A CONSERVAÇAO DA ENERGIA NO SURFE

## A CONSERVAÇÃO DA ENERGIA NO SURFE

## Felipe Cromwell C. Tinôco

Licenciando em Física do CEFET -RN

Palavras -chave: Conservação da Energia - - Onda - - Surfe

The beach is a no man's land and a borderland, a desert and a wasteland. Not only the meeting of land and nd sea, it's the place where human-made law meet divinely organized chaos [ ...] (KAMPION, 2003, p. 59)

## Introdução

No presente trabalho, discutiremos um pouco a respeito da conservação de energia. Termo este tão vago e difícil de conceituar, , que embora longamente trabalhado e utilizado, recurso fortemente utilizado na resolução de problemas e caracterização de sistemas físicos. Não há nada novo quanto a Física presente neste trabalho. Não descobrimos nenhuma "nova" forma de energia, ou mesmo uma forma de criá-la ou destruí-í-la. Viemos por meio deste artigo lançar um novo olhar sob a Física, uma forma de transmitir o conhecimento por séculos construído da melhor forma possível, relacionando esporte e ciência, tentando trazer o dia -a-a-dia de discentes para de ntro da escola, e despertando ao máximo a sua curiosidade para o saber científico.

O surfe nasceu provavelmente por volta do ano 1000, em ilhas do Pacífico, tais como o Havaí e a Polinésia. Ele tem a sua origem no retorno dos pescadores para casa, quando os os mesmos em suas embarcações, - espécies de canoas em formato de H, sendo que em um dos lados ficava o pescador e no outro o "estabilizador" - pegavam "carona" nas ondas que arrebentavam próximas à praia. O "impulso" dado pelas ondas foi-i-se tornando cada vevez mais fonte de dúvidas e interesse humanos e sabe -se que no Havaí, num surfe já mais parecido como o é hoje em dia, os grandes reis e rainhas desafiavam o mar, descendo

em grandes ondas em suas rudimentares pranchas de madeira, numa forma de demonstrar sua coragem e bravura, desafiando a natureza.

De lá para cá muita coisa aconteceu, e existe muita física envolvida no esporte de uma forma geral, no formato aerodinâmico das pranchas modernas, a função de estabilidade das quilhas, advento que permitiu se sururfar ondas cada vez maiores, e realizar curvas, giros e outras manobras ditas "radicais". Nos concentraremos nas diversas transformações que a energia sofre para que este esporte tenha tais características, desde a energia emanada pelo sol, até as contínua s transformações de energia potencial em cinética que o surfista está sujeito, que acabam por caracterizar a bela fluidez deste esporte de reis.

## As Primeiras Transformações

Dentro do universo de certezas e incertezas da física, uma coisa se mostra quase sempre inalterada, ou mesmo, quando se altera, tende a retornar a sua condição inicial, a sua "condição de equilíbrio". A energia, primeiramente analisada na conservação do momento, em choques de corpos tais como bolas, mostra-se desde Descartes , , passando por Huygens e Lagrange como uma grande constante, um conceito abstrato difícil de definir, mas fácil de se perceber. A energia está presente em tudo ao nosso redor, está presente em nós e está presente também no surfe. As ondas tal como as define Tonony Butt (Surf Science,

2002, p. 8), são pacotes de energia, pacotes estes que são transformados de uma forma para outra, "pulam", desde a energia solar, diretamente recebida pela terra para a energia mecânica - transferida pelos movimentos oscilatórios circulares das partículas de água através do oceano - passando fundamentalmente pela energia eólica, através das correntes de convecção causadas pelo aumento da temperatura de diferentes massas de ar. Sabemos que o eixo da

Fig.1. Correntes de Convecção

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terra tem um certa inclinação, de forma que o equador e os pólos não recebem a mesma quantidade de calor diariamente. Por causa deste fenômeno, o ar em torno do Equador torna -se mais quente que o ar em torno dos pólos. Sendo o ar quente menos denso, este se eleleva para as camadas mais altas da atmosfera, e o ar frio dos pólos toma o seu lugar, gerando assim as correntes de convecção, como podemos perceber no esquema mostrado na Figura 1.

O incessante soprar dos ventos sobre a superfície da água transfere com o passar do tempo uma quantntidade significativa de energia papara a água. No inicio o movimento das partículas de água se dão de forma desordenada, e dependendo de diversos fatores, tais como a intensidade do vento, a sua direção e a sua duração, forma-se uma a onda mecânica - forma de propagação de energia que requer um meio material para se propagar (neste caso a água) - que juntamente com outras igualmente formadas, atravessam milhares de quilômetros, refratando, interferindo e difratando ao longo do seu percurso, para enfim promover a alegria de surfistas ao redor de todo o mundo. Esse tipo de propagação, normalmente chamado "swell" viaja com uma velocidade constante em alto mar, normalmente muito maior do que a velocidade da onda que a arrebenta na praia. A energia mecânica da onda, seguindo novamente a tendência da física, sempre se conserva como um todo em seu trajeto. Muitas são as transformações sofridas já no seu estado "onda do mar", para diversas outras formas de energia, tais como energia sonora (outra ra forma de onda mecânica), quando arrebenta na beira da praia, e térmica, quando colide por exemplo, com uma rocha. Mas, ao somar -se todas as pequenas perdas (melhor dizendo, transformações) a energia acumulada na onda é, essencialmente, aquela que lhe foi i transferida; desde os primeiros raios de sol, sob forma de energia solar, passando pelas correntes de convecção que geram os ventos, e que por fim, dão origem as ondas.

Da forma como o vento incide na água, e dependendo dos fatores já citados, diferentes "swells" podem ocorrer. Desde pequenas ondulações mal formadas (geradas por ventos de baixa intensidade e pequena duração) com curto período - - fator de grande importância no surfe, consiste basicamente no intervalo de tempo existente entre duas ondas da série (ou swell) - a ondulações gigantescas, geradas por tempestades, ciclones e furacões, que podem até mesmo virar barcos e destruir cidades costeiras; o vento mostra-a-se um fator decisivo na prática do surfe e na conservação da energia associada ao mesmo. Em

alguns pontos de surfe, tal como na laje (define-se como laje no surfe a bancada de coral ou pedra, responsável por uma grande refração, fenômeno ondulatório a ser explicado mais adiante) de Jaws, Havaí, as ondas podem chegar a 70 pés, algo em torno dos 22, 23 metros, e existem aqueles ainda que asseguram a capacidade da bancada suportar onda de 100 pés, ou 32 metros. A quantidade de energia acumulada em ondas desse tipo é tão incrível que pode ser comparada a bombas nucleares.

Até agora, falamos de como mo a energia se transforma até virar uma onda, mas e o surfe propriamente dito, como se comporta? A resposta não poderia ser diferente, e mais uma vez o surfista está do lado da física. Apesar de não poder mais ser considerada como onda após sua arrebentação (condição fundamental para que exista surfe) - também pelo fato de uma onda mecânica não poder transportar matéria, só energia, o que desclassifica as ondas que são "surfadas" do patamar "onda mecânica" - o surfista todo tempo se utiliza da energia dispoponível na onda do mar para surfa-la. A figura 2 mostra este te tipo de comportamento da onda, que podemos perceber facilmente quando estamos no mar, sobre uma prancha, por exemplo. Vale ressaltar que este fenômeno só

Fig. 2. A onda não transporta a matéria

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ocorre enquanto a onda do mar ainda se comporta como onda mecânica, ou seja, ainda não arrebentou.

## A Conservação da Energia no Surfe

Como se dá o processo de conservação da energia no surfe? Até agora, vimos diversos estágios sob os quais a energia se apresenta: Energia térmica advinda do sol, a

energia eólica no movimento dos ventos e a conseqüente formação da onda mecânica através do constante atrito entre o ar e a superfície do Oceano. No Surfe propriamente dito, temos uma série de outras transformações, que se iniciam no momento em que o surfista rema para "pegar" a onda. Apesar de ser um pouco difícil de explicar, esse fenômeno mostraase muito fácil de perceber-r-se na prática, e até mesmo um pouco óbvio. O surfista, antes de "entrar" na onda, adquire atrtravés da remada uma energia cinética mínima - podemos encontrar aí uma outra transformação de energia; a energia química, armazenada no ser humano e acumulada através da ingestão de alimentos, para a energia cinética, representada através do aumento da velocidade - - que é responsável pelo empurrão inicial. Ao chegar à crista da onda, o surfista adquire o máximo de energia potencial gravitacional - representada através da variação da altura em relação ao nível do mar - e esta energia será transformada quase que por completo em energia cinética, ou um aumento na velocidade do surfista. O surfe consiste basicamente em subir e descer a parede da onda, efetuando curvas, giros, e batidas, e como conseqüência, podemos aproximar o surfe de uma constante transformação o de energia; de potencial para cinética e de cinética para potencial, ao se subir novamente a parede da onda.

## Uma Experiência Simples

Tendo em vista a dificuldade da assimilação de conceitos puramente teóricos, podemos simular a formação de uma onda mecânica em um meio líquido.

Podemos perceber através da Fig. 3., que com apenas um secador de cabelos e um recipiente com água (sugerimos um aquário de vidro para facilitar a observação), podemos "criar" uma onda mecânica, simplesmente transformando a energrgia elétrica - primeiramente em eólica e posteriormente em uma onda mecânica - obtendo assim um ótimo resultado, que facilititará o entendimento dos alunos.

Fig. 3. Criando uma ondulação

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Através desta experiência podemos explorar melhor a questão da transferência de energia dos ventos para as ondas, através do constante atrito entre o ar em movimento e a superfície do oceano.

## Conclusões

A conservação de energia como é dada no ensino médio não transmite a idéia completa que lhe é inerente. Costumamos (nós professores) falar na energia de uma forma "mecânica " , matemática, que não lhe confere a importância necessária e desconsiderando muitas vezes as idéias prévias dos alunos . Como posto por Moreira e Ausubel, (MOREIRA, 2000; AUSUBEL et all, 1980) a aprendidizagem significativa se dá através da interação entre o conhecimento prévio e o conhecimento a ser adquirido. Essa interação reconstrói e fortalece o conhecimento pré-adquirido enquanto que o novo conhecimento se firma, cheio de novos significados.

Neste trtrabalho, escolhemos o surfe como tema para trabalhar a aprendizagem significativa, o que poderia ser posto em questão caso essa nova abordagem fosse posta em prática em lugares onde os alunos não têm acesso ao mar ou nunca tiveram contato com o esporte. Contudo, outros recursos poderiam ser utilizados para trazer um pouco da cultura e da prática deste esporte para a realidade dos alunos, ou ainda, podemos utilizar qualquer esporte como base para a aprendizagem significativa, ficando a escolha do professor aquele que mais agrada a sua turma, ou que é mais popular na região.

Acreditamos que relacionando a Física com um esporte que está próximo da realidade de muitos podemos obter o máximo de aproveitamento nos conceitos a serem repassados, posto que estamos trazendo o dia-a-dia dos alunos para dentro da escola, despertando neles a curiosidade para observar os fenômenos e a coragem para tentar entendê -los.

## Referências Bibliográficas

HALLIDAY, D., et all. Fundamentos de Física, Ondas e Termodinâmica, v. 2 LTC, , 6 Ed., 2003

KAMPION, Drew. Waves: From surfing to tsunami. 1 Ed.Utah: Gibbs Smith, Publisher, 2005

\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_. The Way of the Surfer: living it, 1935 to tomorrow. 1 Ed. New York: Abrams, 2003

BUTT, Tony; RUSSEL, Paul; GRIGG, Rick. Surf Science : An introduction to waves for surfing. 1 Ed. Hawaii: University of Hawaii Press, 2002.

Ausubel, David P., Novak, Joseph D. &amp; Hanesian, Helen (1980). Psicologia educacional . Rio de Janeiro: Interamericana. Tradução para o português do original Educational psychology: a cognitive view. w. 625 p.

MOREIRA, Marco Antônio. Aprendizagem Significativa Crítica. a. Disponível em &lt; http://www.if.ufrgs.br/~moreira/apsigcritport.pdf&gt;. acesso em 20 de novembro de 2006.