A influência das alterações físicas de chuteiras de futebol na resistência rotacional

Abstract

O objetivo desta tese, abordado em dois estudos, foi caracterizar diferentes tipos de chuteiras esportivas com base em parâmetros físicos, como torque máximo e Rigidez rotacional, além de avaliar a influência das características das travas, incluindo altura, diâmetro, Rigidez, classificação, design e tipo de material, sobre esses parâmetros. No primeiro estudo, realizou-se uma análise observacional com 58 modelos de chuteiras disponíveis no mercado, empregando modelos de regressão linear múltipla para identificar as características que mais influenciam o torque máximo e a Rigidez rotacional. O tipo de material (Beta = 0,56, p < 0,01), altura das travas (Beta = 0,37, p < 0,01) e diâmetro médio das travas (Beta = 0,25, p = 0,04) foram apontadas como fatores significativos, com o modelo explicando até 65,2% da variação no torque máximo (R² = 0,652) e 41,2% na Rigidez rotacional (R² = 0,412). O segundo estudo foi experimental e envolveu a fabricação de oito protótipos de chuteiras com alterações sistemáticas nas características das travas. Foram avaliadas combinações de altura, Dureza e design, utilizando o mesmo equipamento de tração e rotação empregado no primeiro estudo. Os resultados indicaram que modelos com travas altas e rígidas, como HCA (Hard Circular Alta), apresentaram maior torque máximo (26,51 Nm) e maior Rigidez rotacional (0,923 Nm/°). Em contrapartida, modelos com travas mais baixas e flexíveis, como SPB (Soft Piramidal Baixa), exibiram os menores valores, com torque máximo de 13,25 Nm e Rigidez rotacional de 0,245 Nm/°. A interação entre design e altura das travas mostrou efeitos complexos, como no caso dos modelos Circulares, que concentraram mais forças de contato, resultando em torque elevado, em contraste com os modelos piramidais, que apresentaram uma distribuição de forças mais uniforme. Os achados destacam a importância do equilíbrio entre tração e liberdade de movimento para garantir estabilidade e minimizar o risco de lesões por não contato, especialmente em superfícies artificiais. Com base nos resultados e avaliações realizadas, pode-se afirmar que o design das chuteiras influencia diretamente a capacidade de realização de tração, e a integração de análises preditivas e experimentais pode fornecer um caminho para o desenvolvimento de calçados esportivos mais seguros e eficazes.

The aim of this thesis was to characterize different types of sports cleats based on physical parameters, such as maximum torque and rotational Stiffness, and to evaluate the influence of cleat features, including height, diameter, Stiffness, classification, design, and material type, on these parameters. In the first study, an observational analysis was conducted with 58 commercially available cleat models, using multiple linear regression models to identify the characteristics that most influence maximum torque and rotational Stiffness. Material type (Beta = 0.56, p < 0.01), cleat height (Beta = 0.37, p < 0.01), and average cleat diameter (Beta = 0.25, p = 0.04) were identified as significant factors, with the model explaining up to 65.2% of the variance in maximum torque (R² = 0.652) and 41.2% in rotational Stiffness (R² = 0.412). The second study was experimental and involved the development of eight cleat prototypes with systematic alterations in cleat characteristics. Combinations of height, hardness, and design were evaluated using the same traction and rotation equipment employed in the first study. The results indicated that models with high and rigid cleats, such as HCA (Hard Circular Alta), exhibited the highest maximum torque (26.51 Nm) and rotational Stiffness (0.923 Nm/°). Conversely, models with lower and more flexible cleats, such as SPB (Soft, Piramidal, Baixa), displayed the lowest values, with a maximum torque of 13.25 Nm and rotational Stiffness of 0.245 Nm/°. The interaction between cleat design and height revealed complex effects, as seen in Circular models that concentrated more contact forces, resulting in higher torque, compared to pyramidal models, which showed a more uniform force distribution. These findings highlight the importance of balancing traction and freedom of movement to ensure stability and minimize the risk of noncontact injuries, especially on artificial surfaces. This thesis concludes that cleat design directly influences traction capability and integrating predictive and experimental analyses provides a pathway for the development of safer and more effective sports footwear.