Física do Levantamento de Peso

Este fim de semana aconteceu o Aquece Rio Campeonato Sul Americano de Levantamento de Peso e, seguindo os posts sobre esportes olímpicos, vou falar um pouco sobre a física deste esporte.

Desafiando a gravidade

Qualquer coisa que você levante ou carregue, um copo, uma mochila, e até se levantar da cama (por isso é difícil... :-D ), você está indo contra e vencendo uma força da natureza chamada gravidade. A Terra puxa esses objetos para baixo e você os puxa para cima, como num cabo de guerra.

Lembrando das aulas de Física da escola, ao mover um objeto você realiza um Trabalho sobre ele. Para calcular o Trabalho é só multiplicar a força que está fazendo pela distância que o objeto se deslocou ($T=F \cdot d$). Quanto maior o peso (força), maior o trabalho para levantar a mesma distância. Só para se ter uma ideia, para levantar uma barra de 100 kg a uma altura de 2 metros, o trabalho é de 0,478 kcal (frustrante né!?).

Se quiser ver como cheguei nesse valor, clique aqui

$T=F \cdot d$. 
Força é igual a massa do objeto vezes a aceleração da gravidade, que vou aproximar para 10 m/s². 
$F=100 \cdot 10=1000 N$ (Newtons). 
$T=1000 \cdot 2=2000 J$ (Joules).  
1 Joule equivale a 0,239 calorias, ou 1 caloria = 4,184 Joules. 
2000 Joules = 478 calorias = 0,478 kcal

Braço de alavanca

Para movimentar a maioria das coisas, você faz alguma rotação com seus membros. Ao levar o copo até a boca você faz uma rotação do seu braço em torno do cotovelo. Ao subir uma escada você rotaciona sua coxa. Todas as articulações do nosso corpo funcionam sob uma rotação. A grandeza física que está relacionada à rotações é o Torque.

Torque é a rotação provocada por uma força. Possui a mesma expressão do trabalho ($Torque=F \cdot r$), onde $r$ é o raio, a distância em que se aplica a força). Igual ao trabalho, quanto maior a força para uma mesma distância, ou quanto maior a distância para uma mesma força, maior o torque. Por isso as maçanetas das portas ficam no extremo oposto das dobradiças, pois com a mesma força, quanto maior a distância do ponto de rotação, maior vai ser o torque e mais fácil vai ser girar. Isso também funciona ao trocar o pneu de um carro. Quanto maior o comprimento da chave, menos força você precisa fazer para afrouxar a porca. Essa distância do ponto de rotação ao ponto onde você faz a força é chamado de braço de alavanca. Comparando com a academia, usando o exercício rosca para o bíceps, o braço de alavanca é distância entre o apoio e a força (veja a figura abaixo).

Equilíbro

Imagine que você vai viajar e exagera no conteúdo da sua mala, que não tem rodinhas. Quando vai carregá-la, por exemplo com o braço direito, você se inclina para a esquerda. Se não fizer isso você acaba caindo para a direita. Isso acontece pois o peso da mala provoca um torque em torno do seu centro de massa, que faz você girar em torno do seus pés, que são o apoio fixo.

A mala tá pesada!

O centro de massa ou centro de gravidade é o ponto onde podemos considerar que toda a sua massa está localizada. Em objetos simétricos e homogêneos, por exemplo uma barra de ferro ou cabo de vassoura sem a vassoura, um pacote de papel A4, um CD ou uma bolacha porta-copos, o centro de massa fica localizado exatamente no meio de um desses objetos. Se você estiver em pé e ereto, o contro de massa fica aproximadamente na direção do seu umbigo no meio do seu corpo. Se você mudar a posição do seu corpo, seu centro de massa pode mudar de posição também. O centro de massa pode até ficar fora do corpo! Neste link, da Universidade Federal do Ceará, tem algumas brincadeiras interessantes com o centro de massa do corpo que você pode fazer em qualquer lugar.

O corpo permanece em equilíbrio quando o centro de gravidade e a linha de gravidade passam pela base de suporte.

No caso do levantamento de peso, assim como com a mala, devemos considerar o centro de massa do sistema, isto é, devemos considerar o centro de massa do corpo mais o do peso extra. Esse extra vai mudar o local do centro de massa. Você pode ver como isso funciona com algum controle remoto que tenha na sua casa. Quanto mais comprido melhor. Pegue o controle e tente equilibrá-lo com uma caneta que tenha a tampa ou a outra ponta plana. Se não tiver pode usar o dedo mesmo. Marque o ponto onde o controle ficou equilibrado. Agora retire as pilhas e tente equilibrar o controle de novo. O que aconteceu?

Dois pesos, uma medida

No levantamento de peso olímpico existem duas provas: arranque e arremesso (Wikipedia).

Arranque

O arranque consiste em levantar a barra do solo até acima da cabeça num movimento sem pausa, sem apoiá-la no corpo. A barra é colocada horizontalmente em frente das pernas do levantador. É agarrada, com as palmas das mãos para baixo e puxada em um movimento único da plataforma e erguida acima da cabeça com os braços completamente estendidos, enquanto que o levantador se agacha ou dobra as pernas. Deve, então, ergue-se, estabilizar-se, durante dois segundos, e esperar o sinal de "abaixar" dos árbitros. Os árbitros dão o sinal de "abaixar" a barra logo que o levantador fique imóvel em todas as partes do corpo.

Arremesso

O arremesso é executado em duas partes. Primeiro, a barra é colocada horizontalmente em frente das pernas do levantador. É agarrada, com as palmas das mãos para baixo e levantada até à altura dos ombros, por cima do peito, enquanto que o levantador se agacha ou dobra as pernas; a seguir, reergue-se e alinha-se.

Na segunda parte, usando a força conjunta de braços e pernas, a barra é levantada acima da cabeça, enquanto que faz um movimento em forma de tesoura com as pernas; a seguir deve realinhar as pernas, com braços estendidos, estabilizar-se, durante dois segundos, e esperar o sinal de "abaixar" dos árbitros. Os árbitros dão o sinal de "abaixar" a barra logo que o levantador fique imóvel em todas as partes do corpo.

Em cada uma das provas os atletas dispõem de três tentativas para levantar a maior carga possível.

Repare como a barra faz praticamente uma linha vertical de onde ela estava. Basicamente quem muda a posição é o atleta. Veja que, assim como na animação, o centro de massa fica sempre dentro da base de suporte tanto vendo o atleta de frente quanto de lado. Se saísse dessa base, o atleta tombaria.

Sempre vemos super-heróis levantando objetos ridiculamente enormes objetos e pesados sem se apoiar ou mexer, ficando em pé na vertical. Mesmo um super-herói não poderia fazer algo assim na vida real. Faça as brincadeiras da UFC e tenha a experiência!