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Relatório da Unidade Curricular Projecto FEUP A Engenharia e o Desporto Como pode a engenharia influenciar os resultados? MMM519 (2010/2011) MMM 519 Fernando Tiago Gomes Silva (MIEM) Maria Inês Martins Miroto (MIEIG) Pedro Manuel Nogueira Granado (LCEEMG) Raul Agostinho Gomes Vieira (MIEM) Ricardo José Castro Fonseca (LCEEMG)

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Relatório da Unidade Curricular

Projecto FEUP A Engenharia e o Desporto

Como pode a engenharia influenciar os resultados?

MMM519 (2010/2011)

MMM 519

Fernando Tiago Gomes Silva (MIEM)

Maria Inês Martins Miroto (MIEIG)

Pedro Manuel Nogueira Granado (LCEEMG)

Raul Agostinho Gomes Vieira (MIEM)

Ricardo José Castro Fonseca (LCEEMG)

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A Engenharia e o Desporto Como é que a engenharia influencia os resultados?

2 Porto, 18 de Outubro de 2010

Projecto FEUP

A Engenharia e o Desporto

Como pode a engenharia influenciar os resultados?

MMM 519

Fernando Tiago Gomes Silva (MIEM)

Maria Inês Martins Miroto (MIEIG)

Pedro Manuel Nogueira Granado (LCEEMG)

Raul Agostinho Gomes Vieira (MIEM)

Ricardo José Castro Fonseca (LCEEMG)

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A Engenharia e o Desporto Como é que a engenharia influencia os resultados?

3 Porto, 18 de Outubro de 2010

Resumo

No âmbito da unidade curricular de Projecto Feup, desenvolvemos uma

pesquisa, utilizando maioritariamente a Internet como fonte de pesquisa sobre a

Engenharia e o desporto.

Com o trabalho realizado ao longo destas semanas, foi-nos possível melhorar

as nossas técnicas de realização de relatórios, as capacidades de trabalho em grupo e

desenvolvimento de uma melhor forma de utilizar as informações recolhidas.

Este relatório contém uma visão generalizada da forma como o desporto e a

Engenharia se relacionam, mais especificamente de que modo é que „A Engenharia

influencia os resultados em termos desportivos‟. Inicialmente, irá ser abordado o modo

como a Engenharia modificou tanto negativa como positivamente certos desportos

como o ténis, natação e futebol.

De seguida, será exposta, de forma mais aprofundada, a ligação entre os

desportos motorizados e a Engenharia, e em que aspecto é que o desenvolvimento da

Engenharia permitiu melhorar a performance de desportos como a Fórmula 1.

Por último será apresentada de que forma é que a influência da Engenharia nos

desportos motorizados afectou a nossa vida quotidiana.

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A Engenharia e o Desporto Como é que a engenharia influencia os resultados?

4 Porto, 18 de Outubro de 2010

Agradecimentos

Pelo apoio e esforço prestado, agradecemos á Prof. Teresa Duarte e ao

Monitor Luís Guimarães que nos ajudaram e deram ideias importantes para o

desenvolvimento deste projecto. Especial agradecimento à Faculdade de Engenharia

da Universidade do Porto, por proporcionar aos alunos esta oportunidade de

interagirem e aprenderem em conjunto partilhando conhecimentos, por todas as

condições, ao nível de infra-estruturas, material, etc., que oferece, possibilitando a

conjuntura necessária para a elaboração do projecto.

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A Engenharia e o Desporto Como é que a engenharia influencia os resultados?

5 Porto, 18 de Outubro de 2010

Índice

1. Introdução ................................................................................................................. 6

2.Como pode a Engenharia influenciar os resultados? ................................................. 7

2.1 A Engenharia no Futebol………………………………………………………………7

2.2. A Engenharia e o Ténis .................................................................................... 10

2.3 Será que a evolução tecnológica deve ser posta ao serviço do Desporto? ....... 11

2.4 Segurança, resultados e desporto: .................................................................... 13

2.5 O desporto automóvel presente no nosso quotidiano ........................................ 17

3. Conclusão ............................................................................................................... 18

4.Ref. Bibliográficas .................................................................................................... 19

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6 Porto, 18 de Outubro de 2010

1. Introdução

Este trabalho, proposto no âmbito da disciplina Projecto FEUP, tem como

objectivo fazer reflectir os estudantes sobre várias questões ligadas ao desporto e à

Engenharia nele desenvolvida.

Existem vários tipos de desportos, alguns famosos e conhecidos por todos,

como o Futebol, e outros que não são tão populares. Todos eles têm uma vertente

comum, o seu desenvolvimento.

Ao longo deste relatório, iremos enunciar a intervenção da Engenharia em

desportos como o futebol, ténis, natação e fórmula 1 uma vez que são os desportos

mais apreciados por todos os elementos do grupo, por essa mesma razão foi unânime

a escolha dos desportos a serem pesquisados.

O desenvolvimento no desporto é obtido, através de investigações, pela parte

de Engenheiros, sempre com o intuito de melhorar a qualidade e rigor do desporto. Em

todos eles temos exemplos bem vivos disso mesmo, e muitas das vezes essas

inovações desportivas são transportadas para o nosso quotidiano, de forma a

melhorar também a nossa qualidade de vida.

A melhor forma de se ver esta transposição para o dia-a-dia é analisar-se um

dos desportos que mais tem evoluído nos últimos tempos: o desporto motorizado. Nele

pode-se observar a Engenharia ligada a variadas temáticas, como a performance, a

segurança, a aerodinâmica e a rentabilidade. E hoje, se se olhar em redor, observa-se

veículos com todas estas aplicações a serem comercializados, e em conjugação com

um design apelativo, conseguem melhorar a qualidade de vida das pessoas.

A Engenharia tem feito óptimos avanços tecnológicos para promover a

qualidade, e tornar o grande ramo do Desporto atractivo. O desenvolvimento e a

investigação são, portanto, necessários em todos os sectores desportivos, para que

dessa forma se construa um mundo onde o desporto é valorizado e a segurança, tanto

neste ramo como no quotidiano, seja cada vez maior.

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2. Como pode a Engenharia

influenciar os resultados?

2.1 A Engenharia no Futebol

Quando se fala em futebol, um dos desportos mais populares do mundo, fala-

se em tácticas, rivalidades, adeptos, árbitros, futebolistas em ascensão… Mas o

futebol é muito mais do que o que se vê num jogo.

A Engenharia tem feito grandes progressos ao nível da preparação dos atletas

que é fundamental para a obtenção de resultados. As chuteiras, as bolas, os

equipamentos e os elementos de protecção (como caneleiras e luvas de guarda-

redes), são instrumentos visíveis pelo espectador e que sem dúvida aumentam as

performances e ajudam ao espectáculo neste desporto.

Fig.1 – Chuteira, um dos equipamentos

que melhora a performance dos atletas

(http://2.bp.blogspot.com/_N3wm_lHsZyY/TCC_5Mg3yII/AAAAAAAACCg/-J9R3Cqtp78/s1600/t904.jpg)

O desenvolvimento das instalações desportivas também contribuiu fortemente

para o aumento da performance dos atletas uma vez que, é nestes locais que todos os

atletas se preparam. Neste ramo, o desenvolvimento tem sido fulcral. O relvado, os

balneários, os ginásios e os estádios estão cada vez melhor preparados para o treino

intensivo de cada um dos jogadores.

Quanto ao relvado, o desenvolvimento da Engenharia permitiu a criação de relva

sintética que apresenta inúmeras vantagens tanto em relação ao tempo de utilização

dos campos como aos custos de manutenção. Abaixo, apresentam-se 2 tabelas

comparativas e elucidativas em relação aos custos de instalação e custo de

manutenção da relva natural e da relva sintética.

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Custo de Instalação

Relva Natural Relva Sintética

Saneamento e Drenagem €30.000 Saneamento e Drenagem €20.000

Sistema de Rega €35.000 Sistema de Rega €25.000

Suporte e Semear €210.000 Infra-estruturas €125.000

Relva Sintética €170.000

TOTAL €275.000 TOTAL €340.000

Custo de Manutenção

Relva Natural Relva Sintética

Manutenção de

custo

€36.000/ano Manutenção de

custo

€4.000/ano

Disponibilidade 12h/semana

Durante

46 sem./ano

Disponibilidade 50h/semana

Durante

46 sem./ano

Aos 6 anos 12*46*6 = 3.312h Aos 6 anos 50*46*6 = 13.800h

Custo por hora (€275.000 + €36.000) * 6 /

3.312 = 148.25 €/h

Custo por hora (€275.000 + €36.000) * 6 /

3.312 = 148.25 €/h

(http://www.opsa.pt/cms/view/id/22/)

Indirectamente, todos estes factores vão proporcionar aos atletas, para além de

uma melhor condição física, um nível de satisfação elevado que irá provocar um

grande grau de motivação, ou seja, há uma conjugação da parte física e o intelectual

do jogador.

O futebol é também um desporto muito mediático e, através dele, empresas

conseguem lucros incríveis. Por isso certas marcas criaram os chamados painéis

publicitários que se instalam nos campos para que a marca seja vista por todos

aqueles que observam o jogo tanto em directo como através das transmissões

televisivas. Abaixo encontra-se uma imagem relativa aos painéis publicitários.

Fig.2 – Imagem relativa a

painéis publicitários em

estádios de futebol

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A utilização de estádios como forma de publicitar marcas decorre há vários anos no

entanto, as inovações da engenharia permitiram que se passasse os painéis de

plástico para os electrónicos que hoje se observa.

Fig.3 – Painel electrónico

num estádio de futebol

(http://2.bp.blogspot.com/_qQMHCQ7dVXU/SpUwO_L3zGI/AAAAAAAAAVk/LyNVhO-

rpF0/s400/Placar+Vila.jpg)

Os progressos relativos ao futebol serão cada vez mais notórios, existindo até

pesquisas e estudos que ponderam a criação de chips para as bolas (como se pode

observar na figura 4) que servirão para tornar mais justas as competições

futebolísticas de forma a não se verificarem situações complicadas como penalidades

mal marcadas e outros problemas que criam muita controvérsia no mundo do futebol.

Fig.4 – Estudos relativos à

criação de chips para as bolas

(http://www.blogdosantinha.com/

wp-

content/uploads/2010/06/bola_fu

tebol_com_chip.jpg)

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2.2 O Hawk-Eye do Ténis

Para muitos fãs do ténis, as discussões com juízes de linha e o

comportamento mais agressivo de alguns jogadores fazem parte do espectáculo do

jogo. Mas para promover uma maior justiça em termos desportivos o Hawk-Eye (Olho

de Falcão) começou a ser utilizado a partir do ano de 2007. Estas câmaras têm a

habilidade de determinar se a bola caiu dentro ou fora do court (linhas que determinam

as dimensões do campo) com a exactidão de até dois milímetros.

O revolucionário sistema de câmaras está instalado nos campos centrais dos

torneios mais importantes do circuito internacional. O Hawk-Eye só pode ser usado 3

vezes por jogo e vai descontando á medida a que, o jogador que o pede, não tem

razão no pedido A maioria dos jogadores, do passado e do presente, deu boas-

vindas à introdução do Hawk-Eye, e estrelas como Martina Hingis, Andy Roddick e Pat

Cash são exemplos disso mesmo.

O criador do Hawk-Eye, Paul Hawkins, diz que o sistema mostrará não só os

erros dos árbitros mas também as qualidades de cada jogador. (11)

Figs.5 e 6 – Imagem que Hawk-Eye proporciona

(http://img.dailymail.co.uk/i/pix/2007/06_02/hawkeye230607_468x267.jpghttp://img.dail

ymail.co.uk/i/pix/2007/06_02/hawkeye230607_468x267.jpg)

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2.3 Será que a evolução tecnológica deve ser posta ao serviço

do Desporto?

O desporto que maior polémica tem causado em relação a este tema, tem sido

a Natação.

A utilização dos fatos de banho de última geração por parte dos nadadores veio

levantar, mais uma vez, a questão sobre se as vantagens dos mesmos não poderiam

desvirtuar o resultado desportivo. Esta situação já tinha sido repetidamente discutida

aquando da primeira grande inovação nos fatos utilizados pelos nadadores, iniciada no

início deste século. Esta situação levou a Federação Internacional de Natação (FINA)

a regular os fatos utilizados, sendo necessário que qualquer fato fosse aprovado pela

FINA e estivesse a ser comercializado e à disposição de qualquer nadador.

Contudo, com a entrada no mercado da nova geração de fatos de banho,

desenvolvidos basicamente à base do poliuretano (formado por unidades de uretano),

a discussão e a controvérsia voltou a sentir-se no meio desportivo. Nos Jogos

Olímpicos de Pequim, 2008, atingiram-se números nunca antes previstos: 25 recordes

mundiais, 66 recordes olímpicos e mais de 1000 recordes continentais e nacionais.

Todavia, estes números não ficaram por aqui. No presente ano (que ainda não

terminou), já foram estabelecidos 174 recordes do mundo, tendo, só nos

Campeonatos Mundiais de Roma, sido batidos 43 recordes do mundo, atingindo-se

aquilo que muitos apelidaram de “nova ordem na natação mundial”, marcada pela

evolução tecnológica dos fatos de banho utilizados.

Fig.7 – Fato de banho desenvolvido pela Speedo

que gerou bastante controvérsia

(http://www.uncrate.com/men/images/2008/08/sp

eedo-lzr-racer.jpg)

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12 Porto, 18 de Outubro de 2010

Esta evolução constante levou a que a discussão se centrasse em torno de

questões relacionadas com a artificialidade destas tão elevadas prestações

desportivas. Houve mesmo quem sugerisse que esta situação poderia ser comparada

às questões do “doping”, apelidando estes casos de “tecnodoping” (doping

tecnológico). Todavia, várias vozes se ergueram defendendo a evolução tecnológica

no desporto. Um nadador utilizar um fato de banho de última geração, não pode ser

comparado à utilização de uma chuteira, especialmente desenvolvida para um jogador

de futebol? Ou à utilização de uma bicicleta, desenvolvida com um material muito mais

leve e aerodinâmico por parte de um ciclista?

Ou à utilização de um carro de Fórmula 1, com uma carroçaria que permite

maximizar a potência do motor? Efectivamente, não são questões de resposta

simples.

Por outro lado, os investimentos avultados que as marcas desportivas fizeram

no desenvolvimento e produção destes novos fatos de banho também não devem ser

descurados. Muitas destas empresas contribuíram para a dinamização da economia,

para a inovação tecnológica, para a valorização da iniciativa empresarial e para a

cooperação entre as empresas e as unidades/centros de investigação.

Tendo em consideração todos estes argumentos, a FINA decidiu alterar a regra

que regulamenta a utilização dos fatos de banho. Desta forma, a partir de Janeiro de

2010, os fatos de banho para os homens não devem passar acima do umbigo ou

abaixo do joelho, e para as mulheres, não devem cobrir o pescoço, nem devem

prolongar-se além do ombro e abaixo do joelho. Por outro lado, todos os fatos de

banho devem ser feitos de matérias têxteis (materiais como o poliuretano devem ser

excluídos).

Todavia, várias pessoas afirmaram que a FINA tomou esta posição demasiado

tarde. Desta forma, há quem afirme que alguns recordes dificilmente serão batidos e

que, após um período em que o espectáculo foi a nota dominante na natação mundial,

entraremos num período de alguma estabilização ou mesmo declínio mediático. Esta

perspectiva é demasiado pessimista. Não há quaisquer dúvidas que os fatos

contribuíram bastante para a melhoria acentuada da prestação desportiva. Porém, a

melhoria dos métodos de treino e recuperação, a profissionalização dos técnicos e

nadadores, a melhoria das condições de treino, a melhoria do conhecimento dos

princípios biomecânicos que influenciam a prestação do nadador, bem como a

melhoria das instalações desportivas (piscinas com mais profundidade, novos

separadores de pistas, blocos de partida melhorados) foram também aspectos que

contribuíram decisivamente para a enorme melhoria verificada na prestação

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desportiva. Neste sentido, a convicção de muitos é que continuaremos a assistir ao

estabelecimento de novos recordes mundiais, acreditando que, nas próximas grandes

competições internacionais (Campeonatos Mundiais e Jogos Olímpicos), esta situação

ocorrerá. Não com tanta exuberância como temos assistido nestes últimos dois anos,

mas certamente que a evolução da natação mundial não ficará estagnada. (8), (17)

2.4 Segurança, resultados e desporto:

A Fórmula 1 (F1) é um dos desportos de automobilismo mais famosos do

mundo. Como em outros desportos também na F1, a engenharia tem um grande

contributo para a realização do mesmo. A aerodinâmica foi uma das principais

evoluções da engenharia, que marcou tanto o desporto motorizado, como a evolução

do automóvel. Esta evolução começou em meados do século XX, quando os

engenheiros começaram a questionar-se sobre o porquê dos carros perderem tanta

potência face ao atrito imposto pelo ar. Foi então, que no inicio do século XX surgiu o

estudo a aerodinâmica para melhorar o desempenho dos carros e aviões. Este teve o

seu auge fundamentalmente no desporto motorizado, principalmente na Fórmula 1 e

que depois passaram para o nosso quotidiano.

Mas, um aspecto importante é a segurança, pois pode condicionar a vidas dos

automobilistas. Desde há muito tempo que, a F1 tem vindo a desenvolver a segurança

dos equipamentos e dos seus carros, pois esta temática tem sido uma grande

preocupação desde o acidente mortal de Senna. Desde essa época, muito se tem

alterado na segurança de um automóvel de forma a alterar o resultado das violentas

colisões, e os resultados são visíveis (Gráfico 1).

Gráfico 1 – Número de mortes por ano

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14 Porto, 18 de Outubro de 2010

De entre muitas alterações destacam-se as seguintes: a introdução de um

monobloco, o uso de macacão dos pilotos, uso de protecção da cabeça e pescoço

(HANS), os capacetes, cintos de segurança, entre outras.

O monobloco (local onde o piloto se senta, fig.8) é um constituinte

indispensável da célula de sobrevivência para o piloto. Esta célula foi concebida para

permanecer intacta em caso de acidente, sendo por isso feita de um material

extremamente resistente. Neste monobloco, existe um banco que é completamente

adaptado às características físicas do piloto. O banco terá de ser posicionado para que

o piloto fique totalmente protegido de acidentes, nomeadamente em caso de

capotagem, ou seja, nenhuma parte do corpo pode ficar de fora. Ainda relacionado

com a célula de sobrevivência, existe em torno desta (excepto na traseira) o

absorvedor de impacto (fig.9) que é um constituinte que foi concebido para ser

destruído com o impacto (no momento do acidente), pois assim este constituinte

absorve toda a energia gerada no acidente. E como consequência o piloto sente

menos pressão no decorrer do acidente o que leve à redução dos damos provocados

ao piloto. (1), (7)

Fig.8 – Monobloco (local onde o piloto se senta) Fig. 9 - Absorvedor de impacto

Célula de sobrevivência e monobloco

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15 Porto, 18 de Outubro de 2010

Actualmente os carros de fórmula 1 apresentam uma elevação lateral do

cockpit (fig.10) o que permitiu que a cabeça dos pilotos ficasse protegida lateralmente

contra a força G (força exercida sobre os tecidos dos órgão do corpo humano em caso

extremo pode originar a explosão dos órgãos o que causa morte imediata), em caso

de acidente. (4)

O macacão dos pilotos, em conjunto com botas, luvas e capacete, forma uma

barreira resistente de protecção contra os danos em caso de acidente. Todos estes

equipamentos são feitos de Nomex (fibra sintética). Os macacões (incluindo os

logótipos das marcas e dos patrocinadores) de Fórmula 1 são concebidos para

proteger o piloto de um incêndio por pelo menos 12 segundos, tempo suficiente para

que a equipa de salvamento os consiga socorrer.

Fig. 11- Macacão de pilotos de F1

Fig. 10 - Elevação lateral do cockpit

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16 Porto, 18 de Outubro de 2010

O Sistema de protecção para cabeça e pescoço (HANS - Head and Neck

Support System, fig.12) é uma espécie de colarinho feito de fibra de carbono, colocado

em volta do pescoço do piloto com o objectivo de protegê-lo em caso de colisão. O

HANS é um dispositivo atrelado ao capacete na zona cervical que permite liberdade

de movimento da cabeça. Também controla o movimento do capacete em caso de

impacto frontal, evitando assim lesões no pescoço. (6)

Em relação aos capacetes, apenas, foi alterado os materiais da sua

constituição sendo este o mesmo material de fibra de carbono usado na construção do

monobloco, em que estes capacetes sejam leves e resistentes (pelo o que a sua

inércia é baixa em relação à cabeça do piloto o que pode agravar as lesões em caso

de acidente) ainda importantes a acrescentar os capacetes conseguem resistir a

temperaturas da ordem dos 700ºC. Todos os capacetes são feitos de forma a ajustar

às dimensões da cabeça do piloto.

O cinto de segurança é constituído por um sistema de cinco fitas.

O uso de cabos de aço para ligar as rodas (fig.13) permite que durante um

acidente as rodas não sejam projectadas, poupando assim ferimentos ou mortes

humanas.

Fig. 12 - Sistema de protecção para cabeça e pescoço (HANS - Head and Neck Support System)

Fig.13 – Cabo de aço utilizado na F1

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17 Porto, 18 de Outubro de 2010

A Fórmula 1 ainda é assistida por centenas de funcionários que ajudam a

controlar a segurança do piloto e do público presente. Esses funcionários vestem

macacões cor de laranja e têm três funções principais: avisar os pilotos em caso de

perigo, remover destroços ou carros danificados da pista e manter os espectadores

nas áreas permitidas. A Fórmula 1 conta também com dois carros especiais em cada

corrida: o carro de segurança (safety car) e o carro médico.

2.5 O desporto automóvel presente no nosso quotidiano

Hoje em dia, a fórmula 1 tem à sua disponibilidade a mais alta tecnologia de

ponta inserida nos carros, e também conta com dispositivos somente apropriados ao

desporto e às corridas fórmula 1. Por este facto, os equipamentos dos carros da

fórmula 1 são tão caros a nível de materiais e de processo de fabrico. Mas, com o

desenvolvimento da engenharia e da tecnologia nomeadamente a nível da mecânica

dos materiais e da robótica, os equipamentos usados na formula 1 podem ficar mais

baratos e serem aplicados ao automóvel comum tanto a nível da performance, como

da segurança e do conforto.

Os carros de F1 para além da aerodinâmica conjugada com a grande

performance, também apresentam um grande nível de segurança (já que permite

pilotos a saírem ilesos de acidentes a altas velocidades, perto de 300 km/h) e também

proporciona um grande conforto (os bancos são ajustados ao físico do piloto). O futuro

do automóvel passará então por estas modificações:

Automóveis mais económicos;

Maior fiabilidade dos materiais e motores;

Aumento da velocidade;

Melhoria dos pneus (maior aderência);

Aumento da estabilidade e tracção (aderência dos automóveis de modo a

poderem fazer curvas a elevadas velocidades);

Redução do ruído do vento e do atrito imposto por este;

Maior segurança para os ocupantes dos veículos (melhor carroçaria, airbag);

Desembaciamento dos vidros;

Assim o desporto motorizado é o motor do interesse pelo desenvolvimento do

veículo comum, visto que o que se faz para automóvel de corrida pode ser feito num

veículo vulgar.

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18 Porto, 18 de Outubro de 2010

3. Conclusão

Em suma, podemos concluir que a evolução da Engenharia, ao longo dos

tempos, tem vindo a melhorar as nossas condições de vida, influenciando

constantemente o nosso quotidiano.

Assim sendo, a Engenharia, está aplicada a múltiplos sectores, nomeadamente

no desporto. Através do avanço da tecnologia e a sua aplicação na construção de

novos equipamentos de precisão de tempo, assim como equipamentos para

determinar a certeza dos resultados, a influência da aerodinâmica no desporto

automóvel como o seu design e a fidelidade dos materiais, tudo isto permitiu melhores

condições do mundo desportivo a nível da sua justiça e clareza, influenciando

directamente a Engenharia nos resultados.

Através da elaboração deste relatório foi-nos possível um maior

aprofundamento do conhecimento das diferentes aplicações da Engenharia,

conhecimento fundamental para percebermos se escolhemos a área certa no Ensino

Superior.

Acredito que a disciplina de Projecto Feup teve grande importância a vários

níveis, nomeadamente no que diz respeito à importância de saber pesquisar,

seleccionar e escolher a informação fundamental à realização de um bom relatório.

Page 19: Projecto FEUP - web.fe.up.ptprojfeup/cd_2010_11/files/MMM519_relatorio.pdf · objectivo fazer reflectir os estudantes sobre várias questões ligadas ao desporto e à ... já foram

A Engenharia e o Desporto Como é que a engenharia influencia os resultados?

19 Porto, 18 de Outubro de 2010

4. Ref. Bibliográficas

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