática chegou a ser
proibida pelo rei Henrique II, que considerava o jogo violento.
Reconhece-se actualmente que a primeira evidência de um desporto
semelhante ao futebol moderno (conforme consta do livro Descriptio Nobilissimae
Civitatis Londinae, de Willian Fitztephe) aconteceu em territórios bretões. Durante
algum tempo o jogo fora uma simples forma de festejo, mas começou a ganhar
popularidade e a tornar-se agressivo, voltando a ser novamente proibido em 1700.
Figura 12(12) -La Soule (1835), Ilustração do Museu Nacional do Futebol, Preston, Reino Unido
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Alteradas as normas deste desporto, as escolas de Covent Garden, Strand e
Fleet Street passaram a adoptá-lo como forma de actividade física a partir de 1710; a
conquista de novos adeptos propiciou a difusão do futebol para outros colégios do
país, embora cada escola estabelecesse as suas próprias regras.
Em 1882 fundou-se a associação International Football Association Board
(IFAB), órgão que define a regulamentação do futebol. Estabeleceu-se então que a
bola deveria ter características específicas: ser esférica, constituída de couro ou outro
material adequado, cumprindo com outras determinações em matéria de tamanho,
massa e pressão. [32] a [37]
3.2. Evolução
A grande evolução das bolas de futebol centra-se entre o final do século XIX e o
início do século XX. Até então, o esférico não tinha sofrido grandes modificações;
quando o desporto se popularizou em definitivo e o instrumento de jogo já não
correspondia às expectativas, começaram a notar-se avanços significativos.
As bolas com invólucro exterior em couro mostravam muitos defeitos: em dias
de chuva, o peso aumentava consideravelmente devido à capacidade de absorção do
couro, o que dificultava a sua condução por parte do jogador; por outro lado, tratava-
se de um material muito frágil, de rápida deterioração, sendo que a costura existente
na maior parte das bolas afectava a precisão dos lances.
Assim, em 1838, Charles Goodyear introduziu a vulcanização que conferiu à
bola de futebol algumas qualidades importantes, como a elasticidade, a resistência aos
solventes e à variação de temperatura.
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 23
Na década de 40 do século XX, a bola passara a ter uma costura interna sem
cordão exterior, o que impedia a excessiva deformação com o uso. Contudo, o
problema persistia em dias pluviosos: o peso da bola, devido ao couro que ficava
encharcado, tornava-se bastante incomodativo. Esta situação foi confirmada durante o
Campeonato Mundial de Futebol de 1958.
“Ficava tão pesada que eu tinha que jogar de esparadrapo nas mãos e os
homens de linha tinham de enfaixar os pés", contou Oberdan Catani, na Figura 13,
guarda-redes do Palmeiras e da selecção brasileira da época.
Porém, a grande revolução conceptual no domínio das bolas de futebol ocorre
por volta de 1960, com a aparição dos materiais sintéticos.
Materiais sintéticos são criados basicamente a partir de polímeros, moléculas
de produtos químicos (na sua maioria derivados de petroquímicos como petróleo), que
reagem juntos para formar longas cadeias.
Figura 13(13) – Equipa do Palmeiras que ganhou o título paulista de 1947. Da esquerda para a direita:
Oberdan Cattani, Túlio Affini, Caieira, Waldemar Fiúme, Zezé Procópio, Oswaldinho, Lula, Arturzinho,
Lima e Canhotinho.
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 24
Figura 14 (14) - Evolução da Bola de Futebol nos diferentes Mundiais de Futebol.
A primeira escolha de material sintético para as bolas de futebol, aliás ainda
usado hoje em dia, recaiu no PVC; quando misturado com um plastificador, este torna-
se maleável e, por ser à prova de água, veio solucionar um dos flagelos associados ao
uso de couro natural, já que era de fácil costura.
Ainda assim, o PVC não satisfez a indústria devido à sua falta de resistência: as
bolas feitas deste material furam com facilidade e podem ser afectadas pelas
alterações de temperatura.
Já na década de 90 do século passado, surge um polímero designado
poliuretano, muito versátil; conjugado com um material de suporte que minimiza a sua
elasticidade, constitui o processo actual utilizado no fabrico de bolas de futebol.
Na Figura 14, apresenta-se esquematicamente a evolução da bola de futebol.
Desde então, para além do desempenho ideal e melhor funcionalidade da bola,
esta passa a ser também avaliada pelo seu design e performance.[32] a [37]
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 25
3.3. Rendimento de atletas em função do material constituinte do
equipamento utilizado
O rendimento de uma bola de futebol é influenciado pelo material de que é
feita e pela pressão interior. Os modelos mais recentes continua a apresentar
imperfeições.
A última geração de bolas de futebol, apresentada no último Mundial da
modalidade, foi objecto de múltiplos comentários; a agência aeroespacial dos Estados
Unidos da América (NASA) tirou ilações muito profícuas sobre a Jabulani, a bola oficial
do Campeonato do Mundo de 2010, na África do Sul, conforme pode constatar-se no
excerto abaixo transcrito; atente-se igualmente na Figura 15, onde está representado
o controverso aparelho de jogo. [32] a [37]
But the new design did nothing to lift players’ spirits. Players complained that
the new design was wobbly, unpredictable in flight, and made the goalie’s job of
blocking the ball even more difficult. This year, Adidas reduced the number of panels to
eight and gave the surface aerodynamic ridges. After laboratory testing, NASA
scientists are predicting that players will not have much better control of this new ball.
“It's quite obvious. You're seeing a knuckle-ball effect” said Rabi Mehta, an
aerospace engineer at NASA Ames. Mehta explained that when a relatively smooth ball
with seams flies through the air without much spin, the air close to the surface is
affected by the seams, producing an asymmetric flow. This asymmetry creates side
forces that can suddenly push the ball in one direction and cause volatile swerves and
swoops.
From his research on tennis and cricket balls in wind tunnels, Mehta believes
that the Jabulani ball will tend to knuckle at 45 to 50 mph, which coincides with the
speed of the ball during free-kick around the goal area. Another point made by Mehta,
is that a lot of the stadiums for the World Cup are located at high altitude
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 26
(Johannesburg is at 5,500 feet) and this will affect the ball aerodynamics as well, since
the air density is lower. At this high altitude, the ball will tend to fly faster (less drag)
and swerve less (less lift).
To test Mehta’s knuckling theory, Stephen Beitashour, a professional soccer
player from the San Jose Earthquakes, was asked to demonstrate kicking the ball for his
student audience. “The new ball moves a lot. When I hit it smack straight in the middle
with force, it changes direction in the air. It’s harder to track, so players will have to
focus more.”
Afterwards, Mehta and Beitashour fielded students’ questions from schools in
the U.S. and Canada. Students from Rainier Middle School, Auburn, Wash., asked,
“What impact does speed have on the knuckling effect?” Mehta explained, “The newer
balls have a smoother surface. In the past, the soccer ball had a rougher surface,
making the knuckling speed about 30 mph. Today, the ball starts to knuckle, or go
wobbly, at a speed of 45 – 50 mph.”
Another Rainier student asked, “What affect does wind resistance have on the
ball?” Beitashour said, “Wind has a major effect on the ball. Kicking the ball into the
wind makes the ball curve a lot.”
“It’s relative speed that matters,” added Mehta. “If you have a 20 mph
headwind, and you kick the ball at 20 mph, the ball is really going 40 mph. With a
strong cross wind, you can make the ball curve without putting much spin on it. Wind is
an important factor in all ball sports.”
At Coalhurst Elementary School, Alberta, Canada, a student asked, “What effect
does the shape of the panel have on the ball?” Mehta explained, “The more panels you
have, the more seams you have on the ball, and that affects surface roughness. The
surface roughness in turn affects the speed at which the ball will knuckle.”
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 27
Figura 15(15) -Jabulani.
4. Fatos De Natação
4.1. História
A história da natação tem os seus primeiros capítulos no início da história do
Homem. Surgiu inicialmente para suprir as necessidades das populações que viviam à
beira de lagos e rios. No Egipto e na Grécia, a natação era já considerada como um
desporto fundamental para o bem-estar do corpo, embora ainda não se realizassem
competições.
Durante a Idade Média a água era encarada com muitas suspeitas, devido aos
espíritos que as populações acreditavam habitarem no meio líquido, mas também pelo
receio das grandes pragas que assolaram a Europa nesses séculos e que supostamente
eram transmitidas por essa via.
No século XVIII, este desporto aquático voltou a ser considerado saudável, em
especial no Japão. Na Europa, a natação competitiva iniciou-se em 1837, em Londres,
quando foram organizadas as primeiras provas nacionais. A primeira competição
internacional realizou-se em 1846, em Sidney, e desde então novas provas têm sido
introduzidas. A estreia nos Jogos Olímpicos foi logo em 1896, em Atenas, embora
tenha sido apenas reservada aos homens. Inicialmente a modalidade era praticada em
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 28
rios mas, em 1908, as provas transitaram para as piscinas, onde as condições eram
mais adequadas à prática deste desporto. Em 1912, as primeiras nadadoras participam
nos Jogos Olímpicos de Estocolmo. [38]
4.2. Evolução
No processo evolutivo da natação, o vestuário foi o equipamento que sofreu
maiores modificações, produto da necessidade de melhoria de marcas e resultados
dos atletas. Esta evolução está associada à descoberta paulatina de novos materiais,
que possuíam propriedades que melhor se adaptavam ao meio aquático.
Por volta de 1900, foram criados pela
Speedo (actual líder em tecnologia de fatos de
natação) os primeiros modelos, fabricados em
seda, que trouxeram uma nova definição aos
conceitos da modalidade: era necessário
encontrar uma alternativa aos anteriores fatos,
pois estes pesavam mais de 5 kg.
Como consequência de vários estudos e
testes, a marca volta a inovar e fabrica o seu
primeiro fato de nylon e lycra. Na época dos Jogos
Olímpicos de Barcelona (1992), foi criado o
modelo S 2000 (Figura 16), composto por
elastano e microfibra. Passados quatro anos, nos Jogos Olímpicos de Atlanta (1996), foi
criado o modelo Aquablade, considerado uma das maiores revoluções no que toca a
fatos de natação eficientes. Com este equipamento, a marca Speedo demonstrou que
a resistência de um nadador com fato era muito menor do que a da pele humana em
Figura 16 (16) - Fato S 2000 da Speedo.
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 29
meio líquido, dado que aquele modelo possuía aplicações de resinas que repeliam a
água. Nessa medida, foram produzidos fatos com a máxima área de pele coberta.
Todavia, o fato mais eficiente até hoje
conseguido foi o modelo Fast Skin denominado LZR
Racer, ao lado, na Figura 17, conseguido pela
Speedo em parceria com a NASA. Para testar esta
peça, foram usados canais aquáticos e túneis de
vento por cerca de 400 nadadores, tendo sido
experimentados cerca de 60 tipos de materiais.
Este modelo possui costuras em nylon que não
impedem que os músculos dos atletas vibrem,
imitando tendões humanos. Assim, o fabrico deste
fato demora oito vezes mais do que um modelo
comum, dado que a costura super-elástica utiliza 20 vezes mais linha.
O referido equipamento foi testado por várias equipas especializadas e por uma
elite de nadadores recordistas mundiais desde 1996, tendo-se inspirado na observação
da natureza, em especial nos movimentos natatórios do tubarão, o mais rápido animal
aquático conhecido. O formato em “V” do LZR Racer foi pensado em ordem a
direccionar os fluxos de água, reduzindo o atrito e a turbulência em redor do nadador
em acção. O tecido utilizado imita a pele de tubarão, é composto por fibra de nylon
com elastano para uma máxima elasticidade e modelação perfeita ao corpo; o intuito é
o de não prender qualquer tipo de movimento e manter a temperatura. Outra das
marcantes características destes fatos é o efeito compressivo nos atletas. Estudos
demonstram que as roupas de compressão reduzem em 27% a força vibratória dos
músculos. Este efeito é responsável por um melhor fluxo de sangue e uma diminuição
de lactato sanguíneo, que ajuda os atletas a recuperar rapidamente da fadiga
muscular. No entanto, este efeito parece não ter resultados muito significativos em
atletas de alta competição, sendo mais evidente nos percursos de longa distância. [39]
Figura 17 (17)- LZR Racer da Speedo.
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 30
Apesar de todos estes modelos terem sido
criados pela Speedo, as marcas Arena e Tyr também
possuem vários tipos de fatos de natação com testes,
estudos comprovados e tecnologia eficiente. O modelo
da Tyr, Tracer Rise, presente na Figura 18, é também
muito utilizado por atletas de alta competição, embora
os equipamentos da Speedo continuem a ser os
preferidos pelos desportistas de alto nível.
4.3. Rendimento de atletas em função do material
constituinte do equipamento utilizado
Todos os modelos encontrados no universo dos fatos de natação são sujeitos a
variados e rigorosos testes. Carecem de aprovação prévia da FINA (Federação
Internacional de Natação), sob pena de não poderem ser aceites em competições
oficiais realizadas sob a égide desta instituição. Segundo testes realizados pela Speedo,
o modelo Fast Skin 7,5% LZR Racer é o fato mais eficiente na actualidade, o que pode
confirmar-se através dos resultados obtido em provas olímpicas: 13 dos 5 recordes
mundiais foram quebrados por nadadores que utilizavam o Fast Skin 7,5% LZR Racer, e
83% do total de medalhas foram conquistadas por atletas que envergavam o mesmo
vestuário. O sucesso voltou a repetir-se no Japão, com 87% das medalhas ganhas por
utilizadores do Fast Skin 7,5% LZR Racer. Trata-se de um fato muito leve e sem
costuras, apenas possui um fecho nas costas e mantém uma certa compressão que
controla a oscilação dos músculos e as vibrações da pele. É composto por 70% de nylon
e 30% de elastano. Foi desenhado para satisfazer os parâmetros de compressão,
existindo vários estudos que comprovam que esta reduz o atrito. [40]
Figura 18 (18)- Fato Tracer Rice da Tyr.
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 31
Pode concluir-se que a natação é um desporto que sofre influência directa dos
equipamentos e que, com a evolução da tecnologia, a descoberta de novos materiais e
as suas características, foram atingidas melhores marcas e batidos recordes cuja
superação parecia impossível.
5. Sapatilhas de desporto
5.1. História
A indústria do calçado desportivo é uma indústria de materiais.
O aparecimento da primeira protecção para os pés remonta há cerca de 5
milhões de anos, e foi determinado pelas condições climatéricas que forçavam o
homem a proteger-se. Os antropólogos acreditam também que ainda não existia
diferenciação entre sapatos dos pés direito e esquerdo.
As mais antigas referências ao calçado surgem em pinturas rupestres datadas
de 10 mil A.C., localizadas em Espanha e no sul de França.
Pensa-se que a distinção entre cada um dos pés tenha despontado em 8000
A.C. e que estes “sapatos primitivos” (Figura 19) teriam sido criados por nativos norte-
americanos. [41]
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 32
Figura 19(19)-Sapatos Nativos Norte Americanos 8000 A.C.
O nascimento do calçado desportivo identifica-se com a primeira era olímpica,
entre 776 A.C. e 393 ou 435 A.C. Embora a maioria dos atletas que participavam nos
jogos o fizessem descalços, a imensidão do império greco-romano motivava que alguns
competidores provindos de climas mais frios participassem nos jogos munidos de
calçado primitivo que não passava de sandálias de couro.
A aceitação das sandálias teve vários percalços, pois eram vistas como um sinal
de "provincianismo"; contudo, quando alguns atletas que as utilizavam tiveram maior
sucesso nas provas, a opinião do público alterou-se: primeiramente acusaram-nos de
batota mas, tempos depois, todos se aperceberam de que a sola em couro oferecia
maior tracção e passaram a usá-las.
Seguidamente foram introduzidas pelos Etruscos as tachas de metal na sola,
que aumentavam a tracção e a durabilidade das sandálias.
Com o ressurgimento da prática desportiva no Reino Unido em meados do
século XVIII, a indústria do calçado viu-se obrigada a desenvolver sapatos mais leves e
flexíveis, ainda com maior capacidade de tracção, tendo então surgido o sapato em
couro com bicos/tachas.
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 33
5.2. Evolução
O primeiro registo de um sapato para prática exclusiva de desporto data de
1525; respeita a um par de botas utilizado por Henrique VIII de Inglaterra, para jogar
futebol, representado na Figura 20, conjuntamente com os sapatos de bicos.
Figura 20(20) -Primeiros sapatos de bicos/Primeiras botas de Futebol
Em 1830, no Reino Unido, nasceram os primeiros pares de plimsolls
(vulgarmente conhecidas por sabrinas ou sapatilhas em português), fabricados pela
Liverpool Rubber Company (actual Dunlop), cuja finalidade era a prática de ginástica.
Dois anos mais tarde, foi patenteado um processo de aplicação de solas de borracha
índia em sapatos e botas desportivas.
Por sua vez, a empresa The Candee Company foi pioneira na produção de
calçado servindo-se do processo de vulcanização Goodyear. O primeiro sapato
desportivo não deveria diferir muito do produzido em 1868, que possuía sola de
borracha e estrutura superior em lona com atacadores. Era denominado pela alta
sociedade da altura por croquet sandal, sendo o calçado predilecto para a prática do
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 34
ténis, não obstante ser um pouco dispendioso. A designação contemporânea sneaker
(o equivalente ao "ténis" ou "sapatilhas") surgiu por volta de 1873. Em 1897, estes
sapatos já apareciam no catálogo a preços mais acessíveis, tornando-se no calçado
desportivo de eleição.
No início do século XX, a Spalding
deu início à produção do primeiro calçado
(Figura 21) tendo em vista simplesmente a
prática desportiva nos Estados Unidos. Era
utilizado pelos atletas para a competição e
dotado de sola e estrutura superior de
couro macio, com cordões.
Nos anos 1930, os sapatos de corrida eram apenas constituídos por pele
ultrafina (espessura tipo papel) com uma sola em "crepe" de borracha natural. Apesar
da sua composição, eram leves e flexíveis.
O uso de bicos, tachas ou pitons de metal era indispensável para a prática de
alguns desportos, mas a maioria do calçado era constituído por uma estrutura superior
bastante simples e uma sola. O calçado desportivo de referência, como Converse ou
Keds, possuía apenas uma sola rasa e uma parte de cima em lona. As escolhas de um
atleta estavam limitadas às botas para basquetebol e aos sapatos para ténis/ corrida.
A recuperação económica que se seguiu à II Guerra Mundial foi crucial para
aplicação de novos materiais e tecnologias ao nível do calçado (e não só), sendo disso
exemplo as primeiras botas de futebol com pitões substituíveis com rosca e a primeira
sola intermédia feita de espuma para amortecimento de impactos, representadas
respectivamente nas Figuras 22 e 23.
Figura 21(21)-Botas converse anos, 1900
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 35
Figura 22(22)- Botas com pitons substituíveis, 1952
Figura 23(23) - Sapatos de corrida com sola em espuma, 1957
No final da década de 1960, o jogging assumiu um papel bastante importante
nos E.U.A. O número crescente de pessoas que corriam levou à enorme procura de
calçado mais confortável. Simultaneamente, outros desportos começavam a tornar-se
mais populares, havendo necessidade de fabricar sapatos com finalidades específicas.
Estas mudanças forçaram o aparecimento de novos materiais e tecnologias. Tomando
como exemplo o basquetebol, passou-se dos sapatos de sola em borracha látex com
estrutura superior em lona (como os Converse All Star) para calçado de couro ou
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materiais sintéticos, com solas intermédias em poliuretano ou E.V.A. de compressão
moldada, com tecnologias de amortecimento como Nike Air, Asics Gel ou Reebok Dmx,
solas específicas para Indoor ou Outdoor e estruturas de apoio como faixas de velcro,
reforços em carbono e outras. [41]
A questão da durabilidade das solas foi melhorada nos anos 80 do século
passado, adoptando-se também materiais mais leves e com maior apoio na estrutura
superior das sapatilhas.
A sola intermédia é o verdadeiro “calcanhar de Aquiles” das sapatilhas, visto
que estas são fabricadas em espuma que, com o uso frequente, tem tendência a
comprimir e perder eficácia. Tecnologias como Nike Shox visam ultrapassar a
dependência das espumas nas solas intermédias.
Para dominar de modo mais profundo a história evolutiva do calçado
desportivo é sugerida a consulta do Anexo III.
5.3. Rendimento de atletas em função do material
constituinte do equipamento utilizado
As características exigíveis de um sapato desportivo são, entre outras, o
conforto, a durabilidade, a segurança e a saúde.
Uma sapatilha que não cause incómodo, facilite o andar e ao mesmo tempo
proporcione bem-estar, deve obrigatoriamente possuir uma modelagem correcta,
baseada numa forma que respeite a anatomia, a fisiologia e a mecânica do pé.
O tipo de material utilizado na sola e cabedal são igualmente essenciais para o
conforto dos pés. A utilização de materiais sintéticos (como o PVC e o poliuretano)
para a confecção de cabedais, apesar de proporcionar um acabamento excepcional,
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 37
torna as sapatilhas impermeáveis, não permite a transpiração natural dos pés e pode
causar frieiras e doenças de pele em geral, além de provocar o aparecimento de odor
desagradável. Dos laminados sintéticos – PVC e PU – o primeiro é o mais crítico, pois
torna impermeabiliza a sapatilha, dificulta a sudação e provoca sobreaquecimento do
pé. Solas de PVC também são mais “pesadas” e podem causar desconforto durante
caminhadas, no uso diário e na prática desportiva. O PU apresenta certo grau de
permeabilidade e absorve a transpiração do pé, tornando-se uma melhor alternativa
para forros e laminados.
O material mais indicado para o acabamento das sapatilhas é o couro, pois
possui poros que absorvem a humidade natural do pé e proporcionam uma sensação
de bem-estar ao seu utilizador.
A segurança de uma sapatilha está associada à protecção que esta pode
fornecer ao seu utilizador, de molde a evitar a ocorrência de lesões. É essencial que a
sapatilha tenha uma sola estável com propriedades anti-derrapantes, assegurando
suficiente aderência ao piso.
Exemplo claro do modo como os materiais influenciam a performance
desportiva pode retirar-se da moderníssima sapatilha Concept 1, produzida em fibra de
carbono e capaz de aumentar a impulsão do atleta em 9 cm. face ao rendimento
normal do salto.
As grandes revoluções na indústria do calçado desportivo poderão estar ainda
por acontecer. É igualmente plausível afirmar-se que foram as necessidades dos
atletas que pressionaram as descobertas e inovações no que toca aos materiais. A
busca pelos componentes ideais, que satisfaçam ao mesmo tempo os parâmetros do
aspecto, conforto, durabilidade, segurança e saúde, hão-de continuar. O Homem é um
ser que procura a perfeição, mas está consciente de que esta será porventura
inatingível. [42]
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6. Bicicletas
6.1. História
A história do ciclismo é acompanhada pela evolução da bicicleta, que nasceu
em 1842 pelas mãos do escocês Kirkpatrick MacMillan, baseada numa roda motriz
conectada a uma engrenagem.
Em 1859 decorreu a primeira competição, entre a capital francesa e a cidade de
Rouen, vencida por James Moore. Por volta de 1890, concebeu-se o primeiro
velódromo em Paris, numa altura em que já existiam no país cerca de 5000 bicicletas.
No início do século XX, mais concretamente em 1903, Henry Desgranges organizou
pela primeira vez a mais emblemática competição mundial da modalidade: a Volta a
França, retratada na Figura 24. Naquela época, apenas participavam 60 atletas que
tinham de percorrer 2428 km, sendo que, em média, somente 21 cruzavam a linha da
meta. [43]
Figura 24 (24) - Volta a França em bicicleta.
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6.2. Evolução
O ciclismo é um desporto antigo e, por isso, os materiais usados na actualidade
são completamente diferentes dos iniciais. A melhoria dos equipamentos e das pistas
angariou uma maior dimensão e elevado número de adeptos para o ciclismo. A
existência de bicicletas adaptadas às necessidades de cada modalidade e de cada
atleta resultou, além do mais, da evolução dos materiais empregues. As velhas e
pesadas “pasteleiras”, concebidas em antimónio, cederam o passo às ultra-velozes
bicicletas de alumínio, titânio e ligas leves. Para termos uma ideia desta vertigem
evolutiva, pode referir-se que James Moore atingiu, na primeira edição da Volta a
França, velocidades de 12 km/h; neste momento, é vulgar que os atletas atinjam, em
determinadas condições, os 100 km/h. [43]
6.3 Rendimento de atletas em função do material constituinte
do equipamento utilizado
Considerando que o ciclismo tem várias vertentes, existem diferentes tipos de
bicicletas, concebidas de acordo com a sua finalidade. Estes equipamentos eram
originariamente de metais muito pesados (antimónio, ferro, etc.), circunstância que
restringia a sua velocidade. A ulterior aplicação de materiais como o titânio ou as ligas
leves permitiu a redução drástica dos tempos e melhorou o rendimento dos ciclistas.
As bicicletas de estrada ou de speed, como a da Figura 25, possuem aros grandes (700
mm de diâmetro) e pneus bastante finos, lisos e calibrados com alta pressão, sendo o
guidão, “volante da bicicleta”, rebaixado em curva. As engrenagens, vulgarmente
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conhecidas como “mudanças da bicicleta” têm peso elevado, com o intuito de facilitar
o alcance de altas velocidades. Estes equipamentos têm excelente desempenho no
asfalto liso, sendo recomendados para longas jornadas e percursos em relevos
acidentados; porém, são desaconselhadas para uso urbano ou em pisos com atrito
reduzido. Na Figura 26, pode observar-se uma bicicleta de montanha, versátil,
caracterizada pela presença de pneus largos e um número de engrenagens superior e
com pesos variáveis, para auxiliar o atleta na subida, melhorando a sua performance, e
poupando-o fisicamente.
Figura 25 (25) - Bicicleta de estrada.
A bicicleta urbana / híbrida tem aros 700 (grandes), pneus finos (mas não tanto
quanto os da estrada) e guidão alto. Pode ter pára-lamas, farol, lanternas, bagageiro
traseiro e outros equipamentos opcionais. É uma bicicleta muito confortável, pois
Figura 26(26) - Bicicleta de montanha.
Figura 27(27) - Bicicleta urbana.
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permite que o ciclista pedale numa posição mais vertical. Tem boa estabilidade de
direcção para longos percursos e apresenta óptimo rendimento no asfalto. Indicada
para transporte urbano ou passeios em estradas planas, sem subidas muito íngremes.
Por sua vez, a bicicleta dobrável encontra a sua principal vantagem na rapidez
com que pode ser flectida para ocupar pouco espaço. Existem diversos modelos, desde
as de uso urbano, com aros de 20 polegadas, até às mountain bikes com aros de 26
polegadas. Esta versão de bicicleta possui grandes potencialidades de transporte e
armazenamento.
No tocante à bicicleta reclinada, como a da Figura 28, esta possui assento com
apoio para as costas. Pode ter diversas combinações de aros, embora os modelos mais
comuns tenham aros de 20 polegadas na frente e 26 polegadas atrás. Trata-se de
modelos extremamente confortáveis, preservando as costas, a coluna, os ombros e os
pulsos do ciclista, mesmo após muitas horas de pedalada. Também desenvolve grande
velocidade em estradas planas devido à posição aerodinâmica do ciclista. No entanto,
são muito lentas e pesadas em subidas, sendo também difíceis de dirigir.
Figura 28(28) – Bicicleta Reclinada
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Nos últimos anos, o ciclismo de estrada e o Mountain Bike têm sido matéria de
estudo pela comunidade científica mundial. As ilações que se seguem são referentes a
um estudo publicado no Journal of Sports Science (edição de Maio de 2010) sobre a
evolução do ciclismo no último século e a alteração dos resultados.
O ciclismo de estrada é um desporto de grande exigência física e, por isso, os
investigadores têm dado importância à relação entre o desempenho desportivo e as
alterações fisiológicas. Porém, segundo o estudo, o que realmente ajudou a evoluir o
ciclismo foi a descoberta de melhores materiais.
Os investigadores analisaram as velocidades dos dez melhores ciclistas em 8
das principais competições da Volta a França e constataram que, relativamente às
primeiras edições da Volta à França, a velocidade média tinha aumentado mais de 20
Km/h. Os cientistas concluíram ainda que o ciclismo “explodiu” a partir de 1993, altura
em que a velocidade média disparou, fruto do avanço dos meios tecnológicos bem
patentes nas modificações aerodinâmicas das bicicletas preparadas para as etapas de
contra-relógio.
O ciclista Greg Lemond foi o primeiro a usar um guidão aerodinâmico, em 1989,
quando ganhou a Volta a França. Desde esse ano, são feitos inúmeros estudos para
analisar a influência da postura do ciclista no seu rendimento. Uma postura correcta
evita a resistência do ar e, consequentemente, a velocidade aumenta.
Conclui-se que os resultados no ciclismo podem ser facilmente alterados,
bastando para isso descobrir novas formas de diminuir a força da resistência do ar e
desenvolver novos materiais. [44]
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 43
Conclusão
Ao longo deste trabalho, verificou-se que os conceitos história, evolução e
rendimento dos atletas estão interligados; qualquer que seja o aparelho utilizado para
praticar desporto, este é sempre diferente consoante o material, surtindo também
resultados distintos.
Cada material possui um enquadramento histórico próprio. Nos dias de hoje, já
não se fabricam kayaks de madeira nem pranchas de surf em forma de barqueta de
palha; tornou-se essencial o recurso a novos materiais, nomeadamente as fibras de
vidro e carbono, que titulam uma autêntica revolução tecnológica e documentam a
capacidade do Homem para extrair, a partir de matérias-primas pré-existentes, as
qualidades desejadas para alcançar as finalidades necessárias.
Este desígnio do Homem, que nunca deixou de extrapolar os seus limites,
conduziu à produção sintética de materiais aptos a conceber equipamentos de grande
qualidade, com alta resistência a solventes e óptima reacção face às variações de
temperatura. O emprego desses materiais impeliu os atletas para a obtenção de
resultados cada vez mais ambiciosos, já que se tornou possível nadar quilómetros em
pouco tempo (graças a fatos cujo isolamento térmico é significativo e favorece a
motricidade do desportista), andar de bicicleta nas montanhas em plena segurança,
percorrer grandes distâncias sem cansaço desmedido ou jogar futebol em dias de
temporal sem grandes variações de peso do esférico.
O cumprimento do ideal olímpico, Citius, Altius, Fortius, deve muito à evolução
dos materiais. Os recordes mais extraordinários continuam a poder ser quebrados, e o
motivo principal dessa ultra-dimensão humana é único e insofismável: a Ciência dos
Materiais permanece em constante evolução!
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Glossário
Fibra de carbono – Material de massa reduzida, que permite a formação de
revestimentos duros, tendo grande elasticidade.
Fibra de vidro – Material frequentemente utilizado para revestir plásticos, forte,
resistente à corrosão, de durabilidade elevada e capaz de minimizar as variações
bruscas de temperatura.
Kevlar – Fibra muito resistente e leve.
Nylon – Polímero de baixo peso, altamente resistente, durável.
Poliéster – Plástico de boa resistência à humidade e à consequente corrosão.
Poliestireno – Plástico de baixa densidade, que absorve pouca água, termoplástico.
Polietileno – Material polimérico de fácil obtenção do ponto de vista económico, baixo
coeficiente de atrito, absorve pequenas quantidades de água.
Polipropileno – Polímero altamente resistente a impactos.
Poliuretano – Material resistente à compressão, flexível e cujos níveis de atrito quando
em contacto com outros materiais são reduzidos.
PVC (Policloreto de Vinilo) – Material termoplástico, isto é, que é deformável com o
aumento da temperatura, constituído por eteno (hidrocarboneto) e carbono, leve,
resistente, versátil. O facto de ser deformável com a acção da temperatura, coloca
restrições quanto à exposição solar e a temperaturas acima de 70 ºC.
Resina époxi – Resina de baixa viscosidade resistente ao choque, ao desgaste e ao
efeito da temperatura.
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Silicone – Material elástico, flexível e facilmente moldável, bastante resistente às
variações de temperatura.
Styrofoam – Espuma de poliestireno bastante cara resistente à compressão e com
grande durabilidade.
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Referências das imagens
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36128443&usg=agueda.olx.ptagueda.olx.pt
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(28)http://rodasdapaz.org.br
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surfs great.http://www.degree33surfboards.com/Customer-Reviews/
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[14]DEGR33 Surfboards. 2010. You have a great product and at unbeatable
prices.http://www.degree33surfboards.com/Customer-Reviews/
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[15]DEGR33 Surfboards. 2010. Just wanted to let you know how happy I am with the
board.http://www.degree33surfboards.com/Customer-Reviews/
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[16]DEGR33 Surfboards. 2010. That's what I'm talking
about.http://www.degree33surfboards.com/Customer-Reviews/
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[17]DEGR33 Surfboards. 2010. This hybrid fish surfboard combines “wave catch-
ability”and hold-on-to-your-board-shorts
speed!.http://www.degree33surfboards.com/surf-gear/flyin-fish.html
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Lisboa, Portugal e Universidade do Minho departamento de Engenharia Têxtil,
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Anexo I
www.seakayakforum.com/
Kenmack, Perth Australia.
I’ve had several plastic kayaks. I’m very happy with it but had viewed the fibreglass and
Kevlar built version as probably superior to mine. However, my plastic kayak has been
through the normal scrapes, gouges, crashes, crunches, drops, etc you expect to come
across on reef, rocks, beaches, boat ramps, loading, etc. The outer hull reflects these
knocks and bumps without any need for repair.
If I upgrade to a fibreglass or Kevlar kayak will it survive the same conditions? I get the
impression the fibreglass gel coat, for example, does not cope will with abrasion and
I’m not sure about Kevlar.
Timax,Surry Hills Sydney
I chose Carbon Kevlar as I wanted a kayak that would be easy to get on and off the car
and easy to move around in general while still being strong. Weight off the water was
important for me.
Otis
Inflatable kayaks are great. Just don't buy a cheap one like a sea eagle - they puncture
real easily. Walmart has some more expensive ones like the Coleman which might be a
good choice if you only use it once in a while.
But, for more serious paddling, a well-constructed inflatable will give you years of use.
Many of the whitewater raft companies manufacture high quality inflatables that
come with extended warranties.
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sunbum1944
I believe I have read that the inflatables don't track as well as the hardshell - although I
am not 100% sure of that.
Tim
Think of inflatable kayak construction as just another way of making a boat. There are
good designs and poor ones, just like there are with rigid kayaks.
The better inflatable boats use rubber coatings over low-stretch fabrics. You will see
this construction in whitewater rafts and commercial Zodiac-type inflatables. It's
actually tougher than rigid construction for demanding applications and banging off of
rocks. The cheapest inflatable boats, on the other hand, use essentially shower curtain
material without fabric reinforcement and don't hold up. You get what you pay for.
Rubber coated fabrics are more abrasion-resistant than PVC (vinyl) coated fabrics.
Rubber coated fabrics are also environmentally friendlier than the ubiquitous PVC boat
fabrics, which off-gases dioxins, but are cheap to make in Asia.
Like rigid kayaks, inflatable kayaks have a wide range of designs for the kind of
paddling you want to do. A good touring design will have a narrower hull for less drag
and with lower side tubes to not catch the wind. Many whitewater inflatables are quite
wide with high side tubes for buoyancy, and while these can handle rapids, they are
dogs to paddle in flatwater lakes.
Nowadays you can buy a quality inflatable double kayak for less money than a roto-
molded rigid recreational kayak, but the inflatable will weigh half as much and can be
carried in your car trunk. But don't expect that you can lowball an inflatable boat
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 56
purchase and get a good boat, any more than you can buy a cheap plastic rigid kayak
and get safe performance.
California Kayak Dealers:
You’re right, an inflatable will likely be a little slower. The rigidity of the material; hard
plastic, will glide more than fabric, fiberglass or kevlar will glide better than plastic.
However, modern inflatables are much more resistent to popping than in the past.
If you have room to store a hard shell boat, get a sea kayak not inflatable.
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Anexo II
www.degree33surfboards.com/Customer-Reviews/
AnselmoPrieto, Miami, FL
I would recommend you to everyone
"Hi Luc and Holly,
Thanks for the 6'10' hybrid fish surfboard. It was exactly what you described. It was
great to do business with you, I would recommend you to everyone."
Jim Daniell, Palmdale, CA
The 9'6" epoxy board I picked up just before Christmas surfs great
"Luc,
The 9'6" epoxy board I picked up just before Christmas surfs great! I took it out at
Trails on my birthday (12/28) & had a ball. The decreased weight made the added 6"
un-noticeable.
Thanks again,"
Nikolas Harth
It's amazing
"Hi guys,
I got the 6' hybrid fish surfboard early this week, and I have been surfing every day on
it. It's amazing! The speed you get is incredible even on waist high mush. Also its very
responsive. A great board.
Thank you so much,"
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Anexo III
Breve Cronologia do Calçado Desportivo:
Data Acontecimento
1526 A primeira bota de futebol registada; pertenceu a Henrique VIII
1830 Comercializados os primeiros pares de "plimsolls" (sabrinas ou sapatilhas
para ginástica em lona com sola de borracha), no Reino Unido
1832 Wait Webster de Nova Iorque requisita patente de um processo para "aplicar
solas de borracha índia em sapatos e botas"
1852 Desenvolvidos os primeiros sapatos com bicos na sola, para correr
1866 Fabricado o primeiro sapato com sola de borracha
1873 Aparece o termo "Sneaker" (equivalente ao "ténis" ou (sapatilha" em
português)
1890 Josefh william foster fabrica sapatos com "Bicos" na sola (mais tarde a sua
companhia torna-se na Reebok)
1892 É fundada a "Us Rubber Company"
1897 O catálogo "Sear's" apresenta "sneaks" de lona branca a 1$ USD
1908 Marquis M Converse funda a sua oficina
1909 Aparecem os sapatos de basquetebol em couro
1910 A Spalding introduz os sapatos com "Suction cups"
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 59
1914 Fundada em Portugal a Empresa Industrial de Chapelaria, Lda. criadora da
marca desportiva Sanjo.
1915 A marinha norte americana encomenda os primeiros "Sneaks" para os
soldados "GI"
1917 Aparecem os Keds e os converse "All Star"
1920 O duque de Windsor lança a moda dos sapatos de ténis brancos na sua visita
ao E.U.A.
1925 É fundada a " Gebrüder Dassler Schuhfabrik" (mais tarde daria origem à Puma
e a Adidas)
1929 A spalding apresenta o apoio para o arco plantar e a keds solas coloridas
1934 A keds apresenta sapatos de lona coloridos
1935 Os sapatos de lona azul são aceites nos campos de ténis
1942 É desenvolvida a borracha sintética
1948 Adi Dassler funda a Adidas e Rudolph Dassler funda a Puma .
1949 Onitsuka Tiger Fabrica os primeiros sapatos desportivos no Japão.
1950 Aparecem os ilhós laterais para respiração, Aparecem os pitons de rosca nas
botas de futebol (Adidas).
1960 A New Balance apresenta o "Trackster" o primeiro sapato de desporto
disponível em diferentes larguras.
1968 Começa o "Boom" do calçado desportivo,
1971 Phil knight e Paul BowermanCriam a Nike
1972 A sola "waffle" revoluciona os sapatos de corrida
1976 Lasse Virén, depois de ganhar os 10.000m nos jogos olímpicos de Montreal,
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descalça-se e acena com os sapatos para a multidão, como forma de mostrar
o logotipo da ASICS, tornando-se o primeiro acto do tipo, causando polémica.
1979 A Nike Introduz a tecnologia de amortecimento "AIR"
1981 A Reebok apresenta o primeiro sapato desportivo (aeróbica) para senhora.
1988 A Adidas introduz a tecnologia Torsion, Uma barra em termoplástico que
estabiliza a passada durante o apoio com o chão.
1989 A Reebok lança o Pump por 175$ Usd o par
1991 A Puma apresenta a tecnologia Disc
1992 A Nike introduz a tecnologia Huarache (sapatos com uma meia embutida em
neoprene)
1993 A Nike apresenta o programa Reuse-A-Shoe, que desfaz calçado utilizado
para fabricar pavimentos para recintos desportivos
1994
A Adidas apresenta uma bota de futebol com a tecnologia predator;
aplicações em termoplástico na gáspea da bota aumentando a potência e
controle no remate
2000 A Nike introduz um conceito novo: O Shox (sapatos com colunas em forma de
molas)
2000 Roger Adams apresenta um tipo de sapatos revolucionário os Heelys, sapatos
com rodas no calcanhar.
2004 A Adidas produz o primeiro sapato com chip na sola intermédia (A1) que
modifica a firmeza da mesma automaticamente
2005 O fabricante de solas Vibram lança os sapatos ultraleves e finos com os dedos
separados "five fingers".
2006 A Adidas em parceria com o fabricante de monitores de frequência cardíaca
Polar, apresenta o primeiro sapato capaz de aceitar um sensor de velocidade
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A Engenharia e o Desporto: como podem os materiais utilizados alterar os resultados? Página 61
e distância, fazendo parte de um conjunto calçado/ têxtil / monitor de
frequência cardíaca capazes de comunicar com o relógio do usuário. A Nike,
juntamente com o fabricante de electrónica Apple, lança um sensor, que
colocado nos sapatos de corrida, comunica com o leitor mp3 Ipod nano,
indicando dados, como a distância, ou calorias. A Nike lança os sapatos Air
360, tornando-se assim a primeira companhia a fabricar um par de sapatos
desportivos cujo amortecimento da sola intermédia é totalmente não
baseada em espumas.
2007
Isaac Daniel é um inventor Norte-americano lançou uma linha de calçado
desportivo com GPS incorporado, este calçado permite ao usuário utilizar um
botão de "Pânico" caso esteja em situações de perigo
2008
A Brooks Lança a tecnologia BioMogo, um composto da sola intermédia 100%
Biodegradável em apenas 20 anos em lugar dos 1000 que tarda uma sola
convenciona. A Nike Introduz a tecnologia Flywire, que consiste na aplicação
de costuras para fabricar o corte do sapato em lugar das tradicionais camadas
de tecido.
2009
Sean Sullivan apresenta o primeiro modelo de calçado modular; marca
Somnio Running, permitindo a personalização do amortecimento, cunha
varus e altura do arco das palmilhas,
2010
A Brooks apresenta a tecnologia DNA, baseada num fluido não
newtoniano(fluidos com viscosidade não constante) adaptando-se ao peso de
cada corredor.
Futuro A indústria do calçado desportivo é uma indústria de materiais...