A física do balé e da patinação artística

Física é a ciência responsável pelo estudo da natureza e dos fenômenos em seus aspectos gerais, como a gravidade, por exemplo. Mas já parou para pensar em como a física está presente na pirueta de uma bailarina ou nos giros mais difíceis da patinação artística?

A parte da física destinada à análise desse tipo de movimento é chamada de momento angular, que está, por sua vez, presente em qualquer rotação realizada por um corpo. No balé, o momento angular pode ser analisado quando a bailarina executa o fouetté (pirueta), um passo giratório em que uma perna é lançada ao lado enquanto a bailarina se mantém girando na perna de base. Apesar de necessitar de muito equilíbrio, a parte mais difícil da pirueta é manter a rotação contínua.

Em O Lago dos Cisnes, há uma sequência de 32 fouettés em que é bastante visível o funcionamento do momento angular no processo de rotação. A bailarina só consegue iniciar o passo e manter o giro porque executa o movimento de forma vertical e mantém seu centro de gravidade constante. A mesma situação ocorre na patinação artística: para que o patinador consiga realizar tantos giros consecutivos, é necessário se manter em uma posição vertical e centrada em torno do próprio eixo.

Mas como uma bailarina consegue sustentar o giro por tanto tempo? A execução da sequência de O Lago dos Cisnes só é possível porque a bailarina gera um pequeno torque ao encostar todo o pé no chão antes de subir novamente na ponta para assim realizar o fouetté. Torque, também chamado de momento de alavanca, é definido pela física como uma grandeza vetorial responsável pela força de produção de um movimento de rotação de um corpo, ou seja, um impulso para que o giro comece.

Porém, mesmo quando o pé da bailarina encosta no chão e seus braços abrem para manter seu equilíbrio, a outra perna lançada ao lado não para de se mover enquanto ela gira, sendo esticada e trazida à altura do joelho constantemente. “Esse movimento gera um armazenamento de momento angular, que é distribuído novamente para o corpo da bailarina quando sua perna volta para próximo do corpo. Essa distribuição de momento angular permite que a pirueta seja executada com sucesso, alternando entre corpo e perna e mantendo a bailarina em movimento”, explica a vice-coordenadora do projeto Ensino de Partículas e Astropartículas (EPA), Elisama Lima.

Fazer a junção desses exemplos do cotidiano e, a partir daí, despertar nos estudantes do ensino médio o gosto pelo estudo da física é um dos objetivos do projeto EPA: Ensino de Partículas e Astropartículas. Atualmente docente do Instituto Federal da Bahia (IFBA), Elisama Lima pontua que “a física nos permite entender como a natureza se comporta, explicando desde o simples dançar da bailarina mostrada no exemplo até acontecimentos mais complexos, como o movimento de galáxias e a evolução do Universo. O uso de exemplos cotidianos em sala de aula faz com que os estudantes compreendam o modo como as coisas ao nosso redor funcionam, tornando visível a importância da física na vida das pessoas”.

Já na patinação artística, o torque não está presente, por isso há outra forma de ter mais momentum: os patinadores artísticos trazem seus braços e pernas para mais perto do corpo. Os giros da patinação são regidos pelo momento angular, que é igual à velocidade angular do patinador, multiplicada por seu impulso de inércia. Esse momento deve ser mantido constante enquanto o patinador se equilibra nos patins e rodopia, o que é conhecido como conservação do momento angular. Para que isso ocorra, o impulso de inércia, entendido como uma resistência ao movimento de rotação de um corpo, deve ser menor do que a velocidade do giro, para que, assim, o patinador consiga executar giros mais rápidos e de longa duração.

Ou seja, quanto mais os braços e pernas do atleta estiverem afastados de seu corpo, maior será seu impulso de inércia e menor sua velocidade, não o permitindo executar os giros rápidos. Em contrapartida, quanto mais próximos estiverem seus braços e pernas, menor seu impulso de inércia e maior sua velocidade, possibilitando-o se manter girando de forma rápida e contínua – se você tem uma cadeira giratória, você pode tentar isso sozinho em casa. Tais movimentos são recorrentes em coreografias de patinação artística, quando o patinador inicia seu movimento de forma mais lenta, com braços e pernas abertos, e depois os fecha para realizar giros rápidos e centrados. Em outras palavras, um momento angular maior permite que um patinador gire mais rápido no ar até que ele atinja o chão.

O EPA nasce com o propósito de incentivar e divulgar a atividade científica, mais especificamente na área de Física, Partículas e Astropartículas, com a participação de vários centros acadêmicos do Brasil e do mundo. De acordo com o material divulgado no portal da iniciativa, dentre as principais atividades a serem desenvolvidas, destacam-se a produção de e-books, pôsteres e vídeos educativos. Além disso, cursos de formação continuada serão oferecidos para professores e estudantes. Dessa maneira, a atuação visará à motivação da produção acadêmica nas escolas, a fim de valorizar o trabalho do professor e a ciência. “É o cuidado que nós professores necessitamos ter, pois estamos ali influenciando na vida de muitos estudantes. Uma experiência ruim em Física pode fazer com que o aluno não queira saber mais nada da área. Uma influência ruim pode influenciar negativamente, bem como o inverso. E é esse inverso que a gente procura usar”, finalizou Elisama.

O projeto de extensão EPA: Ensino de Partículas e Astropartículas deu início no mês de abril ao planejamento e execução das suas atividades. Vinculado ao Instituto Internacional de Física (IIF) e ao Departamento de Física Teórica e Experimental (DFTE), ambas unidades da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), o projeto busca incentivar a atividade científica destacando a sua importância para o desenvolvimento das nações na produção de Ciência Básica, especificamente as áreas relacionadas à Física de Partículas e Astropartículas, por meio de sua divulgação.

Finte: Agecom/UFRN