Por que alguns nadadores olímpicos pensam em matemática na piscina

Kate Douglass, estudante de pós-graduação em estatística e a segunda nadadora mais rápida do mundo neste ano em dois eventos de natação olímpica, sempre foi boa com números. Mas, antes de se matricular na Universidade da Virgínia, nunca pensou que a natação em si era um problema matemático que ela poderia tentar resolver.

Isso mudou quando percebeu que os conceitos que estava estudando na sala de aula poderiam ser usados no esporte que pratica. Hoje, Douglass muitas vezes entra na piscina com um cinto que segura 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 áreas do meu nado onde posso ser mais eficiente", disse Douglass, 22. Em Paris-24, ela ganhou uma medalha de prata no revezamento 4 x 100 m livres e uma de ouro nos 200 m peito.

Os nadadores nos Jogos Olímpicos de Paris têm o mesmo desafio: nadar o mais rápido possível movendo-se pela água de forma a maximizar a força que os impulsiona em direção à linha de chegada, enquanto minimizam a força que os desacelera. Nadadores de elite usam truques conhecidos para reduzir a resistência conhecida como arrasto, como se barbear antes de grandes competições e usar trajes de banho feitos do mesmo material dos carros da Fórmula 1.

Embora o esporte há muito tempo tenha dependido do feeling do nadador na água ou do olhar de um treinador da borda da piscina, Douglass e vários de seus colegas de equipe olímpica 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 forma como se movem pela água. Detalhes aparentemente pequenos, como a posição da cabeça de Douglass em sua saída subaquática no nado peito, ou como sua mão esquerda entra na água no nado de costas, têm sido pontos focais enquanto ela trabalha para reduzir as centésimas de segundo que fazem a diferença entre medalhas no esporte.

Douglass é quase certamente a única nadadora em Paris que coescreveu um artigo de pesquisa revisado por pares sobre esse trabalho, mas ideias semelhantes estão se espalhando por outros lugares.

Como parte de um programa de pesquisa financiado pelo governo francês com o objetivo de dar ao país uma vantagem em suas Olimpíadas, Léon Marchand foi testado no verão passado para aprender seu "perfil hidrodinâmico". E Kyle Chalmers, o velocista australiano que é tricampeão olímpico, associou-se a um laboratório de tecnologia esportiva sediado em Sydney que criou um dispositivo para medir a força gerada pelas mãos de um nadador enquanto eles nadam.

"Nos dá uma vantagem mental saber que temos acesso a essas informações que não podemos ver a olho nu", disse a duas vezes olímpica Paige Madden, que lembra de pesquisadores usando filme plástico para fixar um sensor em suas costas quando ela era estudante de graduação na Virgínia.

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

Na época na Universidade Emory em Atlanta, ele teve como "cobaia" Andrew Wilson, estudante de matemática que havia entrado para a equipe de natação. Eles começaram com acelerômetros projetados para rastrear tubarões e aprenderam conforme avançavam, desenvolvendo um protocolo para identificar as fraquezas no nado de peito de Wilson. Conforme Wilson se destacava no esporte, tornando-se campeão nacional e depois ganhando uma medalha de ouro no revezamento medley nas Olimpíadas de Tóquio, outros membros da equipe nacional dos EUA começaram a saber sobre o projeto deles.

Desde então, Ono testou cerca de cem nadadores americanos de ponta, mas trabalha mais de perto com o grupo na Virgínia, onde é presença regular na beira da piscina. Ele também oferece uma aula em que alunos aprendem a analisar os dados coletados de nadadores como Douglass e Gretchen Walsh, detentora do recorde mundial nos 100 metros borboleta. Thomas Heilman, que, aos 17 anos, é o nadador masculino americano mais jovem a se classificar para as Olimpíadas desde Michael Phelps, disse que uma das razões pelas 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 pela água. Esses dados indicaram para Douglass uma área onde ela estava perdendo tempo. Ela olhou para o vídeo para comparar sua forma com a de Lilly King, uma especialista em peito, e viu que a curvatura para frente de sua cabeça provavelmente criava um arrasto extra que a desacelerava. A modelagem matemática previu que, com um ajuste na forma, Douglass, que agora é a detentora do recorde americano nos 200 metros peito, poderia economizar até 0,15 segundos.

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

A equipe de natação dos EUA em Paris inclui seis atletas com vínculos com a Universidade de Virgínia. Madden não treina mais em Virgínia, mas Ono e um de seus estagiários a visitaram no Arizona, onde testaram as palas de força que o velocista australiano Chalmers usou. Os dados capturados durante os testes mostraram que a eficiência de Madden caiu quando ela reagiu a um nadador competindo na raia ao lado. Ela sentiu como se estivesse indo mais rápido, mas na verdade estava fora de sincronia, como um carro com a correia dentada desregulada.

Sua lição para as eliminatórias olímpicas: nadar sua própria prova.

Na final dos 800 metros livre, o segundo evento individual em que Madden se classificou, ela sentiu que Jillian Cox, que acabou terminando em terceiro, estava se aproximando. Mas ela se lembrou de se manter concentrada na sua técnica de nado. "Na verdade, eu estava pensando no Ono durante minha prova", disse Madden.

Dada sua compreensão de estatísticas, Douglass tem cuidado para não dizer que uma única variável foi a razão para sua ascensão no esporte. Sua preparação para Paris exigiu atenção rigorosa aos detalhes em seu treinamento na piscina e em terra seca, sono, nutrição, estratégia de corrida e mais. Usar matemática para se tornar uma nadadora mais eficiente tem aprimorado esse trabalho.

Como Douglass escreveu no artigo de pesquisa: "A força aplicada em qualquer direção que não seja para frente não está ajudando um atleta a alcançar seu sonho de ouro olímpico".