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Aplicao de fora no pedal
Introduo
Aplicao de fora no pedal em prova de ciclismo40 km contra-relgio
simulada: estudo preliminarCDD. 20.ed. 612.76 796.6
Felipe Pivetta CARPES*Rodrigo Rico BINI**
Eduardo NABINGER***Fernando DIEFENTHAELER**
Carlos Bolli MOTA*Antnio Carlos Stringhini GUIMARES**
*Centro de EducaoFsica e Desportos,Universidade Federalde Santa
Maria.**Escola de EducaoFsica, UniversidadeFederal do Rio Gran-de
do Sul.***Escola de Enge-nharia, UniversidadeFederal do Rio Gran-de
do Sul.
ResumoO objetivo deste estudo foi analisar o comportamento das
foras aplicadas no pedal durante uma provade ciclismo 40 km
contra-relgio simulada. Avaliou-se um triatleta de nvel
internacional utilizando-seuma bicicleta modelo estrada acoplada a
um ciclossimulador eletromagntico. O protocolo consistiuem
completar 40 km no menor tempo possvel, utilizando estratgia de
livre escolha, incluindo cadn-cia e relao de marchas preferida.
Utilizou-se um pedal direito instrumentado com strain gaugescapaz
de mensurar as componentes normal e tangencial da fora aplicada no
mesmo. Foi possvelcalcular a fora efetiva (componente perpendicular
ao p-de-vela, chamada de FE), a partir das forasregistradas pelo
pedal. Durante todo o teste, monitorou-se o consumo de oxignio
(VO2), freqnciacardaca (FC), potncia e velocidade. Durante a prova
simulada observou-se um aumento do esforo dotriatleta a partir da
anlise do comportamento do VO2 e da FC, bem como pelo aumento da
potncia eda velocidade. A magnitude das foras normal e tangencial
ao pedal apresentou reduo no decorrer daprova, enquanto que a FE
aumentou durante a fase de recuperao. Provavelmente o triatleta
mudou odirecionamento das foras ao longo do teste na tentativa de
otimizar as mesmas, influenciando dessaforma a tcnica de pedalada.
A estratgia adotada pelo triatleta parece ter contribudo para
aumentara efetividade da pedalada.
UNITERMOS: Ciclismo; Foras no pedal; Efetividade.
Em treinamentos e competies, ciclistas profis-sionais so
submetidos a altas intensidades de es-foro (BURKE, 2003), que so
caracterizadasprincipalmente pela manuteno de uma grandeproduo de
potncia ao longo da prova(CHAVARREN & CALBET, 1999).
Esta situao pode ser melhor compreendida pormeio da anlise dos
aspectos biomecnicos e fisiolgi-cos da pedalada, visando um melhor
entendimentodas respostas do ciclista a diferentes estmulos.
Ajustesgeomtricos da bicicleta, posio do corpo, tipos deacessrios,
nutrio, capacidade aerbica e intensida-de do esforo (COYLE,
FELTNER, KAUTZ, HAMILTON,
MONTAIN, BAYLOR, ABRAHAM & PETREK, 1991) sofatores
intervenientes do desempenho.
Ciclistas de provas de contra-relgio, onde cadaatleta tenta
percorrer uma distncia fixa no menor tem-po possvel, possuem
valores de consumo de oxignio(VO
2) e de limiar de lactato elevados. Em competi-
es, a intensidade do esforo superior a 70% doconsumo mximo de
oxignio (VO
2mx). Em ciclistas
de elite, a intensidade pode atingir valores prximos a90% do
VO
2mx (FERNANDEZ-GARCIA, TERRADOS,
PREZ-LANDALUCE & RODRIGUEZ-ALONSO, 2000;NEUMAYER, PFISTER,
MITTERBAUER, GAENZER, STURM,EIBL & HOERTNAGL, 2000).
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CARPES, F.P. et al.
Materiais e mtodos
Amostra
Estas provas apresentam caractersticas espe-ciais, tais como:
cadncia de pedalada elevada,entre 90 e 110 rotaes por minuto
(LCIA,HOYOS & CHICHARRO, 2001), maiores picos detorque na fase
de propulso (0-180) com dimi-nuio do torque na fase de recuperao
(180-360) (SANDERSON & BLACK, 2003) e depleodos estoques de
glicognio decorrentes da fadiga(LEPERS, MAFFIULETTI, ROCHETTE,
BRUGNIAUX &MILLET, 2002).
O formato da prova contra-relgio tem sido re-produzido sob
condies de laboratrio com o ob-jetivo de predizer o desempenho na
pista (COYLE etal., 1991; LAURSEN, SHING & JENKINS, 2003;
SMITH,DAVISON, BALMER & BIRD, 2001), mostrando re-sultados
compatveis aos encontrados em competi-es, no s de ciclismo de
estrada, mas tambmno ciclismo do triatlo (HUE, LE GALLAIS,
CHOLLET,BOUSSANA & PRFAUT, 1998).
A produo de torque em 40 km de ciclismo con-tra-relgio foi
recentemente mapeada, mostrando quecom o decorrer da prova, as
estratgias adotadas pelosciclistas influenciam a magnitude do
torque propulsivo(CARPES, 2004), entretanto, o comportamento da
apli-cao de fora no pedal (tcnica de pedalada), ao lon-go de uma
prova contra-relgio simulada emlaboratrio carece de investigao.
Mapear a tcnicada pedalada de ciclistas e triatletas facilitaria
ofeedback e a estratgia destes em treinamentos e com-peties. No foi
encontrado na literatura revisada,nenhum estudo especfico sobre
estas questes.
Desta forma o objetivo deste trabalho foi verifi-car a estratgia
adotada por um triatleta submetidoa uma simulao de 40 km
contra-relgio, em la-boratrio, do ponto de vista da aplicao de
forano pedal, das variveis fisiolgicas (VO
2 e freqn-
cia cardaca) e desempenho medido a partir do tem-po para vencer
o percurso.
Neste estudo foi avaliado um triatleta da eliteinternacional com
10 anos de treinamento e 33 anosde idade. Este concordou com os
itens abordadosno termo de consentimento livre e esclarecido.
O triatleta pedalou em uma bicicleta modelo es-trada acoplada a
um ciclossimulador magnticoCateye modelo CS1000 (Cateye CO. Osaka,
Ja-po). A realizao da simulao foi feita no Labo-ratrio de Pesquisa
do Exerccio da Escola deEducao Fsica da Universidade Federal do
RioGrande do Sul. O protocolo consistia em pedalar40 km no menor
tempo possvel, utilizando a es-tratgia de livre escolha (HUE et
al., 1998; LAURSEN,SHING & JENKINS, 2003; SMITH et al.,
2001).
Monitorou-se constantemente o VO2
a cadaexpirao, utilizando-se um ergoespirmetro CPX/D (Medical
Graphics Corp., St Louis, EUA) e afreqncia cardaca (FC) com o
auxlio deeletrocardigrafo Funbec (FUNBEC Ltda, BR).
Foram registrados, a cada minuto, a potnciagerada, a velocidade
e tempo decorrido do teste,sendo utilizados os resultados
informados nodisplay do ciclossimulador (LAURSEN, SHING
&JENKINS, 2003). Estes foram armazenados emconjunto com os
valores de VO
2 e FC, utilizan-
do o software Excel 2000 (Microsoft Corp.,USA).
Para o registro das componentes da fora nor-mal (F
y) e tangencial (F
x) aplicadas no pedal foi
utilizado um pedal direito comercial adaptadocom eixo
instrumentado com strain gauges(NABINGER, 1997). A determinao do
ngulo dop-de-vela e do ngulo do pedal relativo ao p-de-vela foi
real izada com o uso de doispotencimetros Spectrol 2 k (COYLE et
al.,1991; HULL & DAVIS, 1981), sendo um localiza-do no eixo do
p-de-vela e outro no eixo do pe-dal, conforme ilustra a FIGURA
1.
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abr./jun. 2005 107
Aplicao de fora no pedal
FIGURA 1 - Ilustrao do eixo intrumentado (seta B), potencimetro
do pedal (seta C) e potencimetro do p-de-vela (seta A).
Todos os sinais foram convertidos por uma placaanalgico-digital
de 16 canais da marca CODAS eadquiridos pelo sistema de aquisio de
dados (SAD)com taxa de amostragem de 500 Hz por canal e
arma-zenados em um microcomputador modelo PCCeleron 1GHz. O
processamento dos sinais dedinamometria (componentes de fora) foi
realizadoutilizando-se rotinas de processamento implementadasno
software Matlab 5.3 (MatWorks Inc., USA).
Com as rotinas de processamento descritas acima,os resultados de
foras foram obtidos a partir da anlise
de 10 ciclos alternados de pedalada, que foramadquiridos no
minuto inicial da prova simulada (apso perodo de cinco minutos de
aquecimento) e noquilmetro final do percurso. Utilizou-se o ngulo
dop-de-vela como referencial para a anlise dos resultadosde
dinamometria ao longo dos 360 do ciclo depedalada. Para melhor
compreenso, o ciclo dapedalada foi dividido em quatro quadrantes:
1o. (0-90), 2o. (90-180), 3o. (180-270) e 4o. (270-360);e duas
fases (propulso e recuperao), comodemonstra a FIGURA 2.
Ciclo de pedalada dividido em quatro quadrantes e duas fases
(adaptado de BROCKER & GREGOR,1996) .
FIGURA 2 -
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CARPES, F.P. et al.
Os sinais de dinamometria e de eletrogoniometria foramutilizados
para calcular as componentes perpendicularesao pedal das foras
normal e tangencial (NABINGER, 1997).A FIGURA 3 ilustra o ngulo do
p-de-vela e o ngulodo pedal relativo ao p-de-vela (PDV), enquanto
asFIGURAS 4 e 5 representam as foras perpendicularesnormal e
tangencial respectivamente.
FIGURA 3 -
FIGURA 4 -
FIGURA 5 -
Decomposio da fora normal aplicadaao pedal e sistema de
referncia do pedal.
ngulo do pedal relativo () e ngulo dop-de-vela ().
Para o clculo da fora efetiva (FE), que acomponente de fora
perpendicular ao p-de-velaa qual representa o quanto da fora
resultanteaplicada no pedal transmitida para o movimen-to, foram
somadas as componentes perpendicu-lares da fora normal e
tangencial, conforme aEQUAO 1 (NABINGER, 1997).
+= FxFyFE
EQUAO 1 - Clculo da fora efetiva.
ResultadosO triatleta avaliado nesse estudo completou os
40 km contra-relgio simulado em 62 min e 34 s.Na FIGURA 6, so
representados os resultados davelocidade e da potncia, a cada
minuto, duranteos 40 km.
Na FIGURA 7, so apresentados os resultadosdo consumo de oxignio
(VO
2) e da freqncia car-
daca (FC) a cada minuto do teste.
As foras normal e tangencial aplicadas no pedal soapresentadas
na FIGURA 8, em funo do ngulo do p-de-vela. Neste grfico so
representadas as mdias de 10ciclos de pedalada, do primeiro e do
ltimo minuto doteste, indicadas respectivamente como incio e
fim.
Na FIGURA 9 so apresentados os resultadosda fora efetiva no
primeiro (incio) e no ltimominuto (fim) dos 40 km.
Decomposio da fora tangencialaplicada no pedal.
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abr./jun. 2005 109
Aplicao de fora no pedal
FIGURA 6 -Potncia e velocidade a cada minuto nos 40 km
contra-relgio.
FIGURA 7 - Consumo de oxignio (VO2) e freqncia cardaca (FC) a
cada minuto nos 40 km contra-relgio.
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abr./jun. 2005
CARPES, F.P. et al.
FIGURA 8 - Foras normal e tangencial ao pedal no incio (primeiro
minuto, curvas em preto) e no fim dos 40km (ltimo minuto, curvas em
cinza).
FIGURA 9 - Fora efetiva no incio (curva preta) e no fim dos 40
km (curva cinza).
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abr./jun. 2005 111
Aplicao de fora no pedal
DiscussoO tempo do triatleta avaliado para percorrer os
40 km foi muito semelhante aos resultados repor-tados por outros
estudos utilizando triatletas e ci-clistas (CARPES, 2004; GARSIDE
& DORAN, 2000;HUE et al., 1998), indicando um timo nvel tcni-co
do triatleta avaliado neste estudo. A velocidademdia para os 40 km
(38 km.h-1) foi menor do quea de ciclistas em provas contra-relgio
(PADILLA etal., 2000a).
Os resultados encontrados neste estudo apresen-tam concordncia
com os apresentados por PADILLA,MUJIKA, ORBAANOS e ANGULO (2000b),
que pro-vas no formato contra-relgio apresentam caracte-rsticas
crescentes de intensidade, que foramrefletidas no aumento do VO
2 e da FC. A mdia de
potncia (340 Watts) foi menor do que reportadapela literatura
com ciclistas (PADILLA et al., 2000a).
Com relao ao incremento de velocidade observa-do, os achados
deste estudo convergem com os repor-tados por (PADILLA et al.,
2000a), que mostraram quecom o decorrer do exerccio de
contra-relgio, a in-tensidade controlada pelo atleta aumenta, sendo
refle-tida no aumento do VO
2, ainda que um exerccio
prolongado leve a fadiga neuromuscular (LEPERS et al.,2002),
esta estratgia comumente observada no ci-clismo (CARPES, 2004).
CARPES (2004) reporta ainda que, em uma si-mulao prova de 40 km
contra-relgio, este au-mento no VO
2 est relacionado ao aumento
significativo do torque propulsivo na fase final daprova
(aproximadamente 15 minutos finais), con-siderando que a produo de
torque diretamenterelacionada a efetividade das foras no pedal,
pode-se inferir que os ciclistas em questo tenham altera-do sua
tcnica de pedalada no final da provasimulada.
A anlise qualitativa das FIGURAS 8 e 9 mostraque os picos das
foras normal e tangencial ao pe-dal diminuram no fim da prova
simulada. Nota-setambm um prolongamento excessivo na aplicaode fora
no terceiro quadrante do ciclo da pedala-da, ou seja, o atleta
permanece um intervalo de tem-po maior aplicando uma fora de
magnitudesemelhante. No entanto, percebe-se que no fim daprova, o
atleta apresentou fora normal positiva noquarto quadrante, o que
caracteriza a puxada dopedal. Provavelmente isso ocorreu com o
objetivode aumento da velocidade e da cadncia no fim daprova.
A FIGURA 9 demonstra que a estratgia de pu-xar o pedal na fase
de recuperao permitiu queeste reduzisse a fora resistiva no
terceiro quadrantee tornasse a mesma, propulsiva no quarto
quadrante,ou seja, agindo no sentido do movimento, a fim degerar
uma fora resultante maior e mais bemdirecionada. A tentativa de
acelerar no final da provasimulada poderia justificar esta
estratgia deotimizar a fase de recuperao (GREGOR, 2000).
ConclusoA anlise da aplicao das foras e produo de
torque mostra que o aumento na intensidade geraalteraes nestas
variveis, que esto relacionadas aacelerao na busca de uma maior
velocidade(sprint) desenvolvida pelo atleta no fim da prova.
Com este estudo preliminar pde-se observar quea estratgia
adotada pelo atleta possivelmente in-fluencia o direcionamento das
foras e seu aprovei-tamento destas durante a
pedalada,consequentemente influenciando sua tcnica depedalada.
ainda pouco explicado como funciona ainterao entre estas
variveis do desempenho du-rante uma prova, pois como se observou
nestes es-tudo, as mesmas tem similaridades, restando saberquais, e
como, as variveis deveriam ser trabalha-das como objetivo de que o
atleta tenha capacidadede gerar esses maiores incrementos antes do
estgiofinal da prova. Acredita-se que nestes casos o trei-namento
relacionado a tcnica de pedalada possaser uma ferramenta vivel e
intimamente relacio-nada ao desempenho fisiolgico
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112 Rev. bras. Educ. Fs. Esp., So Paulo, v.19, n.2, p.105-13,
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CARPES, F.P. et al.
AbstractPedal forces in a simulated 40 km time-trial: preliminar
study
The purpose of this study was to analyze the pedal forces during
a simulated cycling 40 km time-trial.One experienced triathlete was
evaluated using a road bike mounted on a magnetic cycle simulator.
Theself-preferred cadence and gear was adopted to complete the 40
km in less time possible. The rightregular pedal was replaced by an
instrumented pedal to record the normal and tangential componentsof
force applied on it. The effective force (perpendicular component
to the crank) was calculated fromnormal and tangential forces.
Oxygen uptake, heart rate, power output and speed were
registered.During the time-trial the triathletes effort increased
and this influenced the oxygen uptake and heartrate. The forces
magnitude showed a little decreased by the end of the test while
the effective forceincreased on the second half of the recovery
phase. Probably the triathlete changed the direction of theforces
during the 40 km trial to try to optimize the application of force
thus influencing the pedalingtechnique. The strategy adopted by the
triathlete caused a positive change in the pedaling
effectiveness.
UNITERMS: Cycling; Pedal force; Effectiveness.
RefernciasBURKE, E.R. Fisiologia do ciclismo. In: GARRET, W.E.;
KIRKENDALL, D.T. (Eds.). A cincia do exerccio e dosesportes. Porto
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Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto
Alegre.
ENDEREOFelipe Pivetta Carpes
Laboratrio de BiomecnicaCentro de Educao Fsica e Desportos
Universidade Federal de Santa MariaFaixa do Camobi, km 9 - Prdio
51 - sala 1007
97110-970 - Santa Maria - RS - BRASILe-mail:
[email protected]
-
Rev. bras. Educ. Fs. Esp., So Paulo, v.19, n.2, p.105-13,
abr./jun. 2005 113
Aplicao de fora no pedal
AgradecimentosAo atleta avaliado pela disponibilidade para a
realizao do teste. Ao professor Dr. lvaro de Oliveira pelo auxlio
nosprocedimentos experimentais; a Cateye Co. pela doao do
ciclossimulador magntico. CAPES, Ministrio do Esportee CNPq pelo
apoio financeiro.
NEUMAYER, G.; PFISTER, R.; MITTERBAUER, G.; GAENZER, H.; STURM,
W.; EIBL, G.; HOERTNAGL, H.Exercise intensity of cycle-touring
events. International Journal of Sports Medicine, Stuttgard, v.23,
p.505-9, 2000.PADILLA, S.; MUJIKA, I.; ANGULO, F.; GOIRIENA, J.J.
Scientific approach to the 1-h cycling world record: a casestudy.
Journal of Applied Physiology, Washington, v.89, p.1522-7,
2000.PADILLA, S.; MUJIKA, I.; ORBAANOS, J.; ANGULO, F. Exercise
intensity during competitions time-trials inprofessional road
cyling. Medicine and Science Sports and Exercise, Madison, v.32,
n.4, p.850-6, 2000b.SANDERSON, D.; BLACK, A. The effect of
prolonged cycling on pedal forces. Journal of Sports Sciences,
London,v.21, n.3, p.191-9, 2003.SMITH, M.F.; DAVISON, R.C.R.;
BALMER, J.; BIRD, S.R. Reliability of mean power recorded during
indoor andoutdoor self-paced 40 km cycling time-trials.
International Journal of Sports Medicine, Stuttgard, v.22, p.270-4,
2001.
ENDEREOFelipe Pivetta Carpes
Laboratrio de BiomecnicaCentro de Educao Fsica e Desportos
Universidade Federal de Santa MariaFaixa do Camobi, km 9 - Prdio
51 - sala 1007
97110-970 - Santa Maria - RS - BRASILe-mail:
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Recebido para publicao: 09/05/2005Revisado: 21/07/2005Aceito:
01/08/2005
