Referência Técnica e Fórmulas

Implementação Matemática Completa

Guia de Implementação

Esta página fornece fórmulas prontas para copiar e colar, bem como métodos de cálculo passo a passo para todas as métricas do SwimAnalytics. Use-as para implementações personalizadas, verificação ou compreensão mais profunda.

⚠️ Notas de Implementação

  • Todos os tempos devem ser convertidos para segundos para os cálculos
  • O ritmo de natação é inverso (maior % = ritmo mais lento)
  • Valide sempre as entradas para intervalos razoáveis
  • Trate casos limite (divisão por zero, valores negativos)

Métricas de Desempenho Principais

Velocidade Crítica de Natação (CSS)

Fórmula:

CSS (m/s) = (D₂ - D₁) / (T₂ - T₁)
CSS Ritmo/100m (segundos) = (T₄₀₀ - T₂₀₀) / 2

🧪 Calculadora Interativa - Teste a Fórmula

Ritmo CSS por 100m:
1:49
Passos do cálculo:
CSS (m/s) = (400 - 200) / (368 - 150) = 0,917 m/s
Ritmo/100m = 100 / 0,917 = 109 segundos = 1:49

Implementação em JavaScript:

function calculateCSS(distance1, time1, distance2, time2) {
  // Convert times to seconds if needed
  const t1 = typeof time1 === 'string' ? timeToSeconds(time1) : time1;
  const t2 = typeof time2 === 'string' ? timeToSeconds(time2) : time2;

  // Calculate CSS in m/s
  const css_ms = (distance2 - distance1) / (t2 - t1);

  // Calculate pace per 100m in seconds
  const pace_per_100m = 100 / css_ms;

  // Convert to mm:ss format
  const minutes = Math.floor(pace_per_100m / 60);
  const seconds = Math.round(pace_per_100m % 60);

  return {
    css_ms: css_ms,
    pace_seconds: pace_per_100m,
    pace_formatted: `${minutes}:${seconds.toString().padStart(2, '0')}`
  };
}

// Example usage:
const result = calculateCSS(200, 150, 400, 368);
// Returns: { css_ms: 0.917, pace_seconds: 109, pace_formatted: "1:49" }

Swim Training Stress Score (sTSS)

Fórmula Completa:

sTSS = (FI³) × Duração (horas) × 100
FI = VNN / FTP
VNN = Distância Total / Tempo Total (m/min)

🧪 Calculadora Interativa - Teste a Fórmula

sTSS Calculado:
55
Passos do cálculo:
VNN = 3000m / 55min = 54,5 m/min
FTP = 100 / (93/60) = 64,5 m/min
FI = 54,5 / 64,5 = 0,845
sTSS = 0,845³ × (55/60) × 100 = 55

Implementação em JavaScript:

function calculateSTSS(distance, timeMinutes, ftpMetersPerMin) {
  // Calculate Normalized Swim Speed
  const nss = distance / timeMinutes;

  // Calculate Intensity Factor
  const intensityFactor = nss / ftpMetersPerMin;

  // Calculate hours
  const hours = timeMinutes / 60;

  // Calculate sTSS using cubed intensity factor
  const stss = Math.pow(intensityFactor, 3) * hours * 100;

  return Math.round(stss);
}

// Example usage:
const stss = calculateSTSS(3000, 55, 64.5);
// Returns: 55

// Helper: Convert CSS to FTP
function cssToFTP(cssPacePer100mSeconds) {
  // FTP in m/min = 100m / (pace in minutes)
  return 100 / (cssPacePer100mSeconds / 60);
}

// Example: CSS of 1:33 (93 seconds)
const ftp = cssToFTP(93); // Returns: 64.5 m/min

SWOLF

Fórmula:

SWOLF = Tempo do Percurso (segundos) + Contagem de Braçadas
SWOLF₂₅ = (Tempo × 25/Comprimento Piscina) + (Braçadas × 25/Comprimento Piscina)

🧪 Calculadora Interativa - Teste a Fórmula

Pontuação SWOLF:
35
Cálculo:
SWOLF = 20s + 15 braçadas = 35

Implementação em JavaScript:

function calculateSWOLF(timeSeconds, strokeCount) {
  return timeSeconds + strokeCount;
}

function calculateNormalizedSWOLF(timeSeconds, strokeCount, poolLength) {
  const normalizedTime = timeSeconds * (25 / poolLength);
  const normalizedStrokes = strokeCount * (25 / poolLength);
  return normalizedTime + normalizedStrokes;
}

// Example:
const swolf = calculateSWOLF(20, 15);
// Returns: 35

const swolf50m = calculateNormalizedSWOLF(40, 30, 50);
// Returns: 35 (normalized to 25m)

Mecânica de Braçada

Frequência de Braçada (SR)

Fórmula:

SR = 60 / Tempo de Ciclo (segundos)
SR = (Número de Braçadas / Tempo em segundos) × 60

🧪 Calculadora Interativa - Teste a Fórmula

Frequência de Braçada (BPM):
72
Cálculo:
SR = (30 / 25) × 60 = 72 BPM

Implementação em JavaScript:

function calculateStrokeRate(strokeCount, timeSeconds) {
  return (strokeCount / timeSeconds) * 60;
}

// Example:
const sr = calculateStrokeRate(30, 25);
// Returns: 72 SPM

Distância Por Braçada (DPS)

Fórmula:

DPS = Distância / Contagem de Braçadas
DPS = Distância / (SR / 60)

Implementação em JavaScript:

function calculateDPS(distance, strokeCount, pushoffDistance = 0) {
  const effectiveDistance = distance - pushoffDistance;
  return effectiveDistance / strokeCount;
}

// Example (25m pool, 5m push-off):
const dps = calculateDPS(25, 12, 5);
// Returns: 1.67 m/stroke

// For multiple laps:
const dps100m = calculateDPS(100, 48, 4 * 5);
// Returns: 1.67 m/stroke (4 laps × 5m push-off)

Velocidade a partir de SR e DPS

Fórmula:

Velocidade (m/s) = (SR / 60) × DPS

Implementação em JavaScript:

function calculateVelocity(strokeRate, dps) {
  return (strokeRate / 60) * dps;
}

// Example:
const velocity = calculateVelocity(70, 1.6);
// Returns: 1.87 m/s

Índice de Braçada (SI)

Fórmula:

SI = Velocidade (m/s) × DPS (m/braçada)

Implementação em JavaScript:

function calculateStrokeIndex(velocity, dps) {
  return velocity * dps;
}

// Example:
const si = calculateStrokeIndex(1.5, 1.7);
// Returns: 2.55

Gráfico de Gestão de Desempenho (PMC)

Cálculos de CTL, ATL, TSB

Fórmulas:

CTL hoje = CTL ontem + (TSS hoje - CTL ontem) × (1/42)
ATL hoje = ATL ontem + (TSS hoje - ATL ontem) × (1/7)
TSB = CTL ontem - ATL ontem

Implementação em JavaScript:

function updateCTL(previousCTL, todayTSS) {
  return previousCTL + (todayTSS - previousCTL) * (1/42);
}

function updateATL(previousATL, todayTSS) {
  return previousATL + (todayTSS - previousATL) * (1/7);
}

function calculateTSB(yesterdayCTL, yesterdayATL) {
  return yesterdayCTL - yesterdayATL;
}

// Calculate PMC for series of workouts
function calculatePMC(workouts) {
  let ctl = 0, atl = 0;
  const results = [];

  workouts.forEach(workout => {
    ctl = updateCTL(ctl, workout.tss);
    atl = updateATL(atl, workout.tss);
    const tsb = calculateTSB(ctl, atl);

    results.push({
      date: workout.date,
      tss: workout.tss,
      ctl: Math.round(ctl * 10) / 10,
      atl: Math.round(atl * 10) / 10,
      tsb: Math.round(tsb * 10) / 10
    });
  });

  return results;
}

// Example usage:
const workouts = [
  { date: '2025-01-01', tss: 50 },
  { date: '2025-01-02', tss: 60 },
  { date: '2025-01-03', tss: 45 },
  // ... more workouts
];

const pmc = calculatePMC(workouts);
// Returns array with CTL, ATL, TSB for each day

Cálculos Avançados

CSS a partir de Múltiplas Distâncias (Método de Regressão)

Implementação em JavaScript:

function calculateCSSRegression(distances, times) {
  // Linear regression: distance = a + b*time
  const n = distances.length;
  const sumX = times.reduce((a, b) => a + b, 0);
  const sumY = distances.reduce((a, b) => a + b, 0);
  const sumXY = times.reduce((sum, x, i) => sum + x * distances[i], 0);
  const sumXX = times.reduce((sum, x) => sum + x * x, 0);

  const slope = (n * sumXY - sumX * sumY) / (n * sumXX - sumX * sumX);
  const intercept = (sumY - slope * sumX) / n;

  return {
    css: slope, // Critical swimming velocity (m/s)
    anaerobic_capacity: intercept // Anaerobic distance capacity (m)
  };
}

// Example with multiple test distances:
const distances = [100, 200, 400, 800];
const times = [65, 150, 340, 720]; // in seconds
const result = calculateCSSRegression(distances, times);
// Returns: { css: 1.18, anaerobic_capacity: 15.3 }

Fator de Intensidade a partir do Ritmo

Implementação em JavaScript:

function calculateIntensityFactor(actualPace100m, thresholdPace100m) {
  // Convert pace to speed (m/s)
  const actualSpeed = 100 / actualPace100m;
  const thresholdSpeed = 100 / thresholdPace100m;
  return actualSpeed / thresholdSpeed;
}

// Example:
const if_value = calculateIntensityFactor(110, 93);
// Returns: 0.845 (swimming at 84.5% of threshold)

Análise de Consistência de Ritmo

Implementação em JavaScript:

function analyzePaceConsistency(laps) {
  const paces = laps.map(lap => lap.distance / lap.time);
  const avgPace = paces.reduce((a, b) => a + b) / paces.length;

  const variance = paces.reduce((sum, pace) =>
    sum + Math.pow(pace - avgPace, 2), 0) / paces.length;
  const stdDev = Math.sqrt(variance);
  const coefficientOfVariation = (stdDev / avgPace) * 100;

  return {
    avgPace,
    stdDev,
    coefficientOfVariation,
    consistency: coefficientOfVariation < 5 ? "Excelente" :
                 coefficientOfVariation < 10 ? "Boa" :
                 coefficientOfVariation < 15 ? "Moderada" : "Variável"
  };
}

// Example:
const laps = [
  { distance: 100, time: 70 },
  { distance: 100, time: 72 },
  { distance: 100, time: 71 },
  // ...
];
const analysis = analyzePaceConsistency(laps);
// Returns: { avgPace: 1.41, stdDev: 0.02, coefficientOfVariation: 1.4, consistency: "Excelente" }

Deteção de Fadiga através da Contagem de Braçadas

Implementação em JavaScript:

function detectFatigue(laps) {
  const firstThird = laps.slice(0, Math.floor(laps.length/3));
  const lastThird = laps.slice(-Math.floor(laps.length/3));

  const firstThirdAvg = firstThird.reduce((sum, lap) =>
    sum + lap.strokeCount, 0) / firstThird.length;
  const lastThirdAvg = lastThird.reduce((sum, lap) =>
    sum + lap.strokeCount, 0) / lastThird.length;

  const strokeCountIncrease = ((lastThirdAvg - firstThirdAvg) / firstThirdAvg) * 100;

  return {
    firstThirdAvg: Math.round(firstThirdAvg * 10) / 10,
    lastThirdAvg: Math.round(lastThirdAvg * 10) / 10,
    percentIncrease: Math.round(strokeCountIncrease * 10) / 10,
    fatigueLevel: strokeCountIncrease < 5 ? "Mínima" :
                  strokeCountIncrease < 10 ? "Moderada" :
                  strokeCountIncrease < 20 ? "Significativa" : "Severa"
  };
}

// Example:
const laps = [
  { strokeCount: 14 }, { strokeCount: 14 }, { strokeCount: 15 },
  { strokeCount: 15 }, { strokeCount: 16 }, { strokeCount: 16 },
  { strokeCount: 17 }, { strokeCount: 18 }, { strokeCount: 18 }
];
const fatigue = detectFatigue(laps);
// Returns: { firstThirdAvg: 14.3, lastThirdAvg: 17.7, percentIncrease: 23.8, fatigueLevel: "Severa" }

Validação de Dados

Verificação de Qualidade de Dados de Treino

Implementação em JavaScript:

function validateWorkoutData(workout) {
  const issues = [];

  // Check for reasonable pace ranges (1:00-5:00 per 100m)
  const avgPace = (workout.totalTime / workout.totalDistance) * 100;
  if (avgPace < 60 || avgPace > 300) {
    issues.push(`Ritmo médio incomum: ${Math.round(avgPace)}s por 100m`);
  }

  // Check for reasonable stroke counts (10-50 per 25m)
  const avgStrokesPer25m = (workout.totalStrokes / workout.totalDistance) * 25;
  if (avgStrokesPer25m < 10 || avgStrokesPer25m > 50) {
    issues.push(`Contagem de braçadas incomum: ${Math.round(avgStrokesPer25m)} por 25m`);
  }

  // Check for reasonable stroke rate (30-150 SPM)
  const avgSR = calculateStrokeRate(workout.totalStrokes, workout.totalTime);
  if (avgSR < 30 || avgSR > 150) {
    issues.push(`Frequência de braçada incomum: ${Math.round(avgSR)} BPM`);
  }

  // Check for missing laps (gaps in time)
  if (workout.laps && workout.laps.length > 1) {
    for (let i = 1; i < workout.laps.length; i++) {
      const gap = workout.laps[i].startTime -
                  (workout.laps[i-1].startTime + workout.laps[i-1].duration);
      if (gap > 300) { // 5 minute gap
        issues.push(`Intervalo grande detetado entre percursos ${i} e ${i+1}`);
      }
    }
  }

  return {
    isValid: issues.length === 0,
    issues
  };
}

// Example:
const workout = {
  totalDistance: 2000,
  totalTime: 1800, // 30 minutes
  totalStrokes: 800,
  laps: [/* lap data */]
};
const validation = validateWorkoutData(workout);
// Returns: { isValid: true, issues: [] }

Funções Auxiliares

Utilitários de Conversão de Tempo

Implementação em JavaScript:

// Convert mm:ss to seconds
function timeToSeconds(timeString) {
  const parts = timeString.split(':');
  return parseInt(parts[0]) * 60 + parseInt(parts[1]);
}

// Convert seconds to mm:ss
function secondsToTime(seconds) {
  const minutes = Math.floor(seconds / 60);
  const secs = Math.round(seconds % 60);
  return `${minutes}:${secs.toString().padStart(2, '0')}`;
}

// Convert seconds to hh:mm:ss
function secondsToTimeDetailed(seconds) {
  const hours = Math.floor(seconds / 3600);
  const minutes = Math.floor((seconds % 3600) / 60);
  const secs = Math.round(seconds % 60);
  return `${hours}:${minutes.toString().padStart(2, '0')}:${secs.toString().padStart(2, '0')}`;
}

// Examples:
timeToSeconds("1:33"); // Returns: 93
secondsToTime(93); // Returns: "1:33"
secondsToTimeDetailed(3665); // Returns: "1:01:05"

Recursos de Implementação

Todas as fórmulas nesta página estão prontas para produção e validadas contra literatura científica. Use-as para ferramentas de análise personalizadas, verificação ou compreensão mais profunda dos cálculos de desempenho em natação.

💡 Melhores Práticas

  • Valide entradas: Verifique intervalos razoáveis antes de calcular
  • Trate casos limite: Divisão por zero, valores negativos, dados nulos
  • Arredonde adequadamente: CTL/ATL/TSB para 1 decimal, sTSS para inteiro
  • Armazene precisão: Mantenha precisão completa na base de dados, arredonde para exibição
  • Teste exaustivamente: Use dados conhecidos e corretos para verificar cálculos