Investigação Dinâmica sobre a Influência da Pressão Inflacionária em Bolas Esportivas
Na dinâmica arena da tecnologia e engenharia desportiva, os engenheiros prestam especial atenção à energia armazenada e perdida nos equipamentos. As bolas infláveis (e sólidas) são frequentemente governadas por um coeficiente de restituição que descreve a interação entre a bola e uma placa rígida. As características dinâmicas adequadas são alcançadas através da seleção cuidadosa de materiais, construção e pressão de inflação. Depois que a bola sai da fábrica, os materiais e a construção permanecem relativamente consistentes, mas a pressão interna fica a critério do atleta, que recebe apenas uma recomendação. Um estudo foi realizado para observar a relação entre sobrepressurização e subpressurização e perda de energia em vários níveis de deformação.
A máquina de teste HST equipada com placas de compressão leves foi usada para comprimir bolas inteiras. Durante o estudo foram testados diversos tipos de bolas (futebol, vôlei, futsol, netball, vôlei, ginástica rítmica), e aqui são apresentados os resultados de uma bola de basquete. Cada bola foi comprimida ciclicamente a uma frequência constante com uma amplitude de 5 mm em torno dos níveis médios de deslocamento inicial que posteriormente aumentamos em incrementos de 5 mm. O movimento foi prescrito com controle de codificador digital no software de teste dinâmico HST. Cada bola foi testada em três pressões:
A pressão ‘nominal’ estava no meio da faixa especificada na bola
A subpressão foi 25% inferior à nominal
A sobrepressão das esferas estava 25% acima da nominal
As curvas força-deslocamento foram obtidas do ciclo final (20º) a cada deslocamento inicial. A diferença entre as curvas de carga e descarga numericamente integradas deu a energia perdida em cada ciclo de compressão. O gráfico apresentado mostra a relação entre a energia perdida e a energia introduzida no sistema nos vários ciclos. A maior das barras indica maior perda relativa de energia.
A bola devidamente inflada, representada pelas barras verdes, perde a menor quantidade de energia das três pressurizações testadas. A maior perda de energia da bola subinflada pode ser atribuída à interação entre flexão e deformações esféricas no plano (deformações circulares) dos painéis. A altas pressões, a esfera é essencialmente pré-carregada e os painéis sofrem uma gama maior de deformações, talvez saindo da zona elástica. Com materiais hiperelásticos, não é surpresa que mais energia seja perdida em deformações mais elevadas. Os testes de compressão dinâmica de bola completa fornecem informações sobre o papel da pressão interna nas bolas esportivas. Estudos rápidos como este ajudam a quantificar o comportamento global da bola e sugerem novas áreas de investigação futura.
A máquina de teste HST equipada com placas de compressão leves foi usada para comprimir bolas inteiras. Durante o estudo foram testados diversos tipos de bolas (futebol, vôlei, futsol, netball, vôlei, ginástica rítmica), e aqui são apresentados os resultados de uma bola de basquete. Cada bola foi comprimida ciclicamente a uma frequência constante com uma amplitude de 5 mm em torno dos níveis médios de deslocamento inicial que posteriormente aumentamos em incrementos de 5 mm. O movimento foi prescrito com controle de codificador digital no software de teste dinâmico HST. Cada bola foi testada em três pressões:
A pressão ‘nominal’ estava no meio da faixa especificada na bola
A subpressão foi 25% inferior à nominal
A sobrepressão das esferas estava 25% acima da nominal
As curvas força-deslocamento foram obtidas do ciclo final (20º) a cada deslocamento inicial. A diferença entre as curvas de carga e descarga numericamente integradas deu a energia perdida em cada ciclo de compressão. O gráfico apresentado mostra a relação entre a energia perdida e a energia introduzida no sistema nos vários ciclos. A maior das barras indica maior perda relativa de energia.
A bola devidamente inflada, representada pelas barras verdes, perde a menor quantidade de energia das três pressurizações testadas. A maior perda de energia da bola subinflada pode ser atribuída à interação entre flexão e deformações esféricas no plano (deformações circulares) dos painéis. A altas pressões, a esfera é essencialmente pré-carregada e os painéis sofrem uma gama maior de deformações, talvez saindo da zona elástica. Com materiais hiperelásticos, não é surpresa que mais energia seja perdida em deformações mais elevadas. Os testes de compressão dinâmica de bola completa fornecem informações sobre o papel da pressão interna nas bolas esportivas. Estudos rápidos como este ajudam a quantificar o comportamento global da bola e sugerem novas áreas de investigação futura.
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