BiomecânicaCONCEITOS FUNDAMENTAIS

APLICADOS A EDUCAÇÃO FÍSICA

REFERÊNCIA: McGINNIS, Peter M. Biomecânica do Esporte e do Exercício. 1a ed.

Porto Alegre: Artmed. 2002. Capítulos 2, 3, 4 e 8.

I. INTRODUÇÃO:

• A biomecânica é o ramo da ciência que estuda aaplicação dos conceitos da mecânica clássica aosorganismos biológicos.

• A mecânica, por sua vez, é o ramo da física que se ocupacom os efeitos das forças que agem sobre os objetos.

• A mecânica está dividida em vários ramos, dos quais umdeles é mais adequado para a análise do movimentohumano.

• Como a mecânica é uma ciência quantitativa énecessário conhecer as dimensões básicas utilizadas noseu estudo.

• O movimento humano compreende situações em quealgumas partes corporais permanecem em repouso paraque outras partes se desloquem no espaço.

• Para analisar apropriadamente o movimento é precisoestabelecer um sistema de coordenadas, de modo que osdeslocamentos dos segmentos sejam caracterizados.

• A maior parte do conteúdo da biomecânica consiste naanálise dos fatores que causam, interrompem oumantém o movimento - forças.

II. ORGANIZAÇÃO DA MECÂNICA:

• A mecânica é a ciência preocupada com os efeitos dasforças que agem sobre objetos.

• Na biomecânica relacionada com o esporte, os objetossão os seres humanos e os implementos que eles podemestar manipulando nos exercícios e nos esportes.

• A mecânica pode ser dividida em vários ramos:1)Mecânica dos corpos rígidos – assume-se que os corpos

são perfeitamente rígidos;2)Mecânica dos corpos deformáveis – leva-se em

consideração a deformação dos objetos;3)Mecânica dos fluidos – preocupa-se com a mecânica dos

líquidos e gases;4)Mecânica relativista – estudo da teoria da relatividade de

Einstein;5)Mecânica quântica – estudo das partículas sub-atômicas.• Cada ramo da mecânica é adequado para descrever e

explicar características de nosso mundo físico.• A mecânica dos corpos rígidos é a mais adequada para

descrever e explicar os principais movimentos doshumanos.

III. MECÂNICA DOS CORPOS RÍGIDOS:

• Na mecânica dos corpos rígidos, assume-se que osobjetos investigados são perfeitamente rígidos, ou seja,eles não sofrem deformação.

• Ao descrever e explicar os movimentos principais docorpo considera-se que os segmentos os segmentos docorpo humano como corpos rígidos ligados entre - si nasarticulações.

• A mecânica dos corpos rígidos é subdividida em estáticae dinâmica e a dinâmica, por sua vez, é dividida emcinemática e cinética.

• A dinâmica pode ser também chamada de mecânica dosobjetos acelerados.

• E a estática também pode ser chamada de mecânicados objetos em repouso ou que se movem em velocidadeconstante

• A cinética lida com as forças que causam ou tendem acausar alterações no movimento.

• A cinemática lida apenas com a descrição domovimento.

• Todas essas áreas serão analisadas separadamente.

Ramos e sub-divisões da mecânica

IV. DIMENSÕES BÁSICAS USADAS EM MECÃNICA:

• A mecânica e a biomecânica são ciências quantitativas.Omovimento é descrito nas suas causas de forma quantitativa.

• Assim sendo, devem ser usadas algumas formas demensuração.

• As 3 dimensões básicas usadas em biomecânica são:comprimento, tempo e massa.

• As demais dimensões: velocidade, aceleração, força, peso,gravidade e impulso, são derivadas dessas três.

• Comprimento: é a dimensão usada para descrever o espaçono qual ocorre o movimento. É uma dimensão importante emmuitos esportes.

• O comprimento é uma dimensão importante quandoconsideramos a antropometria dos atletas.

• A unidade de comprimento no sistema internacional (SI) é ometro (m).

• Tempo: pode ser uma medida de desempenho em muitosesportes e pode ser uma determinante importante do sucessoem outras modalidades.

• A unidade de tempo no SI é o segundo (s).• Massa: é a medida de inércia dos objetos ou corpos.• A unidade de massa no SI é o quilograma (kg).

V. LEIS DO MOVIMENTO DE NEWTON:

• Sir Isaac Newton era um matemático Inglês. Nascido em1642 e falecido em 1727.

• Em 1686 ele escreveu Philosophiae Naturalis PrincipiaMathematica (Princípios Matemáticos da FilosofiaNatural), livro no qual apresentou suas 3 leis domovimento e sua lei da gravidade.

• Newton tornou a mecânica simples ao propor umconjunto restrito de leis para descrever e explicar omovimento dos objetos a partir das dimensões básicasde comprimento, tempo e massa.

1ª LEI: “Corpus omne perseverare in statu suo quiescendi vel movendi uniformiter in directum, nisi quaternus a viribus impressis

cogitur statum ilum mutare”

• Essa lei é comumente referida como sendo a lei dainércia: “todo corpo continua em seu estado derepouso, ou de movimento uniforme em uma linha reta,exceto se compelido a mudar daquele estado por forçasque agem sobre ele”.

V. LEIS DO MOVIMENTO DE NEWTON:

2ª LEI: “Mutationem motis proportionalem esse vi motrici impressae,

et fiere secundum lineam rectam qua vis illa imprimitur”

• Essa lei é comumente referida como sendo a lei daaceleração: “A mudança do movimento de um objeto éproporcional à força aplicada; é feita na direção de umalinha reta na qual é aplicada”.

• Simplificando: se a resultante de uma força é exercidasobre um objeto, esse objeto irá acelerar na direção daresultante da força, e sua aceleração será diretamenteproporcional à resultante da força externa einversamente proporcional a sua massa.

ΣF = m x a.

Onde ΣF = somatório das forças externas, m = massa e a = aceleração.

Essa é uma relação de causa e efeito – forças causam

aceleração. Se um objeto acelera, uma força resultanteexterna deve estar agindo sobre ele. A 2ª lei de Newton dáuma definição para força com base nas 3 dimensões básicas.

V. LEIS DO MOVIMENTO DE NEWTON:

3ª LEI: “Actioni contrariam semper e aequalem esse reactionem: sive

corporum duorum actiones in se mutuo semper esse aequales et in partes contrarias dirigi”

• Essa lei é comumente referida como sendo a lei da açãoe reação: “A cada ação, sempre há uma reação igualoposta ou as ações mútuas de dois corpos entre si sãosempre iguais e dirigidas a partes contrárias”.

• Simplificando: se um objeto A exerce uma força em umobjeto B, o objeto B exercerá a mesma força sobre oobjeto A, mas na direção oposta.

• Assim as forças existem em pares espelhados, e seusefeitos não são cancelados entre si porque agem emdiferentes objetos.

• As forças que são iguais, mas opostas, não anulam osefeitos das forças. O efeito das forças pode variar emvirtude de diferenças existentes na massa e naaceleração dos corpos ou objetos.

VI. LEI DA GRAVIDADE DE NEWTON:• De acordo com a lenda, Newton desenvolveu essa lei foi inspirada

pela queda de uma maçã sobre sua cabeça enquanto residia nafazenda da família em Lincolnshire.

• A lei foi apresentada em 2 partes. Em 1º lugar, afirmou que todos osobjetos atraem-se mutuamente com uma força gravitacional que éinversamente proporcional ao quadrado da distância entre os objetos.

• Em 2º, afirmou que essa força era proporcional à massa de cada umdos corpos atraídos entre si.

F = G x (m1 x m2/r2)• Onde: F = força da gravidade; G = constante universal da gravidade;

m = massa e r = distância entre os centros das massas dos 2objetos.

• A lei da gravidade universal de Newton foi significativa porqueforneceu uma descrição das forças que agem entre cada objeto ecada objeto entre si no universo.

• A terra é um objeto grande o suficiente para produzir uma forçagravitacional substancial sobre os outros objetos.

• A força gravitacional da terra agindo sobre um objeto é o seu peso.W = m x g, onde: W = peso do objeto; m = massa e g = aceleraçãodo objeto causada pela força gravitacional da terra.

• A aceleração por causa da gravidade foi experimentalmente medida eoscila levemente com as variações no raio da terra mas, na maioriadas vezes, pode-se atribuir um valor de uma constante de 9,81 m/s2

para baixo. Esse valor pode ser arredondado para 10 m/s2.

Sir Isaac Newton

Principal Obra Literária

O mito da queda da maça

Leis de Newton

1ª LEI DE NEWTON – lei da Inércia

2ª LEI DE NEWTON – lei da aceleração

Leis de Newton 3ª LEI DE NEWTON – lei da ação e

reação.

Atenção: É importante ressaltar que ação e reação

nunca se anulam, pois atuam sempre em corpos

diferentes.

Leis da gravidade de Newton

Lei de gravidade em ação.

VII. FORÇAS – mantendo o equilíbrio ou mudando o movimento:

• As forças estão envolvidas em cada uma das leis de Newton.

• Nossos corpos e os objetos que manipulamos estãocontinuamente sujeitos às forças.

• As forças são importantes para o movimento, porquepermitem que comecemos a nos mover, parar de mover emudar de direções.

• As forças são também importantes mesmo se não estivermosnos movendo.

• O que é força? A 2ª lei de Newton fornece uma explicaçãomatemática: F = m x a, ou seja, força é algo que tem ahabilidade de acelera um objeto.

• Uma força é algo que pode causar o início de um movimento,parar, tornar ais rápido, mais lento ou mudar de direção.

• A unidade de força no SI é o Newton (N). Um N de força édefinido como a força requerida para acelerar 1 m/s2 umamassa de 1 Kg.

• Como descrever uma força? As forças são grandezasvetoriais, isto é, para caracterizá-la adequadamente énecessário, além da magnitude, a descrição de sua direção.

• Para que uma força seja adequadamente caracterizada será preciso:a) descrever sua magnitude (tamanho), b) seu ponto de aplicação, c)sua direção (linha de ação) e d) seu sentido.

• Matematicamente a força é descrita através de um vetor – uma seta( ).

• Um vetor é a representação matemática de algo que é definido porseu tamanho ou magnitude (um número) e sua direção (suaorientação).

CARACTERIZANDO ADEQUADAMENTE A FORÇA:

1)O comprimento da seta indica o tamanho da força (magnitude);

2) a haste da seta indica sua linha de aplicação;

3) a cabeça da seta indica seu sentido de direção junto à linha deaplicação;

4) e a outra extremidade da seta indica o ponto de aplicação da força.

Ponto de aplicação da força

Ponto de aplicação da força

Sentido de aplicação da força

• Classificando as forças: as forças podem ser classificadasem internas e externas.

• As forças internas são aquelas que agem dentro do objeto ousistema cujo movimento está sendo investigado.

• como o corpo humano é um sistema formado por vários tiposde estruturas. Essas estruturas exercem forças umas nasoutras.

• Se as forças que agem sobre as extremidades de umaestrutura interna puxando-as, passam a ser referidas comoforça de tração e a estrutura está sob tensão.

• As forças que atuam empurrando as estruturas internaspassam a ser referidas como forças de compressão.

• As forças internas de tração e compressão mantém asestruturas juntas ou unidas, porém, às vezes a estrutura nãosuporta essas forças e haverá rupturas, falhas ou fratura nomaterial.

• Os músculos são as únicas estruturas capazes de produzirforça internamente, e são essas forças que causam a nossamudança de movimento. Na realidade, os mm. podemsomente produzir forças internas, sendo incapazes de produziralterações no movimento do centro de massa do corpo.

• É verdade que as forças musculares podem produzirmovimentos dos membros do corpo, mas esses movimentosnão produzirão qualquer mudança no movimento do centro demassa do corpo sem que forças externas ajam sobre osistema.

• As forças internas geradas pela ação muscular não podemproduzir quaisquer mudanças no movimento do centro demassa do corpo. Somente as forças externas são capazes defazer isso.

• As forças externas são aquelas que agem em um objeto comoresultado de sua interação com o ambiente que o circunda.

• As forças externas podem ser classificadas em forças decontato e sem contato.

• As forças que mais influenciam o movimento são as decontato.

• As forças sem contato são as forças que ocorrem mesmo seos objetos não estiverem se tocando.

• As forças elétricas, as magnéticas e a gravitacional são forçassem contato.

• Para o movimento humano, a a única força sem contato querealmente influencia o movimento á a força da gravidade.

• Na verdade, o peso dos objetos e das próprias partes corporaisé a única força gravitacional que nos interessa.

Classificação das forças Forças internas

Forças externas – sem contato

• As forças de contato podem ser decompostas em partes oucomponentes – a força que perpendicular às superfícies dos objetosem contato e a componente que age paralelo às superfícies emcontato.

• A primeira componente da força de contato é a força de contatonormal (lei da ação e reação).

• A segunda componente da força de contato é o atrito. Alinha de açãodo atrito é paralela às duas superfícies em contato e opõe-se aomovimento ou deslizamento entre as superfícies.

• As forças de atrito (Fat) são as principais responsáveis pelalocomoção humana. O atrito origina-se como um resultado dasinterações entre as moléculas das superfícies em contato.

• O atrito pode ser classificado em estático (quando não há movimentoentre as superfícies) e dinâmico.

• A Fat é proporcional à força de contato normal, pois o aumento daforça de contato normal aumentará a força de atrito entre asmoléculas da superfície entre dois objetos.

• A Fat não é alterada pelo tamanho da área de contato entre as duassuperfícies, mas será alterada pelas propriedades ou característicasdas superfícies em contato.

• Um atrito maior pode ser desenvolvido entre superfícies mais maciase mais rugosas do que entre superfícies mais duras e mais lisas; bemcomo a força de atrito estática é maior do que o atrito dinâmico.

• O atrito é uma força importante em qualquer esporte e movimentohumano.

• As principais forças externas que agem sobre o movimentohumano são: a gravidade, o atrito e as forças de contato.

Forças de contato

Superfícies em contato ms mk

Cobre sobre aço 0.53 0.36

Aço sobre aço 0.74 0.57

Alumínio sobre aço 0.61 0.47

Borracha sobre concreto 1.0 0.8

Madeira sobre madeira 0.25-0.5 0.2

Madeira encerada sobre neve

úmida

0.14 0.1

Teflon sobre teflon 0.04 0.04

Articulações sinoviais em

humanos

0.01 0.003

Coeficiente de atrito entre

materiais

VIII. FORÇAS – como encontrar a força resultante:

• De acordo com a 2ª Lei de Newton, se uma força externaresultante agir sobre um objeto, esse objeto irá acelerar nadireção da força resultante externa, e sua aceleração serádiretamente proporcional à força resultante e inversamenteproporcional à massa do objeto.

• O que é uma força resultante (FR)?• A FR agindo sobre um objeto é a soma de todas as forças

externas que agem sobre ele.• Essa soma não é uma soma algébrica. A FR é a soma vetorial

de todas as forças externas.• A FR pode ser encontrada adicionando forças, assim como a

partir de várias forças que agem sobre um objeto é possívelencontrar a FR.

• A adição de forças consiste em um processo matemático paraencontrar a FR que age sobre um objeto ou corpo.

• No processo da adição é preciso considerar a magnitude dasforças (numericamente) e a análise da direção das mesmas(vetores). As forças são adicionadas usando-se o processo deadição vetorial.

• As forças que agem sobre um objeto podem ser do tipocolineares ou concorrentes. As força colineares são forças quetêm a mesma linha de ação. As forças concorrentes não agemao longo da mesma linha, mas através do mesmo ponto.

Composição de forças

FR = ΣF ou F1+F2+F3+F4...

Se cada vetor = 100NF1 F2 F3 F4

FR = 400N

x

Se F1= 800N e F2 = 50N

F1F2

FR = F1 + F2;

FR = 800 + (-50);

FR = 750NIMPORTANTE: as forças que agem para direita

recebem valores positivos e para esquerda negativos.

VIII. FORÇAS – como encontrar a força resultante:

• Quando a força resultante que atua sobre umdeterminado objeto é conhecida, é possível identificar oscomponentes da FR através do método da decomposiçãodas forças.

• Existem dois métodos utilizados para a determinação doscomponentes da FR: o método gráfico e o métodotrigonométrico.

• O método gráfico só poderá ser aplicado para forças queatua formando ângulos com a horizontal, excetoperpendicularmente.

• O método consiste na determinação dos componenteshorizontal e vertical da FR através do desenvolvimentode dois triângulos traçados a partir das extremidades dovetor.

• Esse método também é conhecido como método doparalelogramo.

• A técnica trigonométrica consiste na identificaçãomatemática da FR através da utilização das leis básicasda trigonometria, isto é, lei do seno, co-seno e tangente.

• Não será necessário a utilização da técnicatrigonométrica durante a disciplina.

Decomposição de forças

FR

Fh

Fv

Decomposição de forçasELE

DEP

ADU

ADU

FR

IX. CINEMÁTICA:

• Como dito anteriormente, a cinemática é o ramo damecânica que analisa o movimento dos corpos no espaço.

• A cinemática aplica o sistema de coordenadas retangularespara descrever o corpo no espaço.

• Na biomecânica, a cinemática é dividida no estudo daosteocinemática (que se ocupa com o movimento dosossos) e a artrocinemática (que trata dos movimentos queocorrem entre as superfícies articulares).

• OSTEOCINEMÁTICA:• Para definir os movimentos das articulações e segmentos e

para registrar a localização de pontos no corpo, énecessário um ponto de referência (Posição Anatômica).

• Em cinesiologia, o sistema de coordenadas retangularestridimensionais é usado para descrever as relaçõesanatômicas do corpo na sua posição de referência.

• O sistema de coordenadas origina os planos de delimitaçãoe secção do corpo: sagital, frontal e horizontal.

• Os movimentos dos segmentos corporais no espaço sãodefinidos a partir do conhecimento dos planos: flexão eextensão, abdução e adução; e rotação medial e lateral.

• Casos especiais: elevação e depressão, protração e retração,inclinação, dorsi-flexão e flexão plantar, inversão e eversão,pronação e supinação; e desvio radial e ulnar.

• Funcionalmente as diartroses podem também ser classificadasde acordo com o número de planos nos quais os seussegmentos movem-se ou o número de eixos primários que elapossui.

• A circundução não é um movimento puro, pois só ocorre emarticulações bi-axiais e combina movimentos de flexão eextensão, com graus de abdução-adução e rotação.

• Noções sobre cadeia cinemática.• ARTROCINEMÁTICA:• A artrocinemática ocupa-se com a movimentação das

superfícies articulares em relação à direção do movimento daextremidade distal do osso.

• As articulações humanas geralmente são comparadas comarticulações mecânicas, e em casos especiais essas podemsubstituir as articulações biológicas.

• Formato das superfícies articulares: as superfíciesarticulares apresentam-se de duas formas apenas, ovóides eselares.

• Ovóides: formam uma relação pareada côncavo-convexa nasarticulações. A relação pode variar desde quase planar atéquase esférica. Na maioria dos casos a superfície ovóide deuma superfície é maior do que seu para correspondente.

• Selares: as superfícies possuem ao mesmo tempo a relaçãocôncavo-convexa, isto é, são côncavas em um sentido e convexoem outro sentido.

• Pode ser considerada uma forma especial das superfícies ovóides.• Movimentos das superfícies articulares:

artrocinematicamente quando uma articulação se move, três tiposde movimento podem ocorrer entre as superfícies.

• Tais movimentos são: rolamento, deslizamento e rotação.• A maioria das articulações apresenta uma combinação desses

movimentos durante a sua atividade.• Em determinadas articulações há o predomínio de um tipo de

movimento em detrimento aos demais. Por exemplo, no cotovelohá o predomínio do rolamento.

• A extensão do joelho em cadeia aberta é um excelente exemploda combinação desses movimentos artrocinemáticos.

• Vantagem biomecânica dos movimentos artrocinemáticos: grandeamplitude de movimento com economia do tamanho da superfíciearticular, e das articulações.

Posição de ajuste máximo e frouxo das articulações e seusaspectos biomecânicos.

• A posição de ajuste máximo está relacionada com estabilidade,enquanto que a de ajuste frouxo com mobilidade.

• Uma articulação em posição de ajuste máximo estámecanicamente estabilizada. Os contatos entre as superfíciesarticulares é máximo e as inserções ligamentares estão namáxima distância.

Osteocinemática

Osteocinemática

Osteocinemática

Artrocinemática

X. CINÉTICA:

• Como dito anteriormente, a cinética é o ramo da dinâmica queestuda as causas do movimento.

• Para que haja movimento no corpo a força resultante que agesobre ele deve ser diferente de zero, isto é, para que hajamovimento deve haver desequilíbrio de forças.

• Como os mm. são os únicos elementos capazes de promover omovimento humano, também a partir das inter-relações comas forças externas, e esses movem ossos em articulações;surge um novo tipo de força que influencia o movimento – otorque.

• O torque é um tipo de força que atua girando um sistema dealavancas. As alavancas são dispositivos mecânicos simplesformadas por três elementos básicos.

• Os princípios de funcionamentos das alavancas e do torque sãoaplicados a diversos tipos de implementos ou equipamentosutilizados no cotidiano e nos esportes.

• Esses mesmos princípios também são aplicados ao movimentohumano, haja vista que os mm. movem ossos girando-os nasarticulações livremente móveis ou diartroses.

a) Alavancas:

• Uma máquina que opera sobre o princípio de uma barra rígidaque sofre a ação de forças que tendem a rodar a barra emtorno do seu ponto de apoio é uma alavanca.

• Toda alavanca possui 3 forças: um eixo, uma força que move amáquina e uma força de resistência que será movida.

• As alavancas são utilizadas comumente durante o cotidiano esão dispositivos extremamente simples de seremconfeccionadas, bem como eficazes nos seus propósitos.

• Alicates, carros de mão, tesouras, pinças, macacos hidráulicos,pés de cabra e grampeadores são tipos de alavancas.

• Uma alavanca pode ser construída para permitir velocidade demovimento ou força. Arquimedes dizia: “me dêem um pontode apoio e uma alavanca que serei capaz de mover a terra”.

• Tendo em vista que os movimentos corporais ocorrem nasdiartroses e que as diartroses são movidas pelos músculos quetracionam os ossos; esses três elementos constituem oscomponentes das bio-alavancas.

• Em biomecânica, os princípios da alavanca são usados paravisualizar o sistema mais complexo de forças que produzemmovimento rotatório no corpo, de modo que a base para aaplicação de resistências externas para aprimoramento daforça muscular possa ser melhor compreendida.

Alavanca

Alavancas no cotidiano

Alavancas no esporte

a) Alavancas: conceitos• Como dito anteriormente os componentes de uma alavanca

são: o eixo, a força que move ou mantém a alavanca e opeso (resistência).

• A distância entre as ações da força que move ou resiste aomovimento da alavanca são chamados respectivamente debraço de força e braço de resistência.

• O braço da força ou braço de alavanca é a distânciaperpendicular desde a aplicação da força até o ponto de apoio.

• O braço de resistência ou braço do peso é a distânciaperpendicular desde o ponto de apoio até a linha de ação dopeso.

• o conhecimento desses dois aspectos de uma alavanca irápermitir o desenvolvimento de uma máquina que irá favorecera força ou a velocidade do movimento de uma extremidade dabarra rígida.

• Vantagem mecânica (VM) da alavanca significa a razão entre ocomprimento do braço da força e o comprimento do braço dopeso. VM: comprimento do braço da força/ comprimento dobraço do peso.

• Um aumento no comprimento do braço da força ou umadiminuição no comprimento do braço do peso resulta em maiorvantagem mecânica, que facilitará ou não a tarefa a serrealizada.

Componentes de uma Alavanca

Gama, isto

é – a Força

Eixo

Resistência

a) Alavancas: tipos• A depender das relações existentes entre os seus 3 componentes

básicos, as alavancas são classificadas em três tipos.

1) Alavancas interfixas (1ª classe): são as alavancas em que o eixoocupa posição central em relação a força e a resistência.

• Nesse tipo de alavanca a VM pode ser igual a 1, maior ou menordo que 1, isto é, ela pode ser elaborada para conseguir velocidadede movimento ou para o desenvolvimento de força.

• Sempre que a VM for maior do que 1, a alavanca propiciará força.

• A gangorra, o alicate e a catapulta são exemplos.

2) Alavancas inter-resistentes (2ª classe): são as alavancas em quea resistência ocupa posição central em relação ao eixo e a força.

• Nesse tipo de alavanca a VM será sempre maior do que 1, isto é,o braço de força sempre será maior do que o braço de resistência.

• São máquinas que aprimoram o desenvolvimento da força. Ocarro de mão e o quebra-nozes são exemplos.

3) Alavancas inter-potentes (3ª classe): são as alavancas em que aforça ocupa posição centre em relação ao eixo e a resistência.

• Nesse tipo de alavanca a VM sempre será menor do que 1, ouseja, o braço de resistência é sempre maior do que o braço deforça.

• São alavancas apropriadas para o desenvolvimento de velocidade.

Tipos de alavancas

Tipos de alavancas

a) Alavancas: bio-alavancas• Para que haja movimento no corpo humano os músculos movem

os ossos nas articulações.• Os ossos ou as demais peças rijas do esqueleto representam a

barra rígida das alavancas, as articulações os eixos no qual omovimento ocorrerá e os mm. representarão a força movente daalavancas.

• A resistência será representada pelas demais forças queinfluenciam o movimento, principalmente a gravidade.

• A gravidade atuará sobre a massa dos membros do corpo e sobrea massa dos equipamentos, materiais, substâncias ou objetos quedesejamos mover.

• A grande maioria das alavancas humanas, cerca de 90%, são dotipo inter-potente ou de 3ª classe. Sendo assim , nossasalavancas são apropriadas para a geração de movimentosangulares amplos.

• Para mover alavancas de 3ª classe é preciso que os mm. sejamadaptados mecanicamente para a geração de força, e é por issoque cerca de 75% dos mm. humanos apresentam arranjo defibras peniforme.

• As alavancas de 1ª classe também são comuns, cerca de 10% dasalavancas humanas. Geralmente estão relacionadas com amanutenção de posturas e os mm. que as movem são de açãotônica. O tornozelo e a ATM são exemplos.

• Só existe um tipo de alavanca de 2ª classe no corpo, mas mesmoassim deixa de existir se carga for aplicada ao sistema.

Bio-alavancas

1ª CLASSE – Inter-fixa

2ª CLASSE – Inter- resistente

Bio-alavancas

3ª CLASSE – Inter- potente

Eixo

Carga

D

Força

b) Torque:• A maioria dos movimentos corporais, se não quase todos,

envolvem realizações de movimentos angulares (rotacionais) enão de movimentos lineares.

• O torque ou momento de força causa alteração no movimentoangular. Os movimentos de nossos membros nas articulaçõessão controlados pelos torques produzidos por nossos músculos.

• Os músculos criam torques nas articulações e esses torquescontrolam e causam movimentos dos membros e de todo ocorpo.

• DEFINIÇÃO: torque ou momento de força é o efeito de giroproduzido por uma força. Uma maneira de pensar em torque éimaginar que ele é uma “força” angular ou rotatória.

• O torque é a expressão da eficácia de uma força para virar umsistema de alavanca.

• DEFINIÇÃO MATEMÁTICA: o torque é o produto da forçavezes a distância perpendicular desde a sua linha de ação atéo eixo de movimento (ou movimento potencial).

τ = F x d (N/m).• O torque é também uma grandeza vetorial. No sistema de

coordenadas, torques que produzem movimentos horários sãopositivos, e anti-horário negativo.

• Os princípios de torque são usados ao se aplicar o exercícioresistido, independente da forma de aplicação da resistência.

Torque

Torque

O torque explica porque um mesmo peso

exige dos músculos maior tensão ao longo da

amplitude de movimento articular

Torque

Como o torque da resistência varia

externamente, o torque muscular também varia

ao longo da amplitude movimento por

mudança no ângulo criado entre a inserção e o

eixo articular

Os princípios do torque também são

aplicados para a realização de

exercícios em equipamentos com

cabos e polias

XI. ESTÁTICA:

• É a sub-área da dinâmica que estuda os corpos ou osobjetos na condição de equilíbrio.

• O equilíbrio ocorre quando o somatório de todas asforças que agem sobre o corpo é igual a zero. Dessaforma, o corpo ou o objeto se encontrará em repouso oumovendo-se em movimento retilíneo uniforme.

• Embora o movimento seja uma característica marcanteda vida, e que essa qualidade esteja relacionada com amaioria das atividades esportivas, não há movimento senão houver equilíbrio.

• Para que uma parte ou o segmento corporal se mova énecessário que outra parte mantenha o equilíbrio.

• O equilíbrio é uma qualidade da motricidade humana quepode ser definida com a capacidade de manter o centrode gravidade do corpo dentro de uma base de apoio.

• O centro de gravidade do corpo ou de qualquer objetoé um ponto não-real sob o qual a massa está igualmentedistribuída.

• Qualquer corpo que for suspenso pelo seu centro degravidade se manterá em equilíbrio.

Centro de gravidade

Centro de gravidade

Equilíbrio

BA

BA

Para o corpo se manter em equilíbrio é necessário que a

linha de ação do peso caia dentro da base de apoio

XI. ESTÁTICA:• Calcular o CG de objetos sólidos e regulares é muito fácil, porém

calcular de corpos irregulares, multisegmentares e mutáveis é maiscomplicado.

• Vários estudiosos desenvolveram métodos para calcular o CG docorpo humano, os resultados obtidos foram similares. O resultado éque o nosso CG fica localizado ligeiramente e anterior a S2, ouaproximadamente 55% a 57% da altura do indivíduo.

• Variações nas proporções corporais e na distribuição do peso causamalterações na localização desse ponto. Nas mulheres o CG é maisbaixo do que nos homens.

• Qualquer alteração em relação à posição anatômica faz com que o CGvarie.

• O CG relativamente alto nos humanos coloca a pessoa ereta em umaposição de equilíbrio instável (marcha humana).

• O CG de todo o corpo nada mais é do que a soma do CG de todos osseus segmentos. Conhecer o CG dos segmentos é útil para ajustarcargas de exercício e equilibrar partes do corpo.

• Alteração na posição dos segmentos individuais causa uma alteraçãona posição do CG da extremidade e do corpo como um todo. Quandoa extremidade é flexionada, o CG move-se proximalmente e para umponto entre os centros dos segmentos individuais.

• Alterações da posição do CG alteram o torque resistivo do segmento(peso), facilitando ou dificultando a realização de exercícios. Ex:abdominais.

Centro de gravidade – alteração com o posicionamento dos segmentos.

Centro de gravidade

XI. ESTÁTICA:

• Anátomo-fisiológicamente o equilíbrio humano é bastantecomplexo, e necessita da operação integrada de váriossistemas sensoriais e de respostas rápidas e apropriada dosmm. esqueléticos, coordenadas centralmente por váriosintegrantes do SN (cerebelo, núcleos da base do cérebro ecórtex cerebral).

• Mecanicamente existem três tipos de equilíbrio: estável,instável e neutro.

Equilíbrio estável: o corpo é perturbado, mas a centro degravidade e sua linha permanecem dentro da base de apoio.

Equilíbrio instável: o corpo é perturbado, o centro degravidade e sua linha saem da base de apoio e não érecuperado; o centro de gravidade busca uma nova posição.

Equilíbrio neutro: o centro de gravidade é deslocado epermanece sempre no mesmo nível.

• Esse tipo de equilíbrio é raro nos humanos (marcha humana).• Quando o equilíbrio de um corpo é perturbado ele tende a ser

recuperado a partir da atividade muscular.• A estabilidade é a capacidade de um objeto em retornar ao

equilíbrio ou à posição original após ser deslocado.• o grau de estabilidade de um corpo depende de quatro fatores.

Tipos de equilíbrio

Estável

Instável

Neutro

XI. ESTÁTICA:

1)Altura do centro de gravidade: quanto mais alto maior ainstabilidade.

2)Tamanho da base de apoio: quanto menor a base desustentação mais instável é o corpo. A base de apoio édeterminada pela área de contanto do corpo ou objeto com asuperfície de sustentação do peso.

3)Localização da linha de gravidade dentro da base de apoio:quanto mais distante do centro dessa base maior ainstabilidade.

4)Peso do corpo: é mais fácil desequilibrar corpos leves do que osmais pesados.

• Quanto a altura do centro de gravidade há uma relação diretaentre ela e a quantidade de trabalho necessária para deslocaro corpo.

• O tamanho da base de apoio influencia a estabilidade somentea depender da direção de aplicação da força em relação a essabase. Nem sempre a maior base representa maiorestabilidade.

• Quanto maior o peso do corpo maior será a quantidade detrabalho externo necessário para movê-lo.

• Algumas modalidades esportivas requerem posições queenfatizam a estabilidade e outras que enfatizam a mobilidade.De modo que essas duas características passam a serantagônicas.

Fatores que afetam a estabilidade

Fatores que afetam a estabilidade

Base de Apoio

Centro de GravidadeAltura do CG

Estabilidade no esporte