Por que alguns nadadores olímpicos pensam em matemática na piscina

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Isso mudou quando ela percebeu que os conceitos que estudava em sala de aula poderiam ser usados em seu esporte. Hoje, Kate costuma entrar na piscina usando um cinto que contém um acelerômetro, o mesmo dispositivo encontrado em smartphones e relógios fitness. Enquanto ela nada, o sensor mede seu movimento em três direções espaciais 512 vezes por segundo.

— Isso me ajudou a descobrir as áreas da minha braçada em que posso ser mais eficiente — conta a nadadora de 22 anos. Até agora, tem ajudado: no último sábado, ela começou uma agenda olímpica movimentada ao ganhar uma medalha de prata no revezamento 4x100 livre.

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Todos os nadadores das Olimpíadas de Paris-2024 têm o mesmo desafio: nadar o mais rápido possível, movendo-se na água de forma a maximizar a força que os impulsiona em direção à linha de chegada e, ao mesmo tempo, minimizar a força que os desacelera. Os nadadores de elite usam truques conhecidos para reduzir a resistência conhecida como arrasto, como fazer a barba antes de grandes competições e usar trajes de banho feitos do mesmo material dos carros de corrida de Fórmula 1.

Embora o esporte dependa há muito tempo da sensação do nadador na água ou do olhar do técnico no deck da piscina, Kate e vários de seus colegas de equipe olímpicos dos EUA estão explorando uma nova fronteira competitiva.

Sob a direção de um professor de matemática da Virgínia, Ken Ono, eles estão medindo e analisando as forças que criam enquanto nadam, para otimizar a maneira como se movem na água. Detalhes aparentemente tão pequenos como a posição da cabeça de Kate em seu nado de peito subaquático, ou como sua mão esquerda entra na água em seu nado de costas, têm sido pontos focais enquanto ela trabalha para aparar os centésimos de segundo que fazem a diferença entre as medalhas no esporte.

Ainda que Kate seja, quase certamente, a única nadadora em Paris-2024 que também coescreveu um artigo de pesquisa revisado por pares sobre esse trabalho, ideias semelhantes estão se popularizando em outros lugares.

Como parte de um programa de pesquisa financiado pelo governo na França com o objetivo de dar ao país uma vantagem nas Olimpíadas em casa, Léon Marchand foi testado no verão passado para conhecer seu "perfil hidrodinâmico". E Kyle Chalmers, o velocista australiano que é tricampeão olímpico, fez uma parceria com um laboratório de tecnologia esportiva sediado em Sydney que criou um dispositivo para medir a força gerada pelas mãos de um nadador enquanto ele dá braçadas na água.

— Isso nos dá uma vantagem mental, sabendo que temos acesso a essas informações que não podem ser vistas a olho nu — diz Paige Madden, duas vezes atleta olímpica, que se lembra de pesquisadores usando filme plástico para fixar um sensor em suas costas quando ela estava estudando na Virgínia.

Os métodos de Ono avançaram com o tempo. Em uma conferência na Noruega, há cerca de uma década, ele conheceu um grupo de matemáticos da Escola Norueguesa de Ciências do Esporte que trabalhava com esquiadores olímpicos de cross-country, usando acelerômetros para analisar seus padrões de movimento. Uma lâmpada se acendeu para Ono, um especialista em teoria dos números que também é triatleta e pai de nadadores.

Ono, na época na Universidade Emory, em Atlanta, tinha uma cobaia disposta a ser testada: Andrew Wilson, um estudante de matemática que havia entrado para a equipe de natação. Eles começaram com acelerômetros projetados para rastrear tubarões e foram aprendendo à medida que avançavam, desenvolvendo um protocolo para identificar os pontos fracos do nado de peito de Wilson.

Conforme Wilson crescia no esporte, tornando-se campeão nacional da Divisão III e, mais tarde, ganhando o ouro no revezamento medley nos Jogos Olímpicos de Tóquio, outros membros da equipe nacional dos EUA começaram a conhecer o projeto dele e de Ono.

Desde então, Ono já testou cerca de 100 dos principais nadadores americanos, mas trabalha mais de perto com o grupo da Virginia, onde é presença constante no deck da piscina. Ele também oferece uma aula de estudo independente para alunos STEM, que aprendem a analisar os dados coletados de nadadores como Kate e Gretchen Walsh, detentora do recorde mundial nos 100 metros borboleta.

Thomas Heilman, que, aos 17 anos, é o nadador americano mais jovem a se classificar para as Olimpíadas desde Michael Phelps, disse que um dos motivos pelos quais se comprometeu a nadar na Virgínia foi para participar regularmente desse trabalho.

Os 512 instantâneos de dados capturados por segundo ajudam os pesquisadores a criar um gêmeo digital para cada nadador, uma representação numérica de como o atleta se move na água. Esses dados apontaram que a puxada do nado de peito de Kate era uma área em que ela estava perdendo tempo.

Ela olhou o vídeo para comparar sua forma com a de Lilly King, especialista em nado de peito, e viu que a inclinação da cabeça para a frente provavelmente estava criando um arrasto extra que a estava deixando mais lenta. A modelagem matemática previu que, com um ajuste de forma, Kate, que agora é a recordista americana no nado de 200 peito, poderia economizar até 0,15 segundo por arrancada.

— A natação é a aplicação perfeita da matemática e da física. Nunca fomos projetados para nadar na água. Portanto, nadar rapidamente na água é uma combinação realmente única e complicada de destreza atlética e atenção aos detalhes em termos de física e mecânica. É por isso que eu gosto disso — disse Ono.

O perfil hidrodinâmico da equipe nacional francesa baseia-se em princípios semelhantes. Ricardo Peterson Silveira, um cientista do Brasil, foi a uma universidade em Rennes, na França, há três anos, para participar do projeto de ciência esportiva do país. Ele fez uma demonstração na piscina de aquecimento nos campeonatos franceses do ano passado que chamou a atenção de Bob Bowman, técnico de Marchand, que perguntou se seu nadador poderia ser testado.

No último dia da competição, Silveira amarrou Marchand a um dispositivo motorizado preso à parede. O primeiro teste mediu o arrasto enquanto ele era puxado pela água em uma posição aerodinâmica. Marchand registrou o valor mais baixo para esse atributo, que eles chamam de arrasto passivo, entre todos os nadadores que Silveira e os pesquisadores franceses testaram, uma indicação de que seu corpo foi construído como um torpedo pronto para disparar pela água.

Um segundo teste mediu sua velocidade ao nadar contra diferentes níveis de resistência. Em seguida, Silveira calculou quanta força Marchand gerou ao nadar o estilo livre — o nado que ele pretendia melhorar nas Olimpíadas — e a porcentagem que foi usada para impulsioná-lo para frente.

Criaturas aquáticas como os peixes são muito eficientes na natação, mas até mesmo os melhores nadadores humanos conseguem aplicar apenas cerca de 60% de seu esforço na direção do nado. Com base nos resultados de Marchand, Bowman disse que eles incorporaram breves rajadas de estilo livre em velocidade de corrida contra resistência pesada em seu treinamento, com o objetivo de aumentar sua potência e sua eficiência de propulsão.

Para Bowman e Todd DeSorbo, o técnico da Virginia e das mulheres dos EUA para os Jogos de Paris-2024, mais informações permitem que eles ajudem melhor seus atletas, embora a adoção de dados pelo esporte tenha acontecido de forma hesitante. Russell Mark, ex-gerente de alto desempenho da USA Swimming, que apresentou Ono a DeSorbo, lembra-se de ter recebido reações contraditórias dos treinadores há 20 anos, quando distribuía impressos em papel com análises de corridas.

— Estamos no auge dessa revolução de dados na natação, e os atletas estão ansiosos por isso, os técnicos estão ansiosos por isso, o esporte está ansioso por isso. É possível ver a empolgação com o que Ken e Todd estão fazendo e o sucesso que estão tendo em todo o programa. Esse é o sonho, e esse é o potencial — disse Mark.

A equipe de natação dos EUA em Paris-2024 inclui seis atletas com vínculos com a Universidade da Virgínia. Paige não treina mais na Virginia, mas nesta primavera Ono e um de seus estagiários a visitaram no Arizona, onde experimentaram as pás de força que o velocista australiano Chalmers usou.

Os dados coletados durante os testes mostraram que a eficiência de Paige despencava quando ela reagia a um nadador que corria na raia ao lado dela. Ela sentia que estava indo mais rápido, mas, na verdade, estava fora de sincronia, como um carro cuja correia dentada está desligada.

Sua lição para as provas olímpicas: nadar sua própria corrida. Na final dos 800 metros livres, a segunda prova individual em que Paige se classificou, ela sentiu que Jillian Cox, que acabou terminando em terceiro lugar, estava se aproximando dela. Mas ela se lembrou de manter o foco em sua forma de nadar.

— Na verdade, eu estava pensando em Ono durante a minha corrida — disse Paige.

Devido ao seu conhecimento de estatística, Kate tem o cuidado de não dizer que uma única variável foi o motivo de sua ascensão no esporte. Neste fim de semana, ela compete nas provas de 200 peito e 200 medley individual. Sua preparação para Paris exigiu atenção rigorosa aos detalhes em seu treinamento na piscina e em terra firme, sono, nutrição, estratégia de corrida e muito mais. O uso da matemática para se tornar uma nadadora mais eficiente aprimorou esse trabalho.