Um professor de física americano descreveu como ele usou uma corrida entre o dinossauro Dilophosaurus wetherilli e o velocista campeão mundial Usain Bolt para ensinar aos alunos sobre o movimento acelerado não uniforme.
Com base nos dados digitalizados obtidos durante o Campeonato Mundial de Atletismo de 2009, bem como nos resultados de pesquisas biomecânicas, o físico concluiu que Bolt teria tido a vitória incondicional.
Estudando física – do simples ao complexo
O estudo do complexo deve começar com o simples – esse princípio universal é aplicado em todos os lugares no ensino da física, em particular, da mecânica. Sua seção mais simples é a cinemática unidimensional de um ponto material.
Apesar de sua natureza elementar, as equações de movimento que surgem dentro de sua estrutura geralmente podem ser complexas, de modo que os programas educacionais básicos incluem apenas movimento uniforme e uniformemente acelerado.
No entanto, algumas coisas no mundo ao nosso redor se movem dessa maneira. Ao passar para o próximo nível de complexidade, é necessário considerar a aceleração que depende do tempo. A compreensão do tópico só será benéfica se os alunos analisarem equações matemáticas no contexto de problemas aplicados interessantes e incomuns. Sua busca é uma parte importante do trabalho dos professores de física.
Usain Bolt foi mais rápido que um dinossauro?
Scott Lee, da Universidade de Toledo, abordou essa questão de maneira bastante original. Ele desafiou seus alunos a descobrir quem seria o vencedor em uma hipotética corrida de 100m entre o famoso recordista Usain Bolt e o dinossauro terópode Dilophosaurus wetherilli, conhecido do filme Jurassic Park. Dados de digitalização de atletas e modelagem biomecânica mostraram que um humano venceria por uma margem de dois segundos.
Graças às suas conquistas esportivas e status de culto, Usain Bolt se tornou um objeto popular de pesquisa para cientistas que lidam com as capacidades mecânicas do corpo humano. Um deles digitalizou os dados da corrida de um atleta no Campeonato Mundial de Atletismo de 2009, onde estabeleceu um recorde mundial.
A velocidade de Bolt é descrita com um bom grau de precisão por uma curva que tende exponencialmente para um valor assintótico correspondente a uma velocidade máxima de 12,08±0,04 metros por segundo.
Os cientistas compreensivelmente não têm acesso a dados semelhantes sobre o funcionamento do Dilophosaurus wetherilli. No entanto, avanços recentes na criação de modelos do sistema musculoesquelético de vertebrados permitiram estimar sua velocidade máxima, que acabou sendo igual a 10,5 metros por segundo.
Além disso, pesquisadores envolvidos em biomecânica descobriram que a natureza exponencial da dependência da velocidade no tempo é universal, e o fator correspondente no expoente é proporcional à massa do animal à potência de -0,15. Esse multiplicador para um terópode de 400 kg acabou sendo 0,400 ± 0,223 segundos recíprocos, o que é mais de duas vezes menor do que para um atleta de 86 kg – 0,821 ± 0,009 segundos recíprocos.
A vantagem de Bolt na aceleração inicial e na velocidade máxima garantiu que ele vencesse a corrida por dois segundos, como os alunos de Scott Lee deveriam ter visto. Vale ressaltar que a aceleração inicial do atleta chega a 9,91 ± 0,11 metros por segundo ao quadrado, que é aproximadamente igual a um g.
Ao mesmo tempo, mais perto da linha de chegada, torna-se negativo, ou seja, Bolt começa a desacelerar. De acordo com a teoria matemática da corrida, baseada nas leis da termodinâmica, é um produto inevitável da fadiga.
Publicado em 20/03/2022 05h09
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