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Autora: Profa. Katia Brandina Colaboradora: Profa. Vanessa Santhiago Biomecânica Aplicada ao Esporte 2 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Professora conteudista: Katia Brandina É graduada em Educação Física pela Universidade São Judas Tadeu (1997). Possui mestrado (2004) e doutorado (2009) em Biodinâmica do Movimento Humano pela Escola de Educação Física e Esporte da Universidade de São Paulo (EEFE-USP). Atualmente, é professora titular da Universidade Paulista (UNIP). Coordena e ministra aulas nos cursos de pós-graduação da Universidade Estácio de Sá (Reabilitação de Lesões e Doenças Musculoesqueléticas), da Universidade de São Caetano do Sul (Reabilitação e Exercício Físico nas Lesões e Doenças Musculoesqueléticas) e da FMU (Lesões e Doenças Musculoesqueléticas: Prevenção e Condicionamento Físico). Ministra aulas como professora convidada no curso de pós-graduação da Fefiso (Fisiologia do Exercício: Avaliação e Prescrição de Atividade Física). Os temas de estudo de maior interesse na área da Biomecânica são: locomoção humana, reabilitação de lesões musculoesqueléticas, calçado esportivo e eletromiografia. © Todos os direitos reservados. Nenhuma parte desta obra pode ser reproduzida ou transmitida por qualquer forma e/ou quaisquer meios (eletrônico, incluindo fotocópia e gravação) ou arquivada em qualquer sistema ou banco de dados sem permissão escrita da Universidade Paulista. Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) B642b Brandina, Katia. Biomecânica aplicada ao esporte / Katia Brandina. – São Paulo: Editora Sol, 2018. 164 p., il. Nota: este volume está publicado nos Cadernos de Estudos e Pesquisas da UNIP, Série Didática, ano XXIV, n. 2-003/18, ISSN 1517-9230. 1. Biomecânica. 2. Atividade eletromiográfica. 3. Treinamento de força. I. Título. CDU 577.3 3 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Prof. Dr. João Carlos Di Genio Reitor Prof. Fábio Romeu de Carvalho Vice-Reitor de Planejamento, Administração e Finanças Profa. Melânia Dalla Torre Vice-Reitora de Unidades Universitárias Prof. Dr. Yugo Okida Vice-Reitor de Pós-Graduação e Pesquisa Profa. Dra. Marília Ancona-Lopez Vice-Reitora de Graduação Unip Interativa – EaD Profa. Elisabete Brihy Prof. Marcelo Souza Prof. Dr. Luiz Felipe Scabar Prof. Ivan Daliberto Frugoli Material Didático – EaD Comissão editorial: Dra. Angélica L. Carlini (UNIP) Dra. Divane Alves da Silva (UNIP) Dr. Ivan Dias da Motta (CESUMAR) Dra. Kátia Mosorov Alonso (UFMT) Dra. Valéria de Carvalho (UNIP) Apoio: Profa. Cláudia Regina Baptista – EaD Profa. Betisa Malaman – Comissão de Qualificação e Avaliação de Cursos Projeto gráfico: Prof. Alexandre Ponzetto Revisão: Giovanna Oliveira Elaine Pires 5 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Sumário Biomecânica Aplicada ao Esporte APRESENTAÇÃO ......................................................................................................................................................7 INTRODUÇÃO ...........................................................................................................................................................7 Unidade I 1 BIOMECÂNICA DO TREINAMENTO DE FORÇA.........................................................................................9 1.1 Tipos de contração e características estruturais do músculo ............................................ 10 1.2 Influência do comprimento do sarcômero e do ciclo alongamento- -encurtamento na produção de força muscular ............................................................................ 12 2 TORQUE E SUA INFLUÊNCIA NA PRODUÇÃO DE FORÇA MUSCULAR ........................................ 19 2.1 Análise dos braços de alavanca nos exercícios de academia ............................................. 32 2.1.1 Exercício peitoral ..................................................................................................................................... 32 2.1.2 Exercício dorsal ........................................................................................................................................ 39 2.1.3 Exercícios de ombro ............................................................................................................................... 42 2.1.4 Exercício de cotovelo ............................................................................................................................. 45 2.1.5 Exercício de membros inferiores ....................................................................................................... 47 2.1.6 Características e importância da eletromiografia na análise do movimento humano .................................................................................................................................. 51 2.1.7 Atividade eletromiográfica dos músculos nos exercícios ....................................................... 55 Unidade II 3 BIOMECÂNICA DA CORRIDA E DO CALÇADO ESPORTIVO .............................................................. 67 3.1 Características cinemáticas da corrida e influência do calçado esportivo ................... 68 3.2 Características cinéticas da corrida e influência do calçado esportivo ......................... 79 4 ATIVIDADE ELETROMIOGRÁFICA DOS MÚSCULOS NA CORRIDA ................................................ 92 4.1 Características da economia de corrida e influência do calçado esportivo no rendimento do corredor ................................................................................ 97 Unidade III 5 BIOMECÂNICA DA GINÁSTICA .................................................................................................................108 5.1 Ginástica olímpica e artística: biomecânica do equilíbrio .................................................109 5.2 Treinamento proprioceptivo ..........................................................................................................117 6 GINÁSTICA DE ACADEMIA .........................................................................................................................122 6.1 Modalidade step .................................................................................................................................122 6.2 Ginástica de academia: modalidade aeróbia ..........................................................................125 6 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade IV 7 BIOMECÂNICA DAS MODALIDADES ESPORTIVAS ............................................................................128 7.1 Análise e controle da sobrecarga .................................................................................................128 8 SALTO VERTICAL: PARÂMETROS BIOMECÂNICOS PARA EFICIÊNCIA DO MOVIMENTO .....130 8.1 Salto triplo: parâmetros biomecânicos para controle de carga mecânica e propulsão ..................................................................................................................136 7 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 APRESENTAÇÃO Os movimentos corporais e a interação de forças geradas entre corpo e meio ambiente em sua execução são o foco de estudo da área da Biomecânica. Para que o movimento aconteça, forças são produzidas e sustentadas pelo corpo, provocando ajustes do movimento que propiciaram o controle de cargas mecânicas e a geração de impulsos para propulsionar o aparelho locomotor (HALL, 2013; AMADIO; SERRÃO, 2004; AMADIO; SERRÃO, 2011). Essa mecânica de movimento pode ser evidenciada em gestos motores do cotidiano, tais como a caminhada, subir um degrau de uma escada ou alcançar objetos, mas também se aplica aos movimentos complexos vivenciados em modalidades esportivas e em atividadesde academia. Para garantir uma técnica de execução correta dos movimentos esportivos complexos, é necessário analisá-los e discuti-los por meio dos instrumentos da Biomecânica, tais como câmeras, eletromiógrafos, plataforma de força de reação do solo, entre outros. O estudo do movimento por essa ótica define a área de atuação da Biomecânica, conhecida por Biomecânica Aplicada ao Esporte. A Biomecânica Aplicada ao Esporte evidencia as estratégias usadas pelo aparelho locomotor para garantir maior eficiência nos gestos motores esportivos e as desenvolve nas sessões de treino, sendo estas estratégias e seu uso no treino esportivo os assuntos a serem discutidos nesta disciplina. Portanto, a disciplina tem os seguintes objetivos: • entender as características das diferentes modalidades esportivas e de treinamento; • aprender a controlar a sobrecarga para diminuir a incidência de lesões; • saber quais aspectos precisam ser treinados nas modalidades para melhorar o rendimento. Ao final do estudo desta disciplina o aluno deve ser capaz de: • analisar e manipular as forças presentes no movimento humano; • manipular as forças produzidas no movimento humano para prevenir o surgimento de lesões e melhorar a eficiência do movimento; • adequar os exercícios e o treinamento para evitar o surgimento de lesões. INTRODUÇÃO O aparelho locomotor possui muitos sistemas capazes de interagirem e se organizarem para produzirem movimentos bastante complexos, como os evidenciados em modalidades esportivas e em atividades de academia. Essa resposta em forma de gesto motor pode ser melhorada no aspecto mecânico quando bem conhecida e treinada. 8 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Para programar sessões de treino que permitam desenvolver as capacidades físicas relevantes para aperfeiçoar a técnica do movimento de cada indivíduo é importante conhecer como o gesto motor usado é executado, que forças estão presentes nessa ação, como controlá-las e torná-las favoráveis para facilitar a execução do movimento com menos gasto energético. São vários os fatores que afetam o movimento humano. Um dos sistemas de grande relevância do nosso corpo capaz de produzir força e controlar as que incidem sobre ele é o sistema muscular. Para desenvolver as qualidades mecânicas do músculo é necessário entender e discutir a melhor estratégia a ser usada no treinamento de força. A estruturação da sessão de treino em acordo com os princípios do treinamento de força, a aplicação dos conceitos de torque e braço de alavanca e o uso dos registros eletromiográficos em exercícios de musculação serão alguns dos temas abordados a seguir, que favorecem o desenvolvimento das capacidades físicas musculares de força e potência. Além do entendimento sobre o desenvolvimento geral das características mecânicas do tecido muscular pelo treinamento de força, o livro contém a discussão de dados de registro e análise de movimentos esportivos, obtidos por meio das áreas de investigação da Biomecânica: Cinemetria, Dinamometria, Eletromiografia e Antropometria. Para a corrida, os parâmetros cinemáticos, cinéticos e eletromiográficos serão apresentados e discutidos, com o objetivo de explorar os fatores treináveis e não treináveis para melhorar a técnica e a eficiência da corrida. A influência das características de construção do calçado esportivo na técnica de movimento da corrida também será debatida, por este ser o principal acessório usado nesta modalidade. Para os movimentos da ginástica (olímpica, artística e de academia), os conceitos de equilíbrio e controle de sobrecarga foram os principais assuntos explorados. Com a leitura desse documento, é possível entender a relevância de se controlar a intensidade e a duração dos estímulos aplicados ao aparelho locomotor, bem como entender os riscos de se usar movimentos complexos, que exigem grande controle motor, para sujeitos com pouca habilidade. O controle motor pode ser aperfeiçoado com o treinamento proprioceptivo, sendo essa outra modalidade de academia discutida para compreensão da importância de desenvolver o equilíbrio dos movimentos. Por fim, os parâmetros cinemáticos e cinéticos do salto vertical são descritos para entendimento dos fatores que interferem no rendimento desse movimento, comum a muitas modalidades esportivas. 9 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE Unidade I 1 BIOMECÂNICA DO TREINAMENTO DE FORÇA O movimento humano é gerado quando um conjunto de músculos é acionado para produzir força. A ação conjunta dos músculos deve garantir gestos motores eficientes com técnica de movimento correta (HALL, 2013; AMADIO; SERRÃO, 2011; AMADIO; SERRÃO, 2004). A capacitação do músculo para produção de força no movimento humano é conquistada com o treinamento de força. Essa estratégia de treino tem como princípios a sobrecarga, a especificidade e a reversibilidade do sistema locomotor (FLECK; KRAEMER, 2016; FLECK; KRAEMER, 2017). Promover maior sobrecarga no músculo para otimizar sua capacidade de produção de força implica fazer o corpo sustentar uma carga adicional maior, com maior frequência ou com maior velocidade do que aquela que ele está acostumado a sustentar em seu cotidiano. Essa estratégia produzirá alterações na estrutura muscular que o farão executar movimentos mais complexos e com maior exigência de força (FLECK; KRAEMER, 2016; FLECK; KRAEMER, 2017). O ganho de força em movimentos melhora a funcionalidade do corpo para atender às demandas do cotidiano de cada sujeito (FLECK; KRAEMER, 2016; FLECK; KRAEMER, 2017). Para o idoso, melhorar a capacidade de produção de força implica subir e descer escadas com maior autonomia, levantar de uma cadeira ou sentar nela sem perder o equilíbrio, retomar o equilíbrio de uma caminhada ao tropeçar na rua, reduzindo o risco de queda; para um adulto, implica melhorar e manter os movimentos repetidos em ambiente de trabalho, e, para um atleta, a capacidade de produzir força garante medalhas ou recordes em competições de alto nível esportivo. Para que o ganho de força seja realmente representativo com a prática do treinamento de força, cada sujeito deve treinar o movimento da forma como ele o executa em seu dia a dia. A especificidade do gesto motor no treinamento de força é fundamental para promover a adaptação dos grupos musculares que devem ser acionados em cada movimento (FLECK; KRAEMER, 2016; FLECK; KRAEMER, 2017). Por exemplo, se um idoso quer melhorar sua capacidade de produzir força para levantar de uma cadeira e sentar-se nela, ele deverá usar movimentos no treino de força similares ao movimento de sentar em uma cadeira e levantar-se dela. O movimento que mais se assemelha a essa ação é o agachamento. É importante destacar que a força usada ao sentar em uma cadeira e levantar-se dela é dinâmica, portanto, adicionar carga e manter o idoso parado em um único ângulo do movimento de flexão e extensão de joelhos compromete a especificidade do treino e a adaptação do músculo para o ganho de força em uma ação dinâmica como essa. Assim, além de considerar o tipo de exercício, é preciso também definir sua forma de execução no treino, que deve ser compatível com o movimento executado no dia a dia do sujeito. 10 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I Um atleta de alto nível que compete nas argolas, como é o caso do medalhista olímpico Arthur Zanetti, para tornar o treino de força específico às ações dessa prova, precisa fortalecer os músculos do ombro em posturas estáticas. Realizar o movimento de flexão de cotovelo com carga adicional e com os pés apoiados em um espaldar para ficarem alinhados com o tronco e solicitar ao atleta que ele execute uma flexão de cotovelos e mantenha os cotovelos flexionados por um período de tempo, sustentando a força, torna essa ação mais específicapara a adaptação do músculo na prova de argolas. Esse é um exemplo de movimento que imita o que é usado por um atleta na competição de argolas e que exige um trabalho de fortalecimento muscular em postura estática, respeitando o princípio da especificidade do treino de força. Todo o esforço feito para treinar o tecido muscular para ganho de força, independentemente da atividade a ser realizada ou do tipo de público (adulto, idoso, atleta), só será mantido se o treinamento não for interrompido e se o nível de esforço do sujeito para realizar o exercício for modificado sempre para um patamar de maior exigência, com cargas mais pesadas, aumento no tempo de permanência de execução do gesto motor ou velocidade de movimento maior do que a de costume. Essa descrição explica o princípio da reversibilidade do treinamento de força (FLECK; KRAEMER, 2016; FLECK; KRAEMER, 2017). Se o tecido muscular parar de receber estímulos ou se eles forem equivalentes aos recebidos no cotidiano, com o processo de envelhecimento contínuo do corpo, a capacidade de produção de força muscular diminui. Então, o treino de força só será eficiente se houver sobrecarga no sistema corporal, específica ao trabalho que será exigido do corpo. A discussão anterior mostra que o protagonista do corpo usado para realizar movimentos mais eficientes é o tecido muscular e este pode se adaptar para melhorar a capacidade de produzir e de sustentar a força. Dada a importância dessa estrutura para o corpo, as características estruturais e biomecânicas desse tecido serão consideradas a seguir. 1.1 Tipos de contração e características estruturais do músculo Por sua capacidade de produzir força, o músculo é considerado o tecido ativo do corpo humano, que realiza movimentos ao encurtar e oferece proteção aos ossos e articulações ao alongar para oferecer resistência às forças externas aplicadas ao corpo (HALL, 2013). As funções que o músculo cumpre para produzir movimento e resistir às forças externas são garantidas por contrações musculares distintas, que dependem do comprimento assumido pelo músculo e da relação de forças estabelecidas entre ambiente e corpo humano. As contrações dinâmicas, concêntrica e excêntrica, e a contração estática, isométrica, são as que definem as relações de comprimento e força destacadas anteriormente (NORDIN; FRANKEL, 2014; HALL, 2013). A contração dinâmica excêntrica é definida quando o músculo alonga com o aumento gradativo do seu comprimento até o limite máximo, sem gerar lesão. O corpo cede à ação da força da gravidade e desloca a porção do corpo movimentada em direção ao solo ou a favor da gravidade. Com isso, a força interna ou produzida pelo músculo é menor do que a força externa ou resistente no movimento (NORDIN; FRANKEL, 2014; HALL, 2013). 11 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE Já a contração dinâmica concêntrica é definida quando o músculo encurta com a diminuição gradativa do seu comprimento. O corpo supera a ação da força da gravidade e desloca sua parte em movimento para cima ou contra a ação da gravidade. Com isso, a força interna ou produzida pelo músculo é maior do que a força externa ou resistente no movimento (NORDIN; FRANKEL, 2014; HALL, 2013). Quando o músculo não está nem totalmente alongado e nem totalmente encurtado, a contração isométrica, muitas vezes estática, é visualizada no gesto motor. O músculo assume seu comprimento intermediário e não há variação aparente em seu comprimento total; esses dois fatores caracterizam a contração isométrica. Dessa forma, a produção de força interna ou muscular se iguala à força resistente ou da gravidade que atua no corpo (NORDIN; FRANKEL, 2014; HALL, 2013). O comprimento assumido pelo músculo no movimento altera sua capacidade de produção de força muscular devido ao número de interações entre actina e miosina. Este é um aspecto biomecânico importante característico do músculo que influencia o treinamento de força (TRICOLI, 2013). Em acordo com o Modelo Biomecânico (NORDIN; FRANKEL, 2014) ilustrado a seguir, o tecido muscular é composto por dois componentes principais: o contrátil e o elástico. Componente elástico em paralelo (epimísio, permísio e endomísio) Componente elástico em série (tendão) Componente contráril (actina e miosina) Figura 1 – Ilustração do Modelo Biomecânico do Músculo O retângulo representa o ventre muscular. A parte superior do retângulo possui uma mola que simula as várias camadas de membrana formadas por fibras de colágeno que envolvem: a fibra muscular (endomísio), o conjunto de fibras musculares (perimísio) e o ventre muscular (epimísio). Essas camadas de membrana são conhecidas como componente elástico em paralelo em relação ao componente contrátil e têm a importante função de resistir às forças de tração, protegendo o músculo de lesões e de acumular e restituir energia elástica no movimento. Na parte inferior do retângulo verificam-se duas extremidades com aspecto de garfo se encaixando, esses são os componentes contráteis do Modelo Biomecânico do Músculo. Os componentes contráteis, 12 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I actina e miosina, interagem entre si para encurtar o músculo e produzir o movimento humano, por isso uma representação que lembra a conexão entre as duas proteínas contráteis do músculo no modelo. Quanto maior for a quantidade de actinas e miosinas conectadas, maior será a capacidade de produção de força pelo músculo. Das extremidades do retângulo saem duas linhas (uma delas com uma mola) que também representam um componente elástico no músculo. Como estes componentes estão ao lado das proteínas contráteis de actina e miosina, são conhecidos por componente elástico em série em relação ao componente contrátil. No músculo, o componente elástico em série é o tendão muscular e tem estrutura e função similar à do componente elástico em paralelo. São elas: resistir às forças de tração no movimento para evitar lesão muscular por estiramento e acumular e restituir energia elástica para potencializar a força muscular no movimento. Mas como a capacidade de força muscular pode ser afetada ao considerar os componentes contrátil e elástico representados no Modelo Biomecânico do Músculo? Ela é afetada quando se considera: • o comprimento assumido pelo sarcômero nas diferentes contrações musculares sem o uso do componente elástico; • o uso do componente elástico em um movimento contínuo e com sobrecarga adequada – ciclo alongamento-encurtamento. 1.2 Influência do comprimento do sarcômero e do ciclo alongamento- -encurtamento na produção de força muscular A capacidade de produção de força pelo músculo mudará quando o sarcômero ficar muito alongado ou muito encurtado em comparação à condição em que fica em seu comprimento intermediário, conforme evidenciado na figura a seguir (NORDIN; FRANKEL, 2014; HALL, 2013). 13 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE Fo rç a 1.0 0.5 1.27 1.65 2.0 3.602.24 Comprimento do sarcômero Z Z M A 2.25 - 3.6 µm 2.0 - 2.25 µm <1.65 µm Figura 2 – Ilustração da curva de comprimento-tensão. Produção de força do sarcômero (eixo y) em função do seu comprimento (eixo x): de 2,25 a 3,6 µm comprimento alongado (contração excêntrica); de 2,0 a 2,25 µm comprimento intermediário (contração isométrica); <1,65 µm comprimento encurtado (contração concêntrica) O eixo y do gráfico anterior indica a quantidade de força produzida pelo músculo, e o eixo x, a variação do comprimento assumido pelo sarcômero. Quando o sarcômero está entre 2.25 e 3.6µm, verifica-se o maior comprimento assumido pela fibra muscular, portanto o tipo de contração realizada é a excêntrica. No intervalo entre 2.0 e 2.25µm, o sarcômero está em seu comprimento intermediário, então o tipo de contraçãoassumida é a isométrica. E no intervalo no qual o sarcômero encontra-se com o comprimento menor do que 1.65 µm, o tipo de contração é a concêntrica. Ao comparar o comprimento do sarcômero com a capacidade de produção de força do músculo, verifica-se no gráfico que, em contração excêntrica e concêntrica, a capacidade de produção de força do músculo diminui gradativamente quando o sarcômero se aproxima dos valores extremos de alongamento e encurtamento, respectivamente. Na contração isométrica, a produção de força muscular é máxima. As diferenças de produção de força muscular em acordo com o tipo de contração assumido pelo músculo são explicadas pela quantidade de interações entre actinas e miosinas. Em contração isométrica, todas as cabeças de miosinas estão alinhadas e conectadas aos sítios de ligação da actina. Com maior quantidade de “engrenagens” trabalhando dentro do músculo, essa “máquina” consegue produzir mais força. Em contração excêntrica, os sítios de ligação da actina se afastam das cabeças de miosina devido ao maior comprimento do sarcômero. Com isso, o músculo perde parte das interações entre actina e miosina, o que diminui sua capacidade de produção de força muscular. 14 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I Em contração concêntrica, com a grande aproximação das paredes dos sarcômeros pelo encurtamento muscular, as actinas são sobrepostas e as extremidades das miosinas são “esmagadas” contra as paredes do sarcômero. Isso faz com que haja menos quantidade de sítios para interação entre actina e miosina e menos cabeças de miosinas alinhadas às actinas para conexão e produção de força muscular, respectivamente. Você deve estar se perguntando em qual situação essa forma de produção de força muscular é vista na prática. É possível citar duas situações: • no início do movimento a partir de uma contração excêntrica; • quando ocorre uma pausa no movimento entre a contração excêntrica e concêntrica do músculo. Quando o músculo principal do movimento está alongado por muito tempo antes de iniciar a ação, ele só tem os componentes contráteis para produzir a força necessária para o gesto motor. Por exemplo, quando um sujeito faz o movimento de flexão de cotovelo (rosca direta) com carga de treino alta (maior do que a condição basal). No início do movimento o cotovelo está estendido, o músculo bíceps braquial, que é um dos responsáveis pelo movimento de flexão de cotovelo, está alongado ao máximo, em contração excêntrica. Se nos reportarmos ao gráfico anterior (lendo-se da direita para esquerda), em contração excêntrica, a quantidade de interação entre actina e miosina é pequena, o que compromete a produção de força muscular. Iniciar o movimento de flexão de cotovelo é difícil, principalmente se a carga estiver muito alta. É por isso que, algumas vezes, verifica-se em academias um sujeito forçando a coluna em extensão para iniciar esse movimento. Trata-se de um erro comum que pode lesionar o corpo. O ideal é diminuir a carga de treino ou solicitar a ajuda de outra pessoa para iniciar o movimento. Lembrete Condição basal é a condição em que o corpo consegue manter todo seu funcionamento sem esforço, com pouco gasto energético. Nesse caso, para ganho de força, é preciso deixar a carga mais pesada do que a quantidade de peso que o sujeito ergue no seu dia a dia, ou seja, é preciso superar a condição basal de carga do sujeito. Depois do início da flexão do cotovelo no movimento de rosca direta, o bíceps braquial migra da contração excêntrica para contração isométrica. Perceba que a variação do comprimento do músculo do início para o meio do movimento faz com que o número de interações entre actina e miosina aumente (parte central do gráfico anterior). Com o cotovelo alcançando o ângulo de 90 graus, a produção de força muscular é máxima no movimento de rosca direta e a sensação que o exercício ficou mais fácil nesse instante do movimento é percebida pelo sujeito que o executa. Ao dar continuidade à execução do movimento da contração isométrica para contração concêntrica, tem-se nova alteração de comprimento do sarcômero, do intermediário para o mais encurtado (parte esquerda do gráfico); a produção de força no final da fase ascendente do movimento de flexão de 15 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE cotovelo diminui devido ao encurtamento total do músculo, que, nessa condição, perde parte das conexões entre actina e miosina. A variação de força na primeira repetição de movimentos que se iniciam com o músculo alongado sempre ocorrerá da forma como exemplificada no movimento de rosca direta (flexão de cotovelo). Para evitar compensações no movimento é importante: • adequar a carga de treino à condição física do sujeito; • auxiliar o início do movimento, se a carga de treino for alta e estiver compatível com o condicionamento físico do sujeito; • ajustar a máquina na qual o sujeito fará o movimento para que seu início ocorra com o músculo principal da ação mais próximo da contração isométrica. Isso facilitará a produção de força para iniciar o movimento. É importante destacar que o ângulo de execução do movimento nas repetições subsequentes não pode ser comprometido pelo ajuste inicial do movimento na máquina. Até o momento, somente o componente contrátil do músculo foi usado na produção de força. E o componente elástico do músculo? Será que esse outro componente não teria participação nenhuma na capacidade do músculo de produzir força? Sim, ele tem. A capacidade de acumular e restituir energia elástica é fundamental para produzir maior quantidade de força muscular e essa capacidade é vista nos componentes elásticos do músculo. O gráfico a seguir mostra a capacidade de produção de força do músculo, atentando para a ação dos componentes musculares separadamente, quando somente o componente contrátil (CC) age no movimento (curva vermelha) e quando o componente elástico (CE) acumula energia elástica (curva verde). De igual modo, a capacidade de produção de força atenta-se para a ação combinada dos componentes musculares, quando a ação dos componentes contrátil e elástico se somam para produzir o movimento (curva azul). Comprimento muscular CC CE CC + CE Pr od uç ão d e fo rç a Figura 3 – Ilustração da curva de comprimento-tensão. Produção de força do sarcômero (eixo y) em função do seu comprimento (eixo x). Curva vermelha: participação do componente contrátil para a produção de força; curva verde-clara: participação do componente elástico para produção de força, curva verde-escura somatória da produção de força dos componentes elástico e contrátil 16 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I Para entendimento, considere apenas a curva vermelha do gráfico anterior. Lendo-a da direita para esquerda, ela ilustra o que acontece na primeira repetição do movimento de rosca direta discutido anteriormente. No início do movimento, o músculo produz pouca força por estar em contração excêntrica e sem energia elástica acumulada; no meio do movimento, produz força máxima em contração isométrica, e, no final, com o encurtamento demasiado do músculo, a produção de força cai. Isto ocorre devido à quantidade de interação entre actina e miosina em função do tipo de contração muscular e do comprimento adotado pelo músculo. Após a primeira flexão de cotovelo, o sujeito deverá estendê-lo para continuidade do movimento. Quando o sujeito estende o cotovelo, o músculo sai da contração concêntrica, migra para a contração isométrica e, em seguida, para a contração excêntrica (ler o gráfico da esquerda para a direita). Note que, ao passar da contração isométrica para a contração excêntrica na extensão do cotovelo, a curva verde aparece e tem um formato crescente para a produção de força com o aumento do comprimentomuscular. Essa curva indica o início da participação dos componentes elásticos no movimento de rosca direta. Como um elástico, esses componentes são tracionados e acumulam energia elástica da contração isométrica para contração excêntrica na fase descendente do movimento de rosca direta. Como a intenção é repetir várias vezes o movimento de rosca direta, assim que o sujeito atinge o ângulo de extensão de cotovelo desejado, ele já inverte a ação para erguer novamente o peso. A passagem da fase descendente (contração excêntrica) para a fase ascendente (contração concêntrica) do movimento de rosca direta, sem pausas, garante a soma da ação dos componentes musculares contrátil e elástico, conforme demonstra a curva azul do gráfico. Perceba que, quando há a soma da participação dos componentes contrátil e elástico do músculo, a partir da segunda repetição do movimento de rosca direta, mesmo em contração excêntrica, a capacidade de produção de força é máxima (curva azul lado direito), diferente do observado na primeira repetição do movimento, quando o músculo está em contração excêntrica e somente o componente contrátil participa do movimento (curva vermelha, lado direito). Portanto, é possível entender que, quando a ação do componente elástico é somada à ação do componente contrátil, a capacidade de produção de força muscular é maior no movimento, fato que facilita sua execução. Para o componente elástico acumular e restituir energia elástica, é imprescindível que o músculo sofra um alongamento (contração excêntrica) seguido de um imediato encurtamento (contração concêntrica). Esse ciclo de ação muscular para otimizar a produção de força é conhecido como ciclo alongamento-encurtamento, que viabiliza a produção de força potente no movimento (TRICOLI, 2013; NICOL; KOMI, 2006). 17 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE Observação A força potente é uma capacidade física que depende do uso de força submáxima ou máxima em alta velocidade de movimento. Entretanto, a capacidade do músculo para produzir força em alta velocidade diminui com o aumento da intensidade da carga. Assim, considerando o aspecto mecânico, o desenvolvimento da potência muscular é muito desafiador para o aparelho locomotor, mas este se adapta positivamente se o planejamento do treino físico for adequado. Caso haja pausa ou um atraso mínimo entre o alongamento e o encurtamento do músculo no movimento, toda ou parte da energia elástica se dissipará em forma de calor, e o músculo produzirá força somente com a participação do componente contrátil, comprometendo seu rendimento no movimento. Para explorar mais este conceito do ciclo alongamento-encurtamento, atente para os exemplos em discussão a seguir. O supino, movimento ilustrado na figura a seguir, pode ser realizado com ou sem o uso do ciclo alongamento-encurtamento. Figura 4 – Ilustração do movimento supino Na posição inicial ilustrada na figura anterior, quando o sujeito desce a barra em direção ao tronco, os músculos peitoral maior e tríceps braquial são alongados e, com isso, acumulam energia elástica. Se o executor do movimento fizer uma pausa em abdução horizontal dos ombros e flexão dos cotovelos, mesmo após alongar os principais músculos do movimento, a energia elástica se dissipará em forma de calor, e a ação de erguer a barra ocorrerá somente com o uso do componente contrátil. Tal ação será muito mais difícil de ser realizada porque o músculo não usará sua capacidade máxima de produzir força. Percebe-se, então, que o descanso deste movimento para uma próxima repetição jamais poderá ser feito entre o final da fase descendente e início da fase ascendente, porque a pausa nesse instante do movimento comprometerá o uso da força muscular total (componente contrátil e elástico) no supino. 18 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I Entretanto, considerando-se a especificidade do treinamento de força de um atleta de supino olímpico, efetuar a pausa entre a ação excêntrica e concêntrica do músculo pode favorecer o atleta na conquista de resultados mais expressivo nas competições. Em competições de supino olímpico, existe o juiz da prova ou um sensor de toque posicionado na parte anterior do tronco dos atletas para validar a única tentativa de abaixar e erguer uma barra com peso máximo. O competidor é obrigado a esperar a autorização do juiz da prova para erguer a barra ou obriga-se a acionar o sensor pelo toque da barra no final da descida antes de erguê-la para ter sua tentativa validada na competição. Em ambas as situações, ocorrerá um pequeno atraso entre o alongamento e o encurtamento do músculo para um ciclo completo do movimento supino. Esse pequeno atraso será suficiente para dissipar parte da energia acumulada pelo componente elástico do músculo, e a força final usada pelo atleta na competição não será a máxima. Sabendo da dinâmica dessa competição, o treino de força de um atleta de supino olímpico deve obrigatoriamente evitar o uso do componente elástico do músculo, forçando o atleta a parar o movimento entre o final da fase descendente e o início da fase ascendente. Caso contrário, a estratégia de treino não será especificamente a usada na competição, e o atleta não conseguirá bons resultados. Vale lembrar que a soma da força produzida pelos componentes elástico e contrátil do músculo é a melhor estratégia para economizar energia no movimento. Sem o uso da força elástica, o músculo produzirá mais força contrátil para realizar o movimento, e tal força dependerá somente da quantidade de interação entre as proteínas actina e miosina (HALL, 2013). Para ter grande interação entre as proteínas contráteis, é necessário usar os estoques de ATP (energia) do músculo. Solicitar o uso de grande estoque de ATP para produzir força no movimento implica facilitar a ocorrência de fadiga muscular (MCARDLE; KATCH; KATCH, 2002). A fadiga muscular compromete tanto a ação do músculo de produzir a força adequada para o movimento como a manutenção da postura e a proteção das estruturas passivas do corpo (ossos e componentes articulares), essa condição de treino é propícia para que aconteçam (TRICOLI, 2013; NICOL; KOMI, 2006). Portanto, a estratégia de uso exclusivo do componente contrátil para a produção de força no treino deve ser muito bem pensada e usada quando necessária, como no caso de exercícios que precisam da pausa entre a ação excêntrica e concêntrica para respeitar a especificidade do movimento a ser treinado. Outro movimento que tem rendimento alterado em acordo com a forma de execução é o salto vertical. Na fase preparatória para um salto, o executor flexiona as articulações dos membros inferiores para adquirir impulso para o movimento. O impulso é garantido pelo acúmulo de energia elástica nos músculos do quadríceps, tríceps sural, isquiotibiais e glúteo máximo por conta da tração exercida nesses músculos (contração excêntrica – fase descendente) com os movimentos de flexão de joelho, tornozelo e quadril, respectivamente, e pela participação do componente contrátil dos mesmos músculos para produção de força (fase ascendente). Após a aquisição do impulso, se o sujeito der continuidade ao salto realizando a fase aérea sem pausa, o deslocamento vertical do salto será muito eficiente; entretanto, se entre a fase descendente e a ascendente da preparação do salto o sujeito parar, o deslocamento vertical será menor devido 19 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE à dissipação de parte da energia elástica acumulada pelos músculos dos membros inferiores. Nessa segunda situação, somente o componente contrátil produzirá a força usada no salto, e o rendimento do movimento será visivelmente prejudicado – a altura de salto será inferior à máxima. Exemplo de aplicaçãoUm atleta de handebol executa dois arremessos distintos. No primeiro, ele prepara o arremesso acelerando o braço para trás e alongando os principais músculos. Imediatamente após a preparação, acelera o braço para a frente e arremessa a bola. No segundo, ele prepara o arremesso acelerando o braço para trás, faz uma pausa no movimento e, em seguida, acelera o braço para a frente. Sabendo que o músculo possui dois componentes em sua estrutura que podem produzir força, o contrátil e o elástico, cite e explique em qual arremesso o atleta teve seu melhor rendimento. Além do uso dos componentes musculares, destaca-se a influência do torque para produzir gestos motores com execução mais fácil ou mais difícil, dependendo da postura adotada para o movimento e da quantidade de peso usada. Ambos os fatores podem alterar a ativação muscular em dado movimento e esse é o assunto a ser discutido na sequência. Saiba mais A respeito do tema, leia: BARROSO, R.; TRICOLI, V.; UGRINOWITSCH, C. Adaptações neurais e morfológicas ao treinamento de força com ações excêntricas. Revista Brasileira de Ciência e Movimento, Brasília, v. 2, n. 13, p. 111-122, 2005. Disponível em: <http://www.nutricaoemfoco.om.br/NetManager/ documentos/adaptacoes_neurais_e_morfologicas_ao_treinamento_de_ forca_com_acoes_excentricas.pdf>. Acesso em: 16 nov. 2016. KOMI, P. V. Força e potência no esporte. 2. ed. Porto Alegre: Artmed, 2006. 536 p. 2 TORQUE E SUA INFLUÊNCIA NA PRODUÇÃO DE FORÇA MUSCULAR Para caracterizar o conceito de torque, é importante lembrar os tipos de movimento que o corpo humano é capaz de produzir. Eles são conhecidos como movimentos de translação (linear) e de rotação (angular). No movimento de translação, todas as partes do corpo são deslocadas com a mesma velocidade, a mesma direção e o mesmo sentido. Esse movimento pode ocorrer de duas formas: retilínea ou curvilínea. 20 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I Um movimento de translação retilíneo ocorre quando um sujeito anda de patins em linha reta. Nesse caso, tanto os patins quanto as partes do corpo da pessoa deslocam-se com a mesma velocidade, direção e sentido. No entanto, imagine que o mesmo patinador em vez de se deslocar em linha reta, resolva se deslocar em torno de um cone. Ele manterá o deslocamento de translação, só que agora curvilíneo. Apesar da alteração de linear para curvilíneo, as velocidades entre os patins e as partes do corpo do patinador são iguais. É um tipo de movimento igual ao que o planeta Terra faz em torno do Sol. Ao se movimentar ao redor do Sol, todas as porções da Terra se deslocam com a mesma velocidade, em um movimento de translação curvilíneo. O planeta, contudo, não realiza apenas o movimento de translação; ele também está em movimento de rotação em torno de seu próprio eixo. Nesse movimento, as camadas da Terra serão deslocadas em velocidades lineares diferentes. A camada subterrânea, mais próxima do eixo de rotação da Terra, se desloca mais lentamente, e a camada superficial, mais distante do eixo de rotação, mais rapidamente. Se nos reportarmos ao exemplo da patinação novamente e pensarmos em dois patinadores se deslocando ao redor de um cone lado a lado, um mais próximo do cone do que o outro, ambos estariam realizando o movimento de rotação ao redor do cone. Para se manterem lado a lado e ao redor do cone, a velocidade de deslocamento angular dos patinadores é a mesma. Entretanto, o patinador que está mais afastado do cone deverá se deslocar com maior velocidade linear para manter-se ao lado do outro patinador mais próximo do cone. Então, reforça-se o conceito de que quanto mais longe uma pessoa (ou objeto) está do eixo de rotação, maior será sua velocidade linear. O mesmo ocorre entre os segmentos do nosso corpo que giram em torno das articulações para promover os movimentos. Veja o caso do arremesso de martelo: o atleta realizará vários giros em torno de seu próprio eixo para que o martelo seja arremessado o mais longe possível. Se observarmos a velocidade de deslocamento linear do braço do atleta e compararmos com a do martelo, é possível calcular que a velocidade linear do martelo (objeto mais distante do eixo de rotação) é maior do que a do braço do atleta. Então, as distâncias dos objetos ou dos segmentos em relação ao eixo de movimento são um dos fatores que influenciam a execução de um movimento de rotação. Independentemente do tipo de movimento, para produzi-lo, é necessário aplicar uma força para iniciá-lo ou alterá-lo. Por exemplo, o cotovelo só se move se o músculo bíceps braquial acelerar o antebraço para cima ou se a força da gravidade empurrar o antebraço para baixo. Para entender as condições de repouso e movimento do corpo é preciso relembrar as Leis de Newton (ÖZKAYA; NORDIN, 1999). A Primeira Lei de Newton, também conhecida como Princípio da Inércia, define que um corpo sempre tem a tendência de manter o seu estado de movimento, em repouso ou não, enquanto a resultante das forças que atuam sobre ele for igual a zero. Nessa condição, um corpo que está em repouso ficará nesse estado e um corpo que se movimenta em linha reta manterá sua velocidade constante e seu estado de movimento. Tal conservação no estado de movimento do corpo (em repouso ou parado) define o conceito de inércia. A massa de um corpo é a medida da sua inércia. Portanto, quanto maior for a massa de um corpo, mais difícil será tirá-lo do estado de repouso ou alterar seu movimento. 21 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE Por exemplo: um lutador de sumô aumenta suas massas corporal, muscular e gorda, para que seu oponente tenha de fazer mais força para deslocar o seu corpo. Com isso, a inércia do lutador torna-se maior, tanto para deslocá-lo como para alterar o seu deslocamento. Essa estratégia de aumento de massa é extremamente eficiente em aumentar a aptidão desses lutadores para a modalidade. A Segunda Lei de Newton, também conhecida como Princípio da Dinâmica, determina que quando um corpo sofre a ação de uma ou mais forças cujas resultantes são diferentes de zero, ele acelerará na direção da resultante da força, de forma proporcional a sua magnitude. Em outras palavras, para alterar o estado de movimento de um corpo, é necessário que haja uma força aplicada sobre ele. É claro que se o corpo estiver sob a ação de duas forças que se anulam, não haverá alteração no estado de movimento, por isso a resultante das forças deverá ser diferente de zero. Se um corpo não muda seu estado de movimento sem a aplicação de uma força, por que um skate tem seu deslocamento interrompido? Por que uma bola para de rolar mesmo que seja lisa e esteja em uma superfície perfeitamente plana? E por que cai após ser arremessada para o alto? Esses fenômenos são observados porque na natureza, em muitos casos, temos a interação de dois corpos gerando forças que nem sempre vemos claramente. Por exemplo, temos forças de atrito, de resistência do ar e a força peso, que surgem pela ação da aceleração da gravidade. O tempo inteiro nossos corpos estão sujeitos a forças que podem alterar nosso movimento. Ao discutir o conceito de torque, convém lembrar que o tipo de força externa ou observada na natureza que influencia diretamente os movimentos de rotação das articulações do corpo é a força peso. Em uma academia, normalmente os sujeitos só consideram que estão suspendendo um peso quando adicionam uma carga extra ao corpo, por meio de anilhas, caneleiras ou da carga de algum equipamento. Entretanto, é importante lembrar que nossos segmentos corporais também pesam! Imagine que em um estudo com cadáveres o pesquisador tenha que verificar o peso de cada segmento do corpo. Ele separaria por meio de um corte, por exemplo, o segmento mão do segmento antebraço, colocaria o segmento mão (já separado do resto do corpo) em uma balança e poderia fazero registro do peso do segmento mão isolado do restante do corpo. Com isso, é possível perceber que, cada um dos nossos segmentos corporais tem ossos, músculos, pele e outras estruturas, que, juntas, definem a massa do segmento e essa massa, sob influência da força da gravidade, será acelerada para baixo, caracterizando a força peso do segmento. Observação A fórmula da força peso é definida da seguinte forma: P = mxg (N) Onde: 22 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I P = força peso cuja unidade de medida é Newton (N). m = massa corporal do sujeito ou objeto. g = aceleração da força da gravidade na direção vertical para baixo. Por que esse conceito foi enfatizado? Porque se um sujeito com muita dificuldade em realizar o movimento de levantar o braço for para a academia para treinar força, o fato de ele não conseguir levantar uma carga adicional ao seu corpo não implicará ausência de treino. Lembre-se de que o treino pode ser manipulado pela frequência de execução do movimento e não somente pela carga adicional usada no movimento. Com o aumento da frequência do movimento, o sujeito aumentará a força resistente e melhorará suas funções no cotidiano e sua força muscular para adicionar uma carga extra na sequência. Portanto, a quantidade de peso que é usada em determinado movimento depende também dos segmentos que são movimentados pelos músculos principais da ação. Esse fator influenciará a quantidade de torque produzida pelo músculo. A Terceira Lei de Newton, também conhecida como Princípio da Ação e Reação, determina que para cada ação haverá sempre uma reação. As forças de ação e de reação são de igual magnitude, igual direção e sentidos opostos. Essa lei é fundamental para entender a interação dos corpos que se chocam. Esse princípio explica, por exemplo, por que sentimos dor ao dar um soco na parede. A força aplicada pelo nosso punho é a ação. A mesma força se encontra na parede. Quando a ação for executada (o soco), ocorrerá uma reação (da parede) com força de igual magnitude e direção, porém de sentido oposto. Portanto, nesse exemplo, essa força de reação será aplicada na mão, gerando a dor. Outro exemplo da aplicação do Princípio da Ação e Reação ocorre durante os saltos verticais. Imagine uma pessoa parada e pronta para realizar um salto. Para que essa pessoa possa elevar-se do chão, ela aplicará uma força no chão para baixo (ação), e o chão a empurrará para cima (reação). A força recebida do chão terá a mesma magnitude e a mesma direção, mas sentido oposto ao da força que a pessoa aplicou. Você pode estar pensando: “Por que somente a pessoa se deslocou? Por que a Terra não foi empurrada também?”. A resposta é simples: porque a massa da pessoa é muito menor que a massa do planeta. Por isso a Terra tende a permanecer no lugar, e somente a pessoa se desloca. Com base no que foi discutido, podemos perceber que os movimentos dos corpos se iniciam pela aplicação de uma força, mas vimos anteriormente que os movimentos podem ser de translação ou de rotação. Como podemos diferenciar as forças que geram translação das que geram rotação? Podemos fazer essa diferenciação usando os conceitos de força e de torque. A força sempre produzirá um movimento de translação, o que significa que o corpo não apresentará rotação. Se o corpo estiver em rotação, significará que não foi aplicada uma força, mas sim um torque. Podemos exemplificar isso por meio de uma bola de futebol. Ao aplicar um chute, que passa exatamente pelo centro de massa da bola, ela se deslocará na direção e no sentido do chute, com velocidade inicial proporcional 23 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE à magnitude da força. Em condições perfeitas, não será observada rotação na bola, pois a força foi aplicada na direção do centro de massa. Por outro lado, se a direção da força não passar pelo centro de massa da bola, ou seja, se o chute ocorrer com a borda medial do pé (chute de chapa), a bola apresentará uma rotação que afetará sua trajetória da bola. Nesse caso, o que observamos é que o chute aplicado produziu um torque na bola. Observação O centro de massa é o ponto de equilíbrio do objeto ou segmento corporal. Ao redor desse ponto, a distribuição de massa do objeto ou segmento se dá de forma homogênea. Portanto, se o objeto ou segmento for suspenso por um fio exatamente pelo centro de massa, ele ficará em equilíbrio (MCGINNIS, 2015; HALL, 2013). Os movimentos de rotação produzidos pelas articulações só são possíveis devido à sua capacidade de produzir torques. O torque é definido como uma força rotacional. Para tanto, não basta definir a magnitude, direção e sentido da força, deve-se saber o local exato de sua aplicação e, para isso, a distância na qual a força está em relação ao eixo de rotação deve ser observada (MCGINNIS, 2015; HALL, 2013). Observação A fórmula do torque é definida da seguinte forma: T = F x d (Nxm) Onde: T = força rotacional. F = força produzida pelo músculo (interna ou potente) ou recebida do meio ambiente (externa ou resistente). d = distância perpendicular à F ou braço de alavanca, que pode ser interno/potente ou externo/resistente. A unidade de medida da força torque é Newton (N)/metro (m). As variáveis torque, força e distância, na equação de torque, estão na mesma linha, o que significa que seus valores mudam de forma proporcional, ou seja, quando o valor da força e/ou o valor da distância aumenta, a força de rotação (torque) também aumentará, e o contrário também é verdadeiro. Em uma situação prática, se o sujeito adicionar um peso sobre o corpo (aumento de força) e também afastar o peso do eixo de rotação (articulação principal do movimento), o torque externo aumentará, o que obrigará o corpo a produzir um torque interno maior. 24 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I Dois tipos de torques em um mesmo movimento? Isso é possível? Sim, lembre-se da segunda Lei de Newton: o movimento sofre ação de forças externas (como a força da gravidade) que podem mudar sua condição de realização. Então, o corpo sempre produzirá o torque interno ou potente, que interage com o torque externo ou resistente. O torque potente ou interno é caracterizado pela força que o principal músculo do movimento produz para executá-lo e pela distância que a força mantém em relação ao eixo articular. Para produzir a força no movimento rotacional, o músculo faz contração concêntrica. O músculo está conectado ao osso em determinado ponto (inserção), dessa forma, a distância do ponto de aplicação da força no osso em relação ao eixo articular é conhecida por braço de alavanca potente (MCGINNIS, 2015; HALL, 2013). O torque resistente ou externo é caracterizado pelas forças pesos que são movimentadas no exercício e pela distância entre o centro de massa de cada segmento e implemento em relação ao eixo articular. Por definição, sempre a força da gravidade atuará no centro de massa para tentar empurrar (acelerar) o objeto ou segmento para baixo, isso define a força peso. Em um exercício, todos os pesos movimentados (de segmentos e implementos) devem ser considerados; bem como suas distâncias. Elas são caraterizadas pela distância entre o Centro de Massa de cada peso (segmento e/ou implemento) e o eixo articular. Em um exercício, é muito comum haver vários torques resistentes (MCGINNIS, 2015; HALL, 2013). Uma vez que a articulação recebe um torque potente ou interno gerado pelos músculos, que favorece sua movimentação, e um torque resistente ou externo imposto pelos pesos dos segmentos corporais e dos implementos, que impede sua movimentação, fica claro que existe uma relação de balança entre torque potente e torque resistente. Se o torque potente for maior do que o resistente, a articulação se movimentará de acordo com a ação domúsculo principal do movimento. Entretanto, se o torque potente for menor do que o resistente, a articulação se moverá contra a ação do músculo da alavanca e a favor da força da gravidade, e o músculo perderá para as forças ambientais. A compreensão desse conceito pelos profissionais que trabalham na área da saúde é de fundamental importância para determinar a intensidade do exercício em uma sessão de treino. O exemplo visto na sequência mostra como os torques, potente e resistente, são representados no movimento de elevação frontal. 25 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE Figura 5 – Representação dos torques potente e resistente no movimento de elevação lateral Na figura anterior, temos a seguinte correspondência: FM é a força muscular, BAP é o braço de alavanca potente, Pb é a força resistente do peso do braço, BARPb é o braço de alavanca resistente do peso do braço, Pab é a força resistente do peso do antebraço, BARPab é o braço de alavanca resistente do peso do antebraço, Pm é a força resistente do peso da mão, BARPm é o braço de alavanca resistente do peso da mão, Pi é a força resistente do peso do implemento, BARPi é o braço de alavanca resistente do peso do implemento. O eixo articular do movimento está representado pelo triângulo e é a articulação do ombro. O músculo principal do movimento é o deltoide e sua força para executar está representada pela seta de sigla FM (força muscular). Como o músculo deltoide se conecta na tuberosidade deltoidea do úmero, a distância perpendicular entre a seta FM, posicionada na tuberosidade deltoidea do úmero, e a articulação do ombro foi traçada. Essa distância é conhecida por braço de alavanca potente (BAP). Com a determinação da FM e do BAP, o torque potente do movimento foi identificado. Para realizar a elevação lateral, o torque potente deverá vencer os torques resistentes definidos nesse movimento, como: peso do braço (Pb) e braço de alavanca resistente do peso do braço (BARPb), peso do antebraço (Pab) e braço de alavanca resistente do peso do antebraço (BARPab), peso da mão (Pm) e braço de alavanca resistente do peso da mão (BARPm) e peso do implemento (Pi) e braço de alavanca resistente do peso do implemento (BARPi). É importante lembrar que cada peso está a uma determinada distância do eixo articular do movimento e para traçar essa distância considera-se o centro de massa de cada segmento ou objeto e o eixo articular. Assim, no movimento de elevação lateral, são quatro os torques resistentes que tentarão impedir a execução do exercício. 26 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I Como o sujeito conseguiu erguer os pesos na mesma linha do ombro, o torque potente foi maior do que o torque resistente – o músculo deltoide, por meio da contração concêntrica, realizou o exercício. Observação Tipos de contração e sua relação com os torques potente (TP) e resistente (TR): TP = TR (contração isométrica); TP> TR (contração concêntrica); TP <TR (contração excêntrica). Existe uma forma de manipular o torque resistente para dificultar o movimento de elevação lateral da figura anterior e duas formas de manipular o torque resistente para facilitar a execução do exercício. A dificuldade será aumentada se o peso do implemento for aumentado. Uma vez que o torque depende da força e do braço de alavanca, quando o peso do implemento do torque resistente é aumentado, obrigatoriamente o músculo deltoide deverá produzir mais força para continuar a execução do movimento. Veja na equação: TP > TR (a) Onde TP é o torque potente do movimento. TR é o torque resistente do movimento. Se TP = FM x BAP (b) e TR = (Pb x BARPb) + (Pab x BARPab) + (Pm x BARPm) + (Pbi x BARpi) (c) então, TP> TR é: FM x BAP = (Pb x BARPb) + (Pab x BARPab) + (Pm x BARPm) + (Pbi x BARPi) (d) 27 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE Com o aumento de Pi, para TP continuar maior do que TR, FM deverá aumentar. Como já dissemos, as variáveis das equações de torque se alteram de forma proporcional, se de um lado da equação algum valor aumenta, do outro lado algum valor também deverá aumentar para conservar o movimento. Deve-se lembrar que o torque potente só pode ser alterado com as mudanças de forças, já que o braço de alavanca potente não pode ser mudado porque a inserção do músculo no osso não é passível de alteração. O exercício de elevação lateral ficará mais fácil de ser executado se o Pi for removido ou diminuído, dessa forma, FM poderá ser menor. Entretanto, é possível também manipular alguns braços de alavancas desse exercício. Se em todo movimento de elevação lateral o sujeito mantiver os cotovelos flexionados, em relação à figura anterior, haverá a diminuição das distâncias do Pab, Pm e Pi em relação ao eixo articular do ombro. Com a diminuição dos BARs do torque resistente, a FM do torque potente poderá diminuir e, ainda assim, a execução do exercício será possível (TP será maior do que TR). Outro fator que pode facilitar ou dificultar a realização de um movimento é o tipo de alavanca usado pela articulação. O corpo humano é capaz de produzir três tipos de alavancas (conforme figura a seguir): interfixa ou de primeira classe; inter-resistente ou de segunda classe; e interpotente ou de terceira classe. Cada uma dessas alavancas apresenta diferentes características que precisam ser discutidas para entender a facilidade ou a dificuldade que o músculo apresentará para produzir movimento (HAMILL; KNUTZEN, 2003; MCGINNIS, 2015; HALL, 2013). F R F R F R Segunda classe Terceira classe Primeira classe Figura 6 – Ilustração das alavancas do corpo humano em que F é a força potente e R é a força resistente 28 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I Saiba mais Para mais informações, ler a seguinte obra: SMITH, L. K.; WEISS, E. L.; DON LEHMKUHL, L. Cinesiologia clínica de Brunnstrom. 5. ed. São Paulo: Manole, 1997. A alavanca interfixa ou de primeira classe é definida por ter o eixo de rotação do movimento localizado entre os torques potente e resistente. Na prática, todos os movimentos nos quais a coluna vertebral precisa fazer a estabilização postural têm como característica a alavanca interfixa (ressaltando que a coluna não é a principal articular do movimento). Veja o exemplo da figura a seguir: Figura 7 – Representação da alavanca interfixa no movimento de extensão de cotovelo na máquina crossover Na figura anterior, a correspondência se dá da seguinte forma: P é a força muscular, BAP é o braço de alavanca potente, R é a força resistente, BAR é o braço de alavanca resistente e o triângulo representa o eixo articular da coluna lombar. No movimento de extensão de cotovelo na máquina crossover a articulação do cotovelo é a principal; entretanto, a análise para definição da alavanca interfixa será feita na articulação da coluna lombar. Considerando a articulação da coluna lombar como o eixo principal da alavanca interfixa, os músculos eretores de espinha deverão trabalhar em contração isométrica para evitar que a coluna faça movimentos no plano sagital (flexão ou extensão de coluna) quando a carga for movimentada. É uma alavanca que trabalha com o objetivo de controlar a postura do movimento. 29 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE Então, a força potente (P) da alavanca será posicionada sobre a inserção dos eretores de espinha com o vetor apontando para baixo, e o braço de alavanca potente (BAP) será determinado pela distância entre a força muscular (P) e o eixo articular da coluna, representado na figura pelo triângulo verde. Do lado oposto ao torque potente está o torque resistente do movimento, representadona figura pela força resistente (R) e pelo braço de alavanca resistente, caracterizado pela distância entre a força resistente e a coluna lombar. A disposição dos torques potente e resistente nas extremidades e do eixo da alavanca no centro é o que define o tipo de alavanca interfixa no movimento. Ela é observada nos vários movimentos em que a coluna vertebral precisa ficar estática para preservar a técnica do movimento. Os movimentos de agachamento, elevação frontal, elevação lateral, rosca direta (flexão de cotovelo) são outros exemplos de movimentos nos quais a coluna vertebral atua como uma alavanca interfixa. Deve-se destacar a importância de controle sobre o BAR da alavanca interfixa com eixo na coluna, já que quanto mais afastada a força resistente estiver do eixo articular, mais força potente será necessária para estabilizar a coluna vertebral. Entre as vértebras da coluna, encontram-se os discos intervertebrais, que serão sobrecarregados, se o BAR for grande, e/ou terão distribuição de força desproporcional em sua superfície, se a força muscular falhar no movimento. Ambos os fatores podem favorecer a lesão da coluna conhecida por hérnia de disco (WILKE et al., 1999). A alavanca inter-resistente ou de segunda classe é definida por ter o eixo de rotação do movimento localizado na extremidade, o torque resistente fica no meio do sistema e o torque potente na outra extremidade da alavanca. Esse tipo de alavanca é muito rara no corpo humano e isso é vantajoso quando se pensa no ganho de força muscular. Se o torque resistente fica mais próximo do eixo articular em relação ao torque potente, o BAR será menor do que o BAP. Isso significa que o músculo tem uma vantagem mecânica no movimento, porque se o BAP é maior do que o BAR, sua produção de força não precisará ser tão alta, e o movimento ficará mais fácil de ser executado. O exercício que exemplifica a alavanca inter-resistente no corpo humano é o de extensão de tornozelo em pé (panturrilha em pé). Veja a disposição do torque potente, resistente e do eixo articular na figura a seguir. 30 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I Figura 8 – Representação da alavanca inter-resistente no movimento de extensão de tornozelo (panturrilha) Na figura anterior, a correspondência se dá da seguinte forma: P é a força muscular, BAP é o braço de alavanca potente, R é a força resistente, BAR é o braço de alavanca resistente e o triângulo representa o eixo articular do tornozelo. É possível observar que, na figura anterior, o eixo do movimento é a articulação metatarsofalângica, e o torque resistente localiza-se logo após o eixo do movimento. Com essa disposição, o BAR é menor do que o BAP, e o músculo do complexo tríceps sural, principal executor da extensão de tornozelo, precisa ser estimulado com uma força resistente muito alta para que o exercício realmente possibilite o ganho de força muscular. Na maioria dos exercícios, a articulação principal do movimento participa do sistema de alavanca, esta conhecida por interpotente. Essa apresenta posicionamento contrário ao da alavanca inter- resistente entre os torques potente e resistente. Na alavanca interpotente, o eixo articular fica na extremidade do sistema, em seguida o torque potente é observado (no meio do sistema) e na outra extremidade verifica-se o torque resistente. É uma alavanca que cria dificuldade para o corpo produzir força, porque o BAR é maior do que o BAP; assim, o músculo principal do exercício precisa de muito mais força para executá-lo. 31 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE Figura 9 – Representação da alavanca interpotente no movimento de extensão de cotovelo Na figura anterior, a correspondência se dá da seguinte forma: P é a força muscular, BAP é o braço de alavanca potente, R é a força resistente, BAR é o braço de alavanca resistente e o triângulo representa o eixo articular do ombro. A figura anterior representa a alavanca interpotente. O músculo deltoide, principal do movimento de elevação lateral, está mais próximo do eixo articular do que qualquer força peso dos torques resistentes. Então, para produzir um torque potente maior do que o torque resistente para elevar o braço, o músculo precisa produzir muita força. Com esse tipo de estrutura de movimento, os músculos são mais exigidos e sofrem hipertrofia no treino de força. Exemplo de aplicação O movimento popularmente conhecido como “panturrilha”, executado na prática da musculação, pode ser realizado nas posturas em pé e em sentado. Em ambas as situações, o eixo do movimento é a articulação metatarso-falângica e o músculo responsável é o complexo tríceps sural, com origem distal no osso do calcâneo. Sabendo das informações anteriores: A) Represente os torques potentes e resistentes do movimento de “panturrilha” nas condições sentado e em pé. B) Descreva o tipo de alavanca de cada movimento. C) Reflita sobre o tipo de movimento mais intenso para o complexo tríceps sural, em acordo com a relação de comprimento entre braço de alavanca potente e resistente. 32 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I 2.1 Análise dos braços de alavanca nos exercícios de academia 2.1.1 Exercício peitoral Os exercícios destinados a desenvolver a musculatura peitoral envolvem, na maioria dos casos, o movimento de adução horizontal do ombro no plano transversal. O supino, o crucifixo e o pec-deck são exemplos de exercícios com essa característica. O exercício ilustrado na figura a seguir é conhecido por fly ou supino com halteres, dependendo da região do Brasil na qual estivermos. Para executá-lo, o sujeito encontra-se deitado em decúbito dorsal sobre um banco segurando um halter em cada mão. Observação Entre as várias regiões do Brasil, há diferenças na nomenclatura usada para os exercícios de treino de força. Assim, sempre que possível, a descrição do movimento será vinculada a uma imagem que ilustrará sua forma de execução. A posição inicial, representada na figura a seguir (A), é considerada quando os halteres estão próximos, os ombros ficam em adução horizontal, os cotovelos estendidos e as escápulas abduzidas (MARCHETTI et al., 2010). Nesse instante, a força resistente incide praticamente sobre a articulação do ombro, tornando o braço de alavanca resistente do movimento muito pequeno, próximo de zero. Por isso, o torque resistente do movimento é praticamente nulo, sendo, assim, muito fácil manter essa posição ao considerar a articulação do ombro como o eixo do movimento. Figura 10 – Ilustração do exercício fly ou supino com halter. A) São as fases inicial e final do movimento com a representação dos torques potente e resistente. B) É a fase principal do movimento com a representação dos torques potente e resistente Na figura anterior, P é a força muscular, BAP é o braço de alavanca potente, R é a força resistente, BAR é o braço de alavanca resistente e o triângulo representa o eixo articular do ombro. 33 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE Os músculos atuam em contração concêntrica para manter a posição supracitada, sendo o músculo peitoral maior e o deltoide os principais responsáveis pela adução horizontal do ombro, e o músculo bíceps braquial o grande auxiliador da adução horizontal de ombro e o responsável pela estabilização do cotovelo, juntamente com o músculo tríceps braquial. Para alcançar a fase principal do movimento, conforme se vê na figura anterior (B), o sujeito faz a abdução horizontal do ombro, a extensão parcial dos cotovelos e a adução das escápulas (MARCHETTI et al., 2010). Como o corpo está cedendo à ação da força da gravidade, os músculos que trabalharam na fase anterior também trabalharão nessa fase, mas em contraçãoexcêntrica. Os músculos peitoral maior e deltoide controlam a abdução horizontal do ombro, e o músculo bíceps braquial controla a extensão dos cotovelos e auxilia no controle da abdução horizontal dos ombros. Essa função muscular, antagônica à ação da gravidade, evita que a articulação do ombro sofra trancos que poderiam lesioná-la e permite a execução do movimento de supino com halteres com controle e técnica adequados. Ao alcançar o final da fase principal do movimento, é possível perceber um aumento importante no tamanho do braço de alavanca resistente – BAR, conforme a figura anterior (B). Os halteres se afastam muito do eixo articular do ombro. Esse é o instante de maior dificuldade do movimento para o músculo, porque terá que produzir maior quantidade de força (P), conforme a figura anterior (B), uma vez que o braço de alavanca potente (BAP), também representado em (B) na figura anterior, é menor. A quantidade de peso dos halteres não variou da fase inicial para a fase principal do movimento, mas como eles ficaram mais longe do ombro, o torque resistente, que é influenciado pela força resistente e pela distância em que essa força resistente está em relação ao eixo articular do movimento, aumentou. O ciclo do movimento se encerra quando o sujeito realiza a adução horizontal do ombro e leve flexão de cotovelos. Para tanto, os músculos peitoral maior e deltoide encurtam para promover a adução horizontal do ombro, auxiliados pelo músculo bíceps braquial, que também flexiona o cotovelo para assumir o mesmo posicionamento observado na figura anterior (A). A manipulação da intensidade do exercício de supino com halteres, para mais ou para menos, pode ser feita de quatro formas distintas pela alteração dos valores das variáveis do torque resistente (força resistente e tamanho do braço de alavanca resistente). As duas manipulações para deixar o exercício de supino com halteres mais intenso são: • aumentar o peso dos halteres para a força resistente ficar maior, o que obrigará o músculo a produzir mais força potente; • estender mais os cotovelos na fase principal do movimento para aumentar o braço de alavanca resistente e deixar o torque resistente mais intenso. Isso novamente obrigará o músculo a produzir mais força potente. 34 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I As duas manipulações para deixar o exercício de supino com halteres menos intenso são: • diminuir o peso dos halteres ou retirar os halteres para o torque resistente ficar menor, facilitando a produção de força muscular no movimento; • flexionar os cotovelos na fase principal do movimento para diminuir o braço de alavanca resistente e reduzir o torque resistente. Isso facilitará a produção de força muscular no movimento. Além do conceito de torque já discutido, é importante lembrar que, no ciclo do movimento do supino com halteres, a força elástica do músculo é acumulada entre a fase inicial e a fase principal do movimento. Portanto, se houver alguma pausa da fase principal para fase final do movimento, a energia elástica se dissipará em forma de calor, e a dificuldade para executar o movimento será ainda maior. Como visto anteriormente, no final da fase principal do supino com halteres, o braço de alavanca resistente é grande e o músculo está em contração excêntrica, ou seja, com grande comprimento e pouca interação entre as proteínas contráteis de actina e miosina. Essas condições tornam a capacidade de produção de força muscular mais difícil. Uma pequena pausa entre as fases principal e final dificultará muito a finalização do ciclo do movimento, a energia elástica será parcialmente perdida, o músculo alongado terá pouca interação entre actina e miosina e o braço de alavanca resistente maior do exercício tornará o torque resistente difícil de ser vencido pelo torque potente. Ainda que seja uma situação bastante desvantajosa para o corpo produzir o movimento, no caso do treinamento de força de atletas que competem na modalidade de Power lifting, usar essa estratégia de movimento com pausa no treino seria eficiente no treino da força contrátil do músculo, que é muito exigida na competição em função das regras de validação dos levantamentos. Entretanto, para sujeitos que querem apenas garantir maior condicionamento físico, o ideal é usar a energia elástica do músculo somada à força contrátil, realizar o movimento de supino com halteres sem pausa e nem atrasos entre as fases principal e final do movimento. Toda vez que o uso da energia elástica do músculo for comprometido no exercício, haverá maior necessidade do corpo de produzir e consumir ATP. O movimento será feito principalmente pela produção de força contrátil, que depende da interação entre actina e miosina para ocorrer. Essa interação e movimentação do músculo em contração concêntrica só será possível com o uso e produção suficiente de ATP pelo corpo. A possibilidade de fadigar a musculatura por falta de energia para produzir o movimento é grande, aumentando o risco de lesão. Além do supino com halteres, o supino reto (figura a seguir) também é muito usado para treinamento de força em academias por indivíduos que querem melhorar o condicionamento físico ou que são atletas e desejam otimizar o rendimento em suas modalidades esportivas. 35 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE Figura 11 – Ilustração da fase principal do exercício supino reto Na figura anterior, P é a força muscular, BAP é o braço de alavanca potente, R é a força resistente, BAR é o braço de alavanca resistente e o triângulo representa o eixo articular do ombro. A posição principal do supino reto está representada na figura anterior e ocorre quando os ombros estão em abdução horizontal, os cotovelos flexionados e as escápulas aduzidas (MARCHETTI et al., 2010). Perceba que, nessa fase, o braço de alavanca resistente é grande e, quando combinado com uma força resistente (barra com anilhas) elevada, deixa o movimento bastante intenso, sendo necessário realizar grande força potente para executá-lo. Quando os cotovelos estão estendidos e a barra fica posicionada acima do corpo, com ombros em adução horizontal e escápulas abduzidas, as fases inicial e final do ciclo do movimento se definem. Nestas, o braço de alavanca resistente incide sobre a articulação do ombro, reduzindo muito o torque resistente e facilitando a manutenção da postura do movimento, como visto no supino com halteres. Os músculos que atuam no movimento são o peitoral maior e deltoide para controlar a abdução horizontal do ombro da fase inicial para a principal do movimento em contração excêntrica; e, para adução horizontal do ombro da fase principal para a final do movimento, os mesmos músculos trabalham em contração concêntrica. O músculo tríceps braquial é o responsável por controlar a flexão do cotovelo da fase inicial para a principal do movimento em ação excêntrica e trabalha em contração concêntrica da fase principal para a final do movimento. Da mesma forma como discutido no supino com halteres, no supino horizontal a situação de maior estresse para o músculo ocorre na fase principal do movimento, quando o braço de alavanca resistente 36 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I é grande, os músculos executores estão alongados e a interação entre as proteínas actina e miosina é baixa. Assim, para favorecer a produção de força no exercício, é necessário evitar a pausa ou o atraso na execução da fase principal para a final, garantindo o uso da energia elástica acumulada pelo músculo da fase inicial para a principal. Novamente a escolha por não usar o ciclo alongamento-encurtamento no movimento depende do objetivo do sujeito que o pratica. No caso dos atletas levantadores de peso, a pausa no meio do ciclo do movimento de supino horizontal podeser usada como estratégia de treino específica para a competição de supino olímpico. Nesta, é maior a exigência muscular e, por isso, também o é a chance de fadiga muscular e lesões, devido à maior dependência do consumo de energia produzida pelo músculo (ATP). A manipulação da intensidade do exercício de supino horizontal, para mais ou para menos, pode ser feita de duas formas distintas somente pela alteração dos valores do peso da barra e das anilhas no movimento. O exercício de supino horizontal ficará mais intenso com o aumento do peso do implemento (barra e anilhas), obrigando o músculo a produzir mais força muscular, e ficará menos intenso com a redução do peso do implemento, facilitando a produção de torque potente pelo músculo. É muito comum observar nas academias indivíduos mudarem o posicionamento das mãos para segurarem a barra, deixando-as ou mais próximas ou mais afastadas entre si. Essa alteração promove mudanças nos torques resistentes entre os músculos peitoral maior e tríceps braquial – veja a figura a seguir para entender essa situação: Figura 12 – Ilustração da fase principal do exercício supino reto, lado direito com empunhadura mais aberta, lado esquerdo com empunhadura mais fechada Na figura anterior, R é a força resistente, o triângulo marrom é o eixo articular do cotovelo, Barc é o braço de alavanca resistente do cotovelo, o triângulo vermelho é o eixo articular do ombro e Baro é o braço de alavanca resistente do ombro. À esquerda, as mãos estão mais próximas para segurar a barra no supino horizontal. Essa proximidade faz com que as distâncias entre o peso da barra, o eixo articular do ombro e o eixo articular do cotovelo 37 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE variem. O peso fica mais próximo do ombro, tornando o braço de alavanca para esta articular menor, e mais afastado do cotovelo, aumentando o braço de alavanca resistente do cotovelo. Então, para elevar a barra a partir dessa posição, o músculo do tríceps braquial será mais solicitado do que o músculo do peitoral maior. À direita, as mãos estão mais afastadas para segurar a barra no supino horizontal. O peso fica mais próximo do eixo articular do cotovelo e mais distante do eixo articular do ombro, então o braço de alavanca resistente para o ombro é maior e o músculo peitoral maior será mais usado no movimento. O músculo tríceps braquial terá menor participação no movimento, porque o braço de alavanca resistente entre o eixo do cotovelo e o peso da barra é menor. Observa-se, com isso, que a exigência maior de ativação de um músculo (peitoral maior) em relação a outro músculo (tríceps braquial) no supino horizontal sofre alteração com o tipo de empunhadura adotada (MARCHETTI et al., 2010), devido às mudanças nos braços de alavanca resistentes. Esta pode ser outra estratégia a ser usada no treino de força para alterar a forma de uso do músculo no movimento. O último movimento que será descrito e analisado nesta seção é o peck deck (demonstrado na figura a seguir), que também enfatiza a ação do músculo peitoral maior, deltoide e bíceps braquial para adução horizontal do ombro. Figura 13 – Ilustração das fases inicial e final do movimento de peck deck, braços abertos, e da fase principal do mesmo movimento, braços fechados Na figura anterior, P é a força muscular (vetor vermelho), BAP é o braço de alavanca potente (linha tracejada vermelha), R é a força resistente (vetor azul), BAR é o braço de alavanca resistente (linha tracejada azul) e o triângulo representa o eixo articular do ombro. 38 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I No início do movimento, os ombros estão abduzidos horizontalmente, os cotovelos estendidos e as escápulas aduzidas. O sujeito deverá fazer força para aproximar as mãos, então, os músculos peitoral maior, deltoide e bíceps braquial deverão contrair concentricamente. Como a barra da máquina está longe do eixo articular do ombro, o braço de alavanca resistente no início do movimento é grande, os principais músculos executores estão alongados e, no caso da primeira repetição do movimento ou se houver pausa entre as fases principal e final do movimento, não haverá energia elástica acumulada no músculo para otimizar a produção de força muscular para gerar o torque potente. É uma condição bastante desfavorável para o músculo, mas isso garante um trabalho muito eficiente no treinamento de força para desenvolvimento da massa muscular. A manipulação desse movimento para diminuir sua intensidade pode ser vista na figura a seguir, na qual o braço de alavanca resistente foi diminuído ao executar o peck deck com os cotovelos flexionados. Essa manobra altera o torque resistente deixando-o menor e facilita a ação dos músculos para produzir o torque potente. Figura 14 – Ilustração da fase final do movimento de peck deck Na figura anterior, P é a força muscular, BAP é o braço de alavanca potente, R é a força resistente, BAR é o braço de alavanca resistente e o triângulo representa o eixo articular do ombro. Mudar a quantidade de peso colocado na máquina também pode alterar o torque resistente e, por consequência, o potente. Com maior quantidade de peso, o torque resistente fica maior, obrigando os músculos a produzirem mais força. Ao diminuir o peso da máquina, o torque resistente torna-se menor, facilitando a realização do movimento com menos força muscular. 39 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE Verifica-se, com isso, que este é um movimento bastante versátil para ser usado no treinamento de força, uma vez que atende às condições físicas de sujeitos com condicionamentos físicos distintos. 2.1.2 Exercício dorsal Um dos exercícios que enfatiza a extensão do ombro, flexão de cotovelo e adução de escápula e aciona principalmente os músculos grande dorsal, redondo maior, trapézio e tríceps braquial é a remada unilateral. Figura 15 – Ilustração da fase principal do movimento remada unilateral Na figura anterior, P é a força muscular (vetor vermelho), BAP é o braço de alavanca potente (linha tracejada vermelha), R é a força resistente (vetor azul), BAR é o braço de alavanca resistente (linha tracejada azul) e o triângulo representa o eixo articular do ombro. Na fase inicial do movimento, o cotovelo está estendido, o que aproxima o peso do eixo articular do ombro, deixando o braço de alavanca resistente menor. Ao flexionar o cotovelo, na fase principal na remada unilateral, estender o ombro e aduzir a escápula, os músculos grande dorsal, trapézio, redondo maior e tríceps braquial contraem concentricamente. O braço de alavanca resistente aumenta no movimento, o que garante maior estimulação dos músculos principais para produzir força, que geram um torque potente maior do que o torque resistente. A manipulação desse exercício para variar o torque resistente é mais restrita. Ou o peso sustentado pelo sujeito é aumentado, aumentando o torque resistente e a dificuldade para fazer o movimento, ou o peso é reduzido, diminuindo o torque resistente e facilitando a execução do movimento pelo músculo. 40 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I Um exercício com característica muito semelhante ao da remada unilateral é o da remada baixa. A diferença entre eles é a direção da força peso em cada movimento. Na remada unilateral, o peso sofre ação da força da gravidade, portanto, empurra o braço para baixo. Na remanda baixa, o cabo aplica a força para puxar o braço em direção à máquina. . Figura 16 – Ilustração da fase principal do movimento remada baixa Na figura anterior, P representa a força muscular, BAP indica o braço de alavanca potente, R assinala a força resistente, BAR é o braço de alavanca resistente e o triângulo retratao eixo articular do ombro. Apesar das diferenças nas direções das forças, as ações musculares são similares. Da fase inicial para fase principal, os músculos grande dorsal, trapézio, redondo maior e tríceps braquial executam os movimentos de extensão de ombro, flexão de cotovelo e adução de escápula. Na fase principal, o braço de alavanca resistente aumenta quando o cotovelo flexiona, tornando essa fase do movimento a mais difícil para o músculo produzir força. Nesse movimento, as manipulações são restritas para modificar a intensidade do exercício. Isso será possível somente pela alteração do peso da máquina. Com o aumento do peso, o torque resistente fica maior e a dificuldade para realizar o movimento também aumenta. Com a redução do peso, o torque resistente diminui e fica mais fácil produzir força para a realização do movimento. Um último exercício a ser ilustrado e discutido nessa seção é o crucifixo inverso (apresentado na figura a seguir). Em sua fase inicial, as mãos ficam unidas à frente do corpo, os ombros estão aduzidos horizontalmente e os cotovelos, um pouco flexionados. Como o peso fica alinhado com a articulação 41 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE do ombro, o braço de alavanca resistente é muito pequeno, próximo de zero, tornando esta a fase mais fácil do movimento. Figura 17 – Ilustração da fase principal do movimento crucifixo inverso Na figura anterior, P é a força muscular, BAP representa o braço de alavanca potente, R indica a força resistente, BAR é o braço de alavanca resistente e o triângulo representa o eixo articular do ombro. Ao executar a fase principal do crucifixo inverso, o peso do implemento se afasta bastante do eixo articular do movimento (ombro), aumentando consideravelmente o torque resistente. Os músculos abdutores horizontais do ombro e adutores de escápula (deltoide, redondo maior e menor, infraespinhal e trapézio) deverão produzir força muscular por contração concêntrica para promover um torque potente suficiente para a execução do movimento. A manipulação da intensidade do exercício crucifixo inverso, para mais ou para menos, pode ser feita de quatro formas distintas pela alteração dos valores das variáveis do torque resistente (força resistente e tamanho do braço de alavanca resistente). As duas manipulações para deixar o exercício crucifixo inverso mais intenso são: • aumentar o peso dos halteres para a força resistente ficar maior, o que obrigará o músculo a produzir mais força potente; • estender mais os cotovelos na fase principal do movimento para aumentar o braço de alavanca resistente, como visto na figura anterior, e deixar o torque resistente mais intenso. Isso novamente obrigará o músculo a produzir mais força potente. 42 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I As duas manipulações para deixar o exercício crucifixo inverso menos intenso são: • diminuir o peso dos halteres ou retirar os halteres para o torque resistente ficar menor, facilitando a produção de força muscular no movimento; • flexionar os cotovelos na fase principal do movimento para diminuir o braço de alavanca resistente e reduzir o torque resistente. Isso facilitará a produção de força muscular no movimento. Reitero a importância da manutenção da continuidade do movimento para não haver comprometimento no uso da energia elástica pelo músculo. No caso do crucifixo inverso, a energia elástica é acumulada entre as fases principal e final do movimento. A pausa ou atraso para repetir o movimento fará com que parte da energia elástica do músculo se dissipe. Portanto, é importante, para evitar a fadiga, garantir que esse atraso não ocorra, a não ser que a pausa seja uma estratégia do treinamento de força para um sujeito mais bem condicionado. 2.1.3 Exercícios de ombro Os exercícios abordados nessa seção são a elevação lateral e a elevação frontal. No exercício de elevação lateral, o sujeito fica em pé, com pés afastados lateralmente e segura um implemento em cada mão. Na posição inicial, os braços ficam ao lado do corpo com ombros aduzidos e cotovelos estendidos. Como os pesos ficam praticamente alinhados com o ombro, nessa fase, o braço de alavanca resistente é muito pequeno, tornando o torque resistente baixo e facilitando o início da execução do movimento. Na fase principal da elevação lateral (figura a seguir), os ombros são abduzidos, caracterizando esse movimento como típico do plano frontal. Os músculos que atuam para produzi-lo são o deltoide e o supraespinhal, principalmente. Com o afastamento dos braços em relação ao corpo, os implementos se afastam da articulação do ombro, aumentando o braço de alavanca resistente na fase principal e dificultando o movimento pelo aumento do torque resistente. Assim, como visto para o movimento de crucifixo inverso e o de crucifixo, no exercício de elevação lateral, é possível manipular a intensidade do movimento de quatro formas distintas. São elas: Mais intenso: • aumentar o peso dos implementos para aumentar a força resistente, o que aumentará o torque resistente; • manter os cotovelos estendidos na abdução dos ombros (figura a seguir) para distanciar mais os implementos do eixo articular, aumentando os braços de alavanca resistentes e dificultando o movimento. Menos intenso: 43 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE • diminuir ou retirar o peso dos implementos para diminuir a força resistente e facilitar a execução do movimento; • flexionar os cotovelos para realizar a abdução dos ombros. Essa estratégia aproxima os implementos do eixo articular dos ombros, diminuindo os braços de alavanca resistentes, o que facilita a realização do movimento. Na figura a seguir, P é a força muscular, BAP é o braço de alavanca potente (linha tracejada vermelha), R é a força resistente, BAR é o braço de alavanca resistente e o triângulo representa o eixo articular do ombro. Figura 18 – Ilustração da fase principal do movimento elevação lateral Figura 19 – Ilustração da fase principal do movimento elevação lateral, com amplitude de movimento exagerada do ombro 44 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I Na figura anterior, P é a força muscular, BAP é o braço de alavanca potente, R é a força resistente, BAR é o braço de alavanca resistente e o triângulo representa o eixo articular do ombro. Um erro muito comum visto na prática é realizar esse movimento com grande amplitude articular de ombro, como representado na figura a seguir. Essa forma de execução compromete o uso do melhor torque resistente para o exercício, uma vez que, ao erguer os pesos acima da linha dos ombros, os braços de alavanca resistentes diminuem. A elevação frontal é um movimento praticado em pé com pés afastados lateralmente, mas diferente da elevação lateral já discutida, os pesos ficam posicionados na frente do corpo, e é um movimento tipicamente do plano sagital. Na posição inicial, representada na figura a seguir (A), o sujeito encontra-se com os cotovelos estendidos e os braços encostados na frente do corpo. Nessa posição, os pesos ficam próximos ao eixo articular do movimento, o que torna os braços de alavanca resistentes pequenos, facilitando o início do movimento devido ao torque resistente baixo. Ao encurtar os músculos deltoide, peitoral maior, bíceps braquial e coracobraquial em contração concêntrica, a fase principal do movimento, representada na figura a seguir (B), é evidenciada. Nessa fase, com o distanciamento dos pesos em relação ao eixo articular do ombro, os braços de alavanca resistentes aumentam e o movimento fica mais difícil de ser executado. Figura 20 – Ilustração das fases inicial e final (A) e principal (B) do movimento elevação frontal Na figura anterior,a correspondência se dá da seguinte forma: P é a força muscular, BAP é o braço de alavanca potente, R é a força resistente, BAR é o braço de alavanca resistente e o triângulo representa o eixo articular do ombro. 45 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE Na elevação frontal, as manipulações da intensidade do movimento pelo torque resistente são restritas, apenas duas estratégias são possíveis: • para deixar o movimento menos intenso, é possível remover ou diminuir o peso dos implementos, reduzindo a força resistente e, por consequência, o torque resistente; • para deixar o movimento mais intenso, é possível aumentar o peso dos implementos, o que aumentará a força resistente e, por consequência, o torque resistente. 2.1.4 Exercício de cotovelo O tríceps francês unilateral é o exercício para o extensor de cotovelo. Geralmente, esse movimento é feito sentado e aciona principalmente o músculo tríceps braquial. Na posição inicial do movimento, o peso é posicionado acima da cabeça, como ilustrado na figura a seguir (A). A força resistente (R) fica muito próxima ao eixo articular do cotovelo, então o braço de alavanca resistente nessa fase é pequeno, facilitando a produção do torque potente. Figura 21 – Ilustração das fases inicial e final (A) e principal (B) do movimento tríceps francês unilateral Na figura anterior, a correspondência se dá da seguinte forma: P é a força muscular, BAP representa o braço de alavanca potente, R é a força resistente, BAR é o braço de alavanca resistente e o triângulo representa o eixo articular do cotovelo. Ao flexionar o cotovelo, da fase inicial para principal do movimento, conforme figura a seguir (B), o músculo tríceps braquial trabalha para controlar a descida do peso, em contração excêntrica. No final da fase principal, o braço de alavanca resistente aumenta. O músculo tríceps braquial precisa produzir força potente suficiente para elevar novamente o peso acima da cabeça, da fase principal para a final, 46 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I em contração concêntrica. Portanto, deve vencer o maior braço de alavanca resistente, além da força resistente do peso dos segmentos e do implemento no exercício. A intensidade do tríceps francês unilateral pode ser manipulada de duas formas, considerando o torque resistente: • para deixar mais intenso, é possível aumentar o peso do implemento, que aumenta a força resistente e torna o movimento mais difícil de ser realizado; • para deixar menos intenso, o peso do implemento pode ser retirado ou reduzido, diminuindo a força resistente do exercício e facilitando a execução do movimento. O exercício a ser discutido para os flexores de cotovelo, músculos bíceps braquial, braquial e braquiorradial é o bíceps com polia alta, conforme figura a seguir. Esse movimento é feito em pé, com pés afastados lateralmente, em que o sujeito segura o suporte preso à polia localizada no alto da máquina do crossover. Na fase inicial do movimento, representada na figura a seguir (A), o cotovelo está estendido e o ombro, abduzido. Como a polia puxa o braço em direção à máquina, a linha de ação da força nessa posição fica próxima ao eixo articular do movimento (cotovelo), assim, o torque resistente é próximo de zero, sendo fácil para o músculo manter a produção de força para essa posição do exercício. A) B) Figura 22 – Ilustração das fases inicial e final (A) e principal (B) do movimento bíceps com polia alta Na figura anterior, P representa a força muscular, BAP é o braço de alavanca potente, R é a força resistente, BAR é o braço de alavanca resistente e o triângulo representa o eixo articular do cotovelo. Quando os músculos flexores de cotovelo fazem a contração concêntrica, é possível visualizar a fase principal do movimento, conforme se vê na figura anterior (B). Nesta, o braço de alavanca resistente 47 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE aumenta, obrigando o músculo a produzir mais força potente para vencer o torque resistente, que aumentou pelo distanciamento entre a força resistente (R) e o eixo articular do cotovelo. Da mesma forma como para o tríceps francês unilateral, no exercício de bíceps polia alta as manipulações da intensidade do movimento são possíveis pela alteração do valor do peso estipulado na máquina. Caso o peso seja maior, a força resistente aumenta e o exercício fica mais intenso para o músculo; se o peso da máquina for reduzido, o exercício fica menos intenso para o músculo e mais fácil de ser executado. 2.1.5 Exercício de membros inferiores Os exercícios de membros inferiores escolhidos para discussão neste capítulo são a extensão de quadril no solo, o afundo e o agachamento. No movimento de extensão de quadril no solo, são apresentadas duas variações para visualização das alterações no torque resistente: movimento com joelho flexionado (conforme figura a seguir) e com joelho estendido (figura 24). Figura 23 – Ilustração do movimento de extensão de quadril no solo com joelho flexionado Na figura a seguir, a correspondência se dá da seguinte forma: P é a força muscular, BAP é o braço de alavanca potente, R é a força resistente, BAR é o braço de alavanca resistente e o triângulo representa o eixo articular do quadril. Quando o exercício de extensão de quadril no solo é feito com o joelho flexionado, o braço de alavanca resistente fica mais próximo do eixo articular do quadril. Isso facilita o movimento e os músculos glúteo máximo e isquiotibiais farão menos força potente para erguer o peso (como ilustrado na figura anterior). Além disso, o torque resistente pode diminuir com a remoção ou redução do peso do implemento. 48 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I Entretanto, se a intenção for aumentar a exigência mecânica do exercício, o peso do implemento pode ser aumentado ou ainda é possível distanciá-lo do eixo articular do quadril, fazendo a extensão do joelho, como ilustrado na figura a seguir. Com isso, haverá aumento do torque resistente pelo aumento do braço de alavanca resistente. Figura 24 – Ilustração do movimento de extensão de quadril no solo com joelho estendido Na figura anterior, P é a força muscular, BAP é o braço de alavanca potente, R é a força resistente, BAR é o braço de alavanca resistente e o triângulo representa o eixo articular do quadril. Portanto, verifica-se que, no movimento de extensão de quadril no solo, é possível usar quatro tipos de manipulação do torque resistente para variar sua intensidade. Diferente do movimento de extensão de quadril no solo, o afundo dá prioridade ao acionamento dos músculos do quadríceps, quando comparado ao glúteo máximo e isquiotibiais. Isso novamente é explicado pelo conceito de braço de alavanca resistente. Observe a figura a seguir, nela o torque resistente para o joelho e o torque resistente para o quadril são analisados. Geralmente, os movimentos complexos, ou seja, que dependem de mais de uma articulação para acontecerem, têm os torques resistentes analisados por articulação movimentada. Então, traça-se a distância entre o peso do implemento e uma das articulações do movimento e este procedimento é repetido para as outras articulações participantes do gesto motor. 49 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE Figura 25 – Ilustração da fase principal do movimento afundo Na figura anterior, R é a força resistente, o triângulo marrom é o eixo articular do joelho, Barj é o braço de alavanca resistente do joelho, o triângulo vermelho é o eixo articular do quadril e Barq é o braço de alavanca resistente do quadril. Quando a análise de movimentos complexos é feita, é possível observar,pela comparação dos tamanhos dos braços de alavanca resistentes, qual grupamento muscular será mais usado no exercício. Na figura anterior, verifica-se a fase principal do movimento afundo, que tem o braço de alavanca resistente menor para a articulação do quadril e maior para a articulação do joelho. Sabendo que o sujeito deverá transitar na fase principal para a fase final do movimento, é possível discutir que os músculos que produzem movimento na articulação do joelho terão mais trabalho para produzir força potente do que os da articulação do quadril. Isso porque o torque resistente para o quadril é menor, enquanto o torque resistente para o joelho é maior. Assim, para o exercício de afundo, os extensores de joelho (complexo do quadríceps) trabalharão mais em contração concêntrica do que os extensores de quadril (músculo glúteo máximo e isquiotibiais) (HEBERLE, 2017). A manipulação da intensidade do exercício do afundo pelo torque resistente é limitada, com apenas duas possibilidades: • para aumentar o torque resistente é possível aumentar o peso do implemento, deixando a força resistente maior e o exercício mais difícil de ser realizado; • para diminuir o torque resistente, é possível remover ou diminuir o peso do implemento, diminuindo a força resistente e tornando o exercício mais fácil de ser executado. 50 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I Assim como o afundo, o exercício do agachamento também necessita de uma análise multiarticular para compreender os torques resistentes envolvidos no movimento. Entretanto, o agachamento tem mais uma particularidade, ele tem formas diferentes de execução, que são a do agachamento tradicional e a do agachamento completo (figura a seguir). Essa variação modifica os torques resistentes entre os exercícios, bem como a exigência de força dos músculos que participarão do movimento. A) B) Figura 26 – Ilustração da fase principal do movimento agachamento tradicional (A) e completo (B) Na figura anterior, R é a força resistente, o triângulo marrom é o eixo articular do joelho, Barj é o braço de alavanca resistente do joelho, o triângulo vermelho é o eixo articular do quadril e Barq é o braço de alavanca resistente do quadril. No agachamento tradicional, o torque resistente para a articulação do joelho tende a ser maior do que o torque resistente para a articulação do quadril. Isso se dá pela menor flexão de quadril na fase principal do movimento, que mantém o peso do implemento mais próximo do eixo articular do quadril do que do joelho. Assim, para o sujeito migrar da fase principal para a fase inicial do movimento, os extensores de joelho (complexo do quadríceps) trabalharão mais do que os extensores de quadril (músculo glúteo máximo e isquiotibiais) (YAVUZ; ERDAG, 2017). Já no agachamento completo, o torque resistente para a articulação do quadril é maior do que para o joelho, devido à maior flexão de quadril para ajuste do equilíbrio do movimento. Com isso, o peso do implemento se afasta da articulação do quadril e se aproxima da articulação do joelho, obrigando os extensores de quadril a produzirem mais força potente para o sujeito concluir o ciclo do movimento (YAVUZ; ERDAG, 2017). Ainda que a participação dos músculos nos movimentos anteriormente descritos tenha sido discutida com base no conceito de torque resistente, enfatizando a ação de cada grupamento muscular de acordo com o tamanho do braço de alavanca resistente, a certeza sobre essa participação e sobre o tempo que o músculo está ativo no movimento depende do uso de um equipamento para registro, o eletromiógrafo. Ele pertence à área de investigação da Biomecânica conhecida por Eletromiografia, que será o tema de discussão do próximo tópico. 51 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE Saiba mais Para mais informações, ler a seguinte obra: CAMPOS, M. A. Biomecânica da musculação. 2. ed. Rio de Janeiro: Sprint, 2002. 2.1.6 Características e importância da eletromiografia na análise do movimento humano Os músculos que participam do movimento são registrados pelo eletromiógrafo. Como já informado, ele é um instrumento pertencente à área de investigação da Biomecânica, a eletromiografia (EMG). Com esse registro, é possível verificar quando e por quanto tempo o músculo participa do movimento (BASMAJIAN; DE LUCA, 1985; AMADIO; DUARTE, 1996; DE LUCCA, 1997). Para o músculo produzir força, ele precisa ser acionado pelo sistema nervoso, que envia sinais elétricos conhecidos por potenciais de ação. Os potenciais de ação consecutivos emitidos pelo sistema nervoso são captados pelo sensor do equipamento, o eletrodo. Este último é posicionado geralmente sobre o ventre muscular e conectado ao eletromiógrafo, que envia os sinais registrados para o computador com software específico para armazenamento, tratamento e análise dos dados (BASMAJIAN; DE LUCA, 1985; AMADIO; DUARTE, 1996; DE LUCCA, 1997). Existem dois tipos de eletrodos bem conhecidos na área da Biomecânica para estudo do movimento humano: o de superfície, posicionado sobre o ventre dos músculos que serão analisados na pesquisa; e o de agulha, posicionado dentro do ventre dos músculos analisados na pesquisa (figura a seguir). A escolha referente ao tipo de eletrodo a ser usado depende do objetivo do estudo, para músculos grandes e superficiais, usa-se o de superfície; para músculos pequenos e profundos, o de agulha é mais indicado. Figura 27 – Sensores que registram os sinais eletromiográficos no movimento 52 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I Além da escolha do eletrodo pelo tamanho do músculo, a definição do posicionamento do eletrodo também pode interferir na qualidade do sinal coletado. Isso porque um músculo sem eletrodo que participa do movimento pode estar muito próximo ao músculo com eletrodo, que é o verdadeiro foco de análise do estudo. Essa proximidade pode alterar o sinal a ser realmente coletado. Para minimizar essa interferência entre os músculos, bem como para manter um padrão similar de posicionamento de eletrodos entre os sujeitos participantes do estudo, adota-se um procedimento de colocação do eletrodo próximo ao ponto motor do músculo, seguindo protocolos preestabelecidos na área da pesquisa. O ponto motor é a região de maior inervação do tecido muscular, área específica em que os estímulos nervosos alcançam o músculo. Então, se o eletrodo estiver muito próximo do ponto motor, o sinal eletromiográfico registrado será mais intenso – quando mais afastado do ponto motor, o sinal eletromiográfico será menos intenso. Como as análises de movimentos dependem do registro de ações musculares que ocorrem em mais de um sujeito, padronizar o posicionamento do eletrodo evita os erros de registro entre os sujeitos. No instante da coleta, o sinal eletromiográfico dos músculos atuantes no movimento pode ser visualizado na tela do computador por meio de um gráfico. A figura a seguir (A) mostra a forma desse sinal eletromiográfico, conhecido por sinal eletromiográfico bruto. Observação O sinal eletromiográfico bruto é assim nomeado por conter impurezas, ruídos de fontes elétricas externas, que não representam o potencial de ação emitido pelo sistema nervoso central. Para entender o significado dos ruídos no sinal eletromiográfico, lembre-se do que acontece quando se está conectado a uma estação de rádio e esta começa a captar informações de outra estação ao mesmo tempo: as informações se unem e não se tem clareza sobre o que está sendo dito por nenhuma das duas. O ruído inerente ao sinal eletromiográfico bruto é parecido com a interferência que ocorre entre as estações de rádio. Como o sinal captado pelo eletromiográfico é elétrico, todas as fontes externas movidas por eletricidade podem penetrar no sinal coletado pelo eletrodo, nãoapenas os potenciais de ação musculares. Então, a intensidade do sinal pode ficar mais forte ou pendurar por mais tempo não porque o músculo estudado estava agindo dessa forma no movimento, mas porque havia um ruído externo que mudou o padrão do sinal eletromiográfico coletado. Para minimizar esse ruído elétrico externo e não atrapalhar o estudo do comportamento do sinal eletromiográfico, o sinal bruto passa por filtros que o transformam em um sinal conhecido por envoltório linear, conforme se vê na figura a seguir (C). 53 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE Tempo (s) Sinal EMG (Bruto) Sinal EMG (Retificado "Full Wave") Sinal EMG (Envoltório linear) 0 0,5 1 2 31,5 2,5 0 0,5 1 2 31,5 2,5 0 0,5 1 2 31,5 2,5 1000 800 600 400 200 0 Am pl itu de (m V) 1000 800 600 400 200 0 Am pl itu de (m V) 1000 500 0 -500 -1000 Am pl itu de (m V) A) B) C) Figura 28 – Ilustração das curvas do sinal eletromiográfico após aquisição do (A) sinal bruto e tratamento dos dados registrados; (B) sinal retificado e (C) envoltório linear Saiba mais Leia o artigo de Marchetti e Duarte sobre instrumentação de eletromiografia para entender melhor o procedimento experimental para uso da eletromiografia na análise do movimento humano: MARCHETTI, P. H.; DUARTE, M. Instrumentação em eletromiografia. 2006. Disponível em: <http://demotu.org/pubs/EMG.pdf>. Acesso em: 17 nov. 2016. O envoltório linear é um gráfico que mostra a intensidade de ativação muscular em acordo com o tempo de execução do movimento de forma mais clara. Nesse gráfico, os filtros que minimizam o ruído do sinal eletromiográfico bruto foram usados, portanto, esse é o sinal mais confiável para análise e discussão do comportamento muscular. 54 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I Uma vez que se verifica no envoltório linear o comportamento da intensidade do sinal e do tempo de ocorrência, podem-se discutir resultados e concluir fatos sobre a análise desse parâmetro do movimento humano. Depois de minimizar os ruídos do sinal eletromiográfico, é necessário normalizar o sinal coletado dos diferentes sujeitos para possibilitar a comparação do comportamento dos músculos registrados, definir um padrão de comportamento e discutir sobre esse padrão. Então um novo procedimento matemático é usado no sinal registrado, a normalização de intensidade do sinal eletromiográfico. O procedimento matemático de normalização da intensidade do sinal eletromiográfico determina o valor relativo do nível de ativação de cada músculo registrado em função de um valor de referência determinado pelo pesquisador do estudo. Para determinar o valor relativo da intensidade do sinal EMG considera-se a divisão entre o valor de intensidade absoluto do sinal de EMG (valor coletado) e um valor de referência comum para todos os sujeitos do experimento. O valor de referência comum é determinado pelo pesquisador em acordo com o objetivo da pesquisa (KNUTSON et al., 1994). Os procedimentos mais comuns para normalização do sinal EMG utilizam valores de referência provenientes da contração isométrica voluntária máxima de cada músculo (CIVM), bem como dos valores de pico e de média obtidos durante contrações dinâmicas. A normalização temporal é um procedimento comumente utilizado em atividades cíclicas, como marcha, ciclismo e corrida, a partir da qual relativizamos a curva temporal em função de uma determinada tarefa. Para tanto, devemos: • determinar o período de tarefa; • assumir, para esse período, 100%; • dividir o período em intervalos iguais. Podemos citar como exemplo a análise da marcha com o objetivo de avaliar a ativação de um dado músculo durante determinados ciclos de passada. Nessa condição, é apresentada a média de, por exemplo, dez ciclos de marcha. Com essa finalidade, consideramos a ativação de 0% a 100%, adotando 0% como o início da passada (toque do calcâneo no solo) e 100% como o final da passada (toque subsequente do mesmo pé no solo). Isso é importante para avaliar quando determinados músculos são ativos durante um ciclo da marcha. Devemos destacar que os procedimentos de normalização, tanto de intensidade como temporal, podem ou não ser necessários nas etapas de processamento do sinal EMG, dependendo do objetivo de cada estudo. Uma vez que o sinal EMG tenha sido processado, variáveis obtidas no domínio do tempo e de suas frequências são utilizadas para análise. 55 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE As variáveis de análise mais comuns no domínio do tempo são: valor de pico, valor médio, valor da integral do sinal EMG (IEMG) e o valor de Root Mean Square (RMS). O valor RMS é considerado um bom indicador da magnitude do sinal EMG e representa o cálculo da raiz quadrada da média dos quadrados dos valores instantâneos do sinal original. Dito de forma mais simplificada, os valores EMG são expostos em três etapas: • elevados ao quadrado; • calculada a média desses quadrados; • extraída a raiz quadrada dessa média. Já o valor IEMG representa o cálculo da área abaixo da curva. Nos dois casos, o resultado será um dado numérico que representará a intensidade da atividade EMG. A técnica da eletromiografia apresenta vasta aplicabilidade, pois possibilita a identificação do início e do final de ativação muscular; a avaliação da intensidade e da duração da ativação muscular nas diferentes atividades; a análise da variabilidade do sinal EMG ciclo a ciclo, intraindividual e interindividual; entre outras possibilidades. No presente texto, a aplicação da eletromiografia será feita nos exercícios de treinamento de força, com o intuito de entender e observar quanto o sistema nervoso aciona cada um dos músculos para a realização dos exercícios com exigência de força. Posteriormente, a eletromiografia será usada para a análise das atividades musculares durante a corrida, permitindo-nos compreender como o sistema nervoso coordena as ações musculares para o controle das articulações durante o ciclo da passada. 2.1.7 Atividade eletromiográfica dos músculos nos exercícios Uma vez que a eletromiografia registra a atividade elétrica associada à contração muscular, é necessário entender como as unidades motoras são recrutadas no músculo. Para tanto, é preciso caracterizar de que forma o sistema nervoso seleciona essas unidades motoras. Uma primeira descrição determina que o recrutamento siga o Princípio do Tamanho, o que significa que as unidades motoras pequenas serão recrutadas antes das unidades motoras grandes, quando a exigência for de força (HALL, 2013; NORDIN; FRANKEL, 2014; ENOKA, 2000). A figura a seguir ilustra de que forma o Princípio do Tamanho ocorre. Segundo esse princípio, quando a exigência de força for baixa, a frequência de disparo de potenciais de ação será igualmente baixa, e serão recrutadas unidades motoras de fibras Tipo 1. Caso a exigência de força se torne moderada, fibras Tipo 1 e Tipo 2a serão recrutadas e, se a força for máxima, fibras Tipo 1, Tipo 2a e Tipo 2x serão recrutadas. 56 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I CRa CL CRb 100 80 60 40 20 Leve Moderada Máxima Força muscular % d e fib ra s ut ili za da s Figura 29 – Gráfico ilustrativo do recrutamento dos diferentes tipos de unidades motoras em função da quantidade de força necessária, em que CL indica fibras Tipo 1, CRa indica fibras Tipo 2a e CRb indica fibras Tipo 2b, ou, como discutido, Tipo 2x A frequência de disparo de potenciais de ação é a variável que regula a quantidade de tensão produzida pela unidade motora e de unidades motoras recrutadas para produzir força. Observa-se que quanto maior a frequência de disparo de potenciais de ação, maior a quantidade de tensãogerada pela unidade motora e maior a quantidade de unidades motoras recrutadas (ENOKA, 2000; NORDIN; FRANKEL, 2014; HALL, 2013). Essa análise apresenta muitas discussões pertinentes ao treinamento de força. Por exemplo, muitas pessoas acreditam que basta aumentar as atividades físicas diárias para que a saúde e a qualidade de vida estejam garantidas ao longo da vida. Como atividade física entendem-se as atividades diárias, como varrer o pátio, lavar o carro, passear com o cachorro etc. É certo que essas atividades contribuem para a manutenção da saúde, mas são insuficientes, pois, na maioria delas, a exigência de força não é alta, fazendo com que as unidades motoras de fibras Tipo 2x raramente sejam recrutadas. Por conta disso, essas fibras estão mais suscetíveis à desadaptação e à atrofia com o avançar dos anos. Portanto, precisam ser adequadamente estimuladas ao longo da vida. Uma forma de fazer isso é o treinamento de força. Não basta, porém, fazer a atividade: é necessário fazer força durante sua realização. Não são todas as pessoas que têm isso muito claro. Por exemplo, veja o que ocorre com parte dos homens que frequentam academias. Muitos treinam (até excessivamente) os membros superiores (musculatura peitoral e dorsal), mas não treinam a musculatura de membros inferiores, pois realizam treinamento em esteira de corrida pensando que só isso é suficiente. Na verdade, a maioria das pessoas realiza corrida de longa duração com velocidades baixas ou moderadas, nas quais as fibras Tipo 2x não são solicitadas. Se o treino de corrida envolvesse velocidades máximas ou próximas 57 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE do máximo, essas fibras seriam acionadas, pois são de contração rápida. Então, por não solicitarem as fibras tipo 2x, as corridas de longa distância, com velocidades baixas ou moderadas, não substituem o treinamento de força para membros inferiores. Comportamento semelhante pode ser observado em pessoas que treinam força e que, muitas vezes, não têm clareza sobre quanto de força máxima são capazes de produzir. Isso pode estar associado a questões culturais, pois algumas pessoas não são exigidas a realizar força muscular máxima ou próxima da máxima. Imagine uma pessoa que não está habituada a fazer muita força no dia a dia. Ela não tem noção da força real que apresenta. Por conta disso, muitas vezes, a força máxima é subestimada e afeta a eficiência do treinamento de força. Como exemplo, suponha que uma pessoa esteja realizando um exercício qualquer, com uma determinada carga. Parta da informação de que ela está acostumada a levantar 20 kg no seu dia a dia. Se a carga aplicada em seu treino for de 30 kg, ela terá a sensação de que nunca fez tanta força antes e indicará verbalmente que a carga está muito pesada, mas é possível que ela seja capaz de elevar os 30 kg. Esse exemplo ilustra como, às vezes, a intensidade do exercício pode ser afetada pela crença cultural das pessoas ou pela experiência que cada indivíduo apresenta. Portanto, o Princípio do Tamanho determina que, para ativar o maior número de unidades motoras possível, é necessário produzir grande quantidade de força. Entretanto, a exigência de força não é o único fator que afeta o recrutamento das unidades motoras. Já foi descrito que as fibras Tipo 2x podem ser acionadas em exigências de velocidade alta também, significando que, em velocidades altas ou máximas de corrida, essas fibras são acionadas. Além disso, o Princípio do Tamanho parece não ser absoluto, pois algumas evidências indicam que a ordem de recrutamento por tamanho pode não ocorrer em algumas circunstâncias, como na exigência de velocidade máxima em situações de presença de dor ou de lesão (ENOKA, 2000; EDMAN, 2006; HERZOG; ARR-HADDOU, 2006). Outra possível discussão, a partir do conceito de recrutamento de unidades motoras, baseia-se na forma pela qual o sistema nervoso solicita os músculos para a realização de uma tarefa. Para essa análise, torna-se necessário apresentar um conceito proveniente do controle motor: o conceito de sinergia. Para qualquer movimento articular, em qualquer plano anatômico, sempre haverá mais de um músculo que poderá ser acionado para esse movimento. Imagine uma flexão de cotovelo, na qual ocorre a ação principal de três músculos: o bíceps braquial, o braquial e o braquiorradial. Sabe-se claramente que esses três músculos são capazes de realizar uma flexão de cotovelo. Entretanto, pode ser bom investigar de que forma esses músculos contribuirão para realizar o movimento e como o sistema nervoso irá coordená-los para realizar a flexão. Isso embasa o modo como os estudos sobre sinergia muscular e coordenação muscular entendem a participação de cada músculo para realizar o movimento de forma eficiente (ENOKA, 2000; EDMAN, 2006). A capacidade de contribuição dependerá de vários fatores, como o comprimento no qual o músculo se encontra, o tamanho de seu braço de alavanca, entre outros. Mesmo assim, para uma exigência de força submáxima, existe grande variedade de coordenações ou participações possíveis entre os diferentes músculos. Por exemplo, em uma situação de isometria com o cotovelo em 90º de flexão, com 58 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I uma carga que corresponda a 20% da carga máxima, existe grande variedade de acionamentos desses músculos para solucionar esse problema: pode ocorrer uma atividade maior de bíceps braquial e menor de braquial, ou o inverso, grande atividade de braquial e pequena de bíceps braquial (ENOKA, 2000; EDMAN, 2006). Essas duas situações são sinergias diferentes e denotam que não existe solução satisfatória única para essa tarefa. Isso indica a característica de redundância do aparelho locomotor, segundo a qual este pode apresentar várias possibilidades para solucionar uma tarefa de forma adequada (WINTER, 1991). Aplicando essa discussão ao treinamento de força, a situação fica um pouco diferente, pois, nesse caso, busca-se realizar a tarefa de flexão de cotovelo, com, por exemplo, 80% da carga máxima. Nessa situação, não existem muitas possibilidades ou sinergias possíveis, pois o sistema nervoso terá de acionar muito os três músculos envolvidos no controle da flexão para ter uma resposta satisfatória à tarefa. Caso a isometria do exemplo seja mantida até a fadiga, o resultado das diferentes sinergias será o mesmo pois, conforme as unidades motoras de fibras Tipo 2x forem entrando em fadiga, elas serão substituídas por outras unidades motoras até que a força muscular não possa mais ser mantida. Com base nessas discussões, vejamos alguns exemplos da eletromiografia em exercícios de treinamento de força. No movimento supino horizontal, a pessoa permanece deitada em decúbito dorsal. A posição inicial envolve a sustentação de uma barra acima da região média do esterno com os cotovelos estendidos. A partir dessa posição, a pessoa realiza a abdução horizontal dos ombros, com a flexão dos cotovelos. Por fim, ela volta à posição inicial, que envolve a adução horizontal dos ombros e a extensão dos cotovelos. A musculatura peitoral maior e o deltoide anterior ou clavicular são acionados para o controle ou a mobilização da articulação glenoumeral, uma vez que o encurtamento desses músculos leva à adução horizontal do ombro. Já para controlar a articulação do cotovelo, será acionado o músculo tríceps braquial. Para analisar quanto cada músculo foi estimulado pelo sistema nervoso para realizar ou controlar o movimento, usou-se a eletromiografia. Eletrodos de eletromiografia foram posicionados sobre os músculos peitoral maior, deltoide anterior e a cabeça longa do tríceps braquial. A intensidade selecionada para registrar a atividade muscular foi de dez repetições máximas (10 RM). Antes de realizar a coleta nos exercícios em questão, foi retirada uma contração isométricavoluntária máxima (CIVM) por um período de cinco segundos. Essa contração tem o intuito de servir como uma contração de 100%, a partir da qual é possível classificar quanto cada músculo foi acionado durante a execução do exercício. Conforme discutido anteriormente, esse procedimento se chama normalização do sinal EMG (BRENNECKE, 2007). Os dados em cada instante do movimento foram filtrados para a diminuição dos ruídos que poderiam gerar interferência; depois foram tratados e foi determinado o RMS, que, conforme já discutido, representa a intensidade do sinal durante o período, que, no caso deste estudo, corresponde ao período da contração concêntrica. Na figura a seguir, podemos observar os resultados dos três músculos (peitoral maior, deltoide anterior e a cabeça longa do tríceps braquial) já com os tratamentos RMS e a normalização pela CIVM: 59 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE PM_Asc DA_Asc * * RM S (% C IV M ) TB_Asc 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Figura 30 – Análise de intensidade RMS normalizado pela Contração Isométrica Voluntária Máxima (CIVM) para os músculos peitoral maior (PM), deltoide anterior (DA) e a cabeça longa do tríceps braquial (TB) em contração concêntrica (ASC) no exercício supino horizontal Podemos observar que o exercício supino horizontal apresenta uma ativação muscular de quase 80% da CIVM para o músculo peitoral maior, superior a 70% da CIVM para o músculo deltoide anterior, e quase 60% da CIVM para a cabeça longa do tríceps braquial (BRENNECKE, 2007). Esse nível de ativação pode ser considerado alto, ou seria mais apropriado considerá-lo moderado? Não existe uma resposta única para essa pergunta, pois cada pesquisador tem seus níveis diferentes de aceitação para a intensidade. Contudo, uma contração concêntrica acima de 50% pode ser considerada uma ativação que vale a pena, ou seja, se a ativação do músculo não ultrapassar essa intensidade, poderemos aceitar que esse exercício não estimula suficientemente o músculo que estamos analisando. Devemos ter cuidado com a intensidade usada no exercício para a coleta de dados, pois podemos observar, nos diferentes estudos, que as intensidades são bem variadas. Em alguns casos, usam-se 10 RM ou 12 RM, mas podemos observar 70% ou 80% de 1 RM. Lembrando que quanto maior for a exigência de força, maior será a frequência de disparos de potenciais de ação, e maior será a magnitude do sinal EMG. Assim, as intensidades maiores produzirão ativações musculares maiores registradas no sinal EMG. Nesse sentido, com a intensidade de 10 RM, observou-se uma atividade consideravelmente alta nos três músculos avaliados. Podemos observar, também, a partir desses dados, que a atividade de deltoide anterior é tão alta quanto a atividade de peitoral maior. Isso ocorre geralmente quando o movimento envolvido no exercício é uma adução horizontal do ombro. Muitas vezes, exercícios como o supino horizontal são tidos como se fossem voltados para peitoral maior, mas devemos lembrar que o deltoide anterior nesse exercício é bastante solicitado. Se essa ativação não for levada em consideração, é possível que os músculos do ombro sejam exercitados em outros dias, o que aumentaria o risco de excesso de treinamento. Outra análise curiosa é que, embora a ativação do tríceps braquial seja de moderada a alta, ela foi significativamente menor que a ativação dos músculos peitoral maior e deltoide anterior. Essa ativação pode significar que, dependendo de como os exercícios forem organizados e dos músculos que quisermos treinar em uma sessão, talvez a escolha de um exercício adicional seja necessária para esse grupamento muscular com uma ativação mais alta. Vale lembrar, contudo, que a intensidade do exercício interfere na ativação muscular. Portanto, se uma intensidade maior de ativação for objetivada, bastará aumentar a intensidade para a ativação de todos os músculos aumentar. Isso não ocorre necessariamente de forma linear. Por exemplo, um aumento de 10% na intensidade não necessariamente implicará um aumento 60 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I de 10% na atividade de todos os músculos, mas a ativação muscular aumentará. Outro fator importante é que a ativação analisada foi exclusivamente da cabeça longa do tríceps braquial, e, por isso, não há como saber com certeza de que forma os demais ventres do tríceps braquial irão se comportar. Observação Atenção para a intensidade empregada nos estudos usando eletromiografia, pois a intensidade do exercício afeta a magnitude do sinal EMG. No estudo de Brennecke (2007), foi analisado também o exercício de crucifixo horizontal, para averiguar a ativação dos mesmos músculos em um exercício semelhante ao supino horizontal. O exercício crucifixo envolve a mesma postura corporal, em decúbito dorsal, com os ombros mantidos em flexão de 90º e os cotovelos estendidos. A partir dessa posição inicial, o executante deverá realizar a abdução horizontal dos ombros, mantendo os cotovelos quase completamente estendidos. Da mesma forma que no supino, o movimento ocorrerá no plano transversal. A única diferença entre o crucifixo e o supino está na ausência ou na movimentação muito pequena na articulação do cotovelo nesse exercício. A tendência das forças externas no crucifixo é a mesma que no supino, portanto, os adutores horizontais serão acionados, uma vez que a tendência do peso é uma abdução horizontal. Observe as atividades musculares, por meio dos sinais EMG dos músculos analisados (figura a seguir). Veja que o músculo peitoral maior apresentou atividade muito próxima a 60% da CIVM; o músculo deltoide anterior, atividade média entre 60% e 70% da CIVM; e a cabeça longa do músculo tríceps braquial, atividade menor, 30% da CIVM. Note que a característica das atividades no crucifixo se mantém, em comparação com o supino, pois não houve diferença na atividade de peitoral maior e de deltoide anterior, mas ambos os músculos se ativaram mais que o tríceps braquial. Contudo, observa-se grande diferença na intensidade de ativação dos músculos entre os dois exercícios. A maior diferença foi observada para tríceps braquial. No exercício crucifixo, a ativação de tríceps braquial foi muito menor que no supino. Isso é fácil de compreender pois, no supino, há necessidade de estender o cotovelo, e o peso apresenta tendência externa de flexionar o cotovelo. Por conta dessa exigência de extensão de cotovelo, a atividade de tríceps braquial é maior no supino. PM_Asc DA_Asc * * RM S (% C IV M ) TB_Asc 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Figura 31 – Análise de intensidade RMS normalizado pela contração isométrica voluntária máxima (CIVM), para os músculos peitoral maior (PM), deltoide anterior (DA) e a cabeça longa do tríceps braquial (TB) em contração concêntrica (ASC) no exercício crucifixo 61 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE Nos outros músculos, também podemos observar maior ativação no supino que no crucifixo. Isso ocorreu não porque o exercício crucifixo é menos eficiente para exercitar esses músculos, mas porque o braço de alavanca do peso no supino é muito semelhante ao longo da ADM. Já no crucifixo, a adução horizontal completa promove a diminuição do braço de alavanca do peso nessa amplitude. A adução horizontal completa aproxima a linha de ação da força do centro da articulação do ombro. Com a redução do torque do peso, os adutores horizontais do ombro podem reduzir seu torque muscular, o que diminui a média de ativação ao longo da ADM. O pull over (figura a seguir) é outro exercício para membros superiores, mas que envolve um movimento articular diferente, realizado em outro plano anatômico. Nele, o executante permanecerá em decúbito dorsal, com os ombros mantidos em flexão de 90º.A partir dessa posição inicial, a pessoa realizará a flexão completa dos ombros para chegar à posição final do exercício e, posteriormente, realizará a extensão dos ombros para retornar à posição inicial. Durante esses movimentos de flexão e extensão dos ombros, o cotovelo será mantido com uma mínima flexão, mas não será movimentado durante o exercício. Diferentemente dos exercícios supino e crucifixo, o pull over ocorre no plano sagital. A tendência da carga externa é uma flexão nos ombros, por isso os músculos que serão acionados para se oporem ao efeito do torque resistente são os extensores dos ombros. Desse grupo de músculos, pode surgir dúvida sobre a ativação do músculo peitoral maior, porção clavicular e esternal. Muitos praticantes de treinamento de força sugerem que no exercício pull over não há ativação de peitoral maior. Assim, mesmo sabendo que a porção esternal do peitoral maior é um extensor de ombro, esse assunto ainda gera polêmica. Figura 32 – Ilustração do exercício pull over Na figura a seguir, observa-se a atividade muscular da porção esternal e da porção clavicular do peitoral maior, do latíssimo do dorso, do deltoide posterior e da cabeça longa do tríceps no exercício pull over. As duas porções do peitoral maior estão ativas no exercício, com ativações altas e semelhantes, de 80% a 85% da CIVM, aproximadamente. Embora a extensão dos ombros não seja um movimento 62 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I normalmente atribuído ao peitoral maior, quando os ombros estão em flexão completa, as fibras musculares estão perfeitamente alinhadas para tracionar o ombro em extensão. Esse raciocínio é confirmado pela atividade muscular alta nesse exercício. O músculo latíssimo do dorso apresenta uma atividade relativamente alta também, embora um pouco mais baixa que a atividade de peitoral. A atividade de latíssimo do dorso foi próxima de 65% da CIVM. A atividade de deltoide posterior apresentou-se consideravelmente baixa, aproximadamente 30% da CIVM. Supõe-se que essa atividade de deltoide posterior possa ser consequência do alongamento excessivo no qual este músculo se encontra, tornando-o incapaz de contribuir para a realização do movimento de forma efetiva. Por último, a cabeça longa do tríceps braquial apresenta uma ativação relativamente alta, da ordem de 70% a 75% da CIVM. Essa ativação é curiosa, pois, nesse exercício, esse ventre muscular atua nas duas articulações por onde passa – cotovelo e ombro. A cabeça longa do tríceps atua no cotovelo, estabilizando-o e mantendo-o em extensão, mas atua também no ombro como agonista, auxiliando a realização da extensão. Provavelmente esse seja o motivo de observarmos uma ativação relativamente alta. 120 100 80 60 40 20 0 Peitoral esternal Peitoral clavicular Latíssimo do dorso Deltoide posterior Tríceps cabeça longa Figura 33 – Análise de intensidade RMS normalizado pela contração isométrica voluntária máxima (CIVM) para os músculos peitoral maior, porções esternal e clavicular, latíssimo do dorso, deltoide posterior e tríceps braquial cabeça longa em contração concêntrica no exercício pull over Conhecendo a característica desse exercício, podemos escolhê-lo para acionar os músculos peitoral maior e latíssimo do dorso em um único exercício, ou evitar usá-lo, caso busquemos exercitar apenas um músculo sem acionar o outro. Conhecer a característica dos exercícios permite-nos escolher de que forma desejamos que integrem nossa rotina. Observação Conhecer bem a característica das atividades musculares nos exercícios permite planejar corretamente o treinamento, evitando excesso de esforço, além de garantir que o objetivo de treino seja devidamente alcançado com a estimulação dos músculos corretos na intensidade correta. 63 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE A análise eletromiográfica dos exercícios de membros inferiores também é muito comum na Biomecânica, e a comparação entre exercícios que mobilizam o mesmo grupamento muscular traz informações interessantes sobre os movimentos. Façamos uma comparação entre dois exercícios para o grupamento muscular do quadríceps femoral: a cadeira extensora e o agachamento. Na cadeira extensora, a pessoa permanece sentada com os joelhos mantidos em, aproximadamente, 90º de flexão (fase inicial). Com a extensão dos joelhos, o executor atinge a fase principal do movimento, na qual a tendência do peso é flexionar os joelhos e, por isso, o músculo acionado para o controle do peso será o quadríceps femoral. O exercício de agachamento tradicional (meio agachamento) envolve permanecer em pé com uma barra apoiada nos ombros (fase inicial). A partir dessa posição, a pessoa realiza a flexão dos quadris e dos joelhos até que a coxa esteja paralela ao solo, aproximadamente (fase principal). O torque resistente neste movimento será vencido pelos músculos extensores do joelho e do quadril. Sempre que pensamos em exercícios para quadríceps femoral, surge a dúvida: qual deles é mais eficiente para acionar o quadríceps? Muitas pessoas acreditam que usar somente agachamento para quadríceps leva ao desequilíbrio entre o vasto medial (VM) e o vasto lateral (VL). Por isso, cadeira extensora seria importante, pois isola a ação do quadríceps e reduz desequilíbrios que o agachamento produziria. Para podermos averiguar se o raciocínio é verdadeiro, vejamos um estudo de Signorile et al. (1994), no qual os autores investigaram a atividade EMG de VM e VL em dois dias distintos. No primeiro dia, os sujeitos fizeram primeiro o exercício agachamento e depois a cadeira extensora, 10 RM em cada um. No segundo dia, após um período de descanso, os sujeitos inverteram a ordem, fazendo primeiro a cadeira extensora e depois o agachamento. O tratamento do sinal envolveu a filtragem e o cálculo do RMS, mas o sinal não foi normalizado, ou seja, não foi relativizado em função da CIVM (figura a seguir). 700 600 500 400 300 200 100 0 700 600 500 400 300 200 100 0 * * * * Dia 1 Dia 1Dia 2 Dia 2 Vasto lateral Vasto medial rm sE M G (u V) rm sE M G (u V) Agachamento Cadeira extensora Figura 34 – Análise da intensidade do sinal EMG pelo cálculo do RMS do sinal absoluto sem normalização por intensidade, para os músculos vasto lateral e vasto medial do quadríceps em contração concêntrica, durante a realização do exercício do agachamento seguido pela cadeira extensora (dia 1) e da cadeira extensora seguida pelo agachamento (dia 2) Independentemente da ordem em que os exercícios foram feitos, nas duas coletas, o VL e o VM apresentaram uma atividade EMG maior no agachamento do que na cadeira extensora. Pelos dados 64 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I apresentados, não há como saber qual ventre muscular apresentou maior atividade, nem é possível saber de quanto foi a atividade em relação à CIVM. Para que essa análise seja possível, os autores deveriam ter normalizado o sinal EMG. Contudo, nitidamente é notado que os vastos lateral e medial são mais acionados no agachamento do que na cadeira extensora. É claro que essa característica de maior ativação dos vastos do quadríceps no agachamento é verdadeira para esses músculos que foram analisados por Signorile et al. (1994). Se investigarmos de que forma outros músculos se comportam no agachamento, observaremos que este não é o exercício que mais aciona todos os músculos de membros inferiores. Vejamos, por exemplo, como dois ventres musculares dos isquiotibiais se comportam durante a realização do agachamento e de dois exercícios específicos e muito usados em treinamento de força: mesa flexora e stiff. Wright, Delong e Gehlsen (1999) analisaram o bíceps femoral e o semitendíneo durante a execução de três exercícios: agachamento, mesa flexora e stiff. Amesa flexora envolve um aparelho no qual a pessoa permanece em decúbito ventral com apoio na altura do tendão calcâneo na perna. O peso produz uma tendência de força resistente em extensão, portanto exige que os isquiotibiais sejam acionados. O exercício stiff envolve a permanência em pé, na postura ereta, sustentando, geralmente, uma barra nas mãos. A partir dessa posição inicial, o executante realizará uma flexão dos quadris, mantendo pequena quantidade de flexão nos joelhos, mas sem movimentá-los durante a realização do exercício. A tendência do peso e da força resistente é flexionar o quadril, por isso os extensores dos quadris serão acionados, quais sejam o músculo glúteo máximo e os isquiotibiais. A ordem dos exercícios foi sorteada, mas, em cada um, uma intensidade correspondente a 75% de 1 RM foi usada. A partir do sinal EMG filtrado, a análise aconteceu observando o pico de ativação do sinal, ou seja, a maior magnitude de atividade do sinal EMG. O valor do pico de ativação foi normalizado conforme a CIVM de cada músculo. 1,25 1,00 0,75 0,50 0,25 0,00 a, b a, b a, b a, b a, b a, b a, b a, b, c MFc Sc MFe Se Ac Ae Exercícios e tipos de contração Bíceps femoral Semitendíneo Pi co d e at iv aç ão E M G (% CI VM ) Figura 35 – Análise de intensidade de pico de ativação do sinal EMG normalizado pela contração isométrica voluntária máxima (%CIVM), para os músculos bíceps femoral e semitendíneo em contração concêntrica (c) e excêntrica (e), durante a realização dos exercícios mesa flexora (MF), stiff (S) e agachamento (A) 65 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 BIOMECÂNICA APLICADA AO ESPORTE A partir da figura anterior, podemos observar que nos exercícios stiff e mesa flexora, os músculos bíceps femoral e semitendíneo apresentaram picos de ativação altos e muito semelhantes. Contudo, o agachamento apresentou um pico de atividade EMG significativamente mais baixo que os outros dois exercícios. O agachamento não se apresenta como um exercício em que a ativação dos isquiotibiais seja alta. Por isso, apesar de ser um exercício muito eficiente para os vastos do quadríceps, conforme visto anteriormente, neste os isquiotibiais não apresentam uma ativação tão alta, em comparação com os outros exercícios específicos para esse grupamento muscular. Lembrete Vale lembrar, contudo, que a intensidade do exercício interfere na ativação muscular. Portanto, se uma intensidade maior de ativação for objetivada, bastará aumentar a intensidade para a ativação de todos os músculos aumentar. A análise ilustrada nos exercícios agachamento, mesa flexora e stiff para os isquiotibiais permite verificar quão alta foi a ativação, porém, nesse gráfico, não é possível notar por quanto tempo a ativação permaneceu alta nos exercícios. Sugerimos sempre muita cautela na análise dos resultados provenientes da EMG, pois diferentes tratamentos e metodologias usados nas coletas, às vezes, dificultam ou até mesmo impossibilitam a comparação entre diferentes estudos. Observação Atenção para o tratamento empregado nas diferentes análises, pois isso dificulta ou impossibilita a comparação entre estudos usando EMG. Saiba mais Para mais informações, leia a seguinte referência sugerida: CARPENTER, C. S. Biomecânica. Rio de Janeiro: Sprint, 2005. Resumo Essa unidade destacou os conceitos relacionados ao princípio do treinamento de força, aos fatores que afetam a capacidade de produção de força muscular, ao uso do conceito de torque para ajustar a intensidade do exercício de academia e a importância da análise eletromiográfica para entender a ação dos músculos no exercício proposto no treino. 66 Re vi sã o: G io va nn a - Di ag ra m aç ão : J ef fe rs on - 1 9/ 12 /1 7 Unidade I Os princípios do treinamento de força são a sobrecarga, a especificidade e a reversibilidade do sistema locomotor. Para sobrecarga, discutiu-se a necessidade de aumentar gradativamente as cargas impostas ao músculo, otimizando sua capacidade de produzir força. Esse aumento é dependente da condição física de cada indivíduo. Quando se considera o princípio da especificidade, o tipo de exercício selecionado no treino deve ser capaz de mobilizar o músculo que precisa ser fortalecido. Assim, o movimento realizado no treino deve ser similar ou o mais próximo possível do que será usado na modalidade esportiva ou vida diária do sujeito que o treina. A reversibilidade do sistema foi apresentada ao discutir a importância de se manter o treinamento para melhorar a capacidade de força muscular, quando em desuso, as adaptações positivas conquistadas são perdidas. Além da discussão sobre a adequação do treino com base nos princípios do treinamento de força, os fatores que interferem na capacidade de produzir força considerando os componentes internos do músculo e seu uso foram abordados. Quando em um exercício, o músculo principal da ação inicia o movimento a partir da contração excêntrica, a força elástica nesse instante não é usada, por ter sido dissipada em forma de calor. Com isso, o músculo produzirá força somente a partir do uso dos componentes contráteis. A força total desempenhada pelo músculo é menor. No entanto, se a dinâmica do exercício permitir ao músculo se alongar e encurtar sem pausa entre essas ações, a força produzida por ele é a máxima possível. Essa última situação define o ciclo alongamento-encurtamento do tecido muscular, conceito de grande importância na área da Biomecânica. Os movimentos articulares acontecem devido à interação de forças rotacionais internas e externas ao corpo. É a diferença entre essas forças que define o controle da intensidade do exercício, e a determinação dele em um exercício de academia foi o foco de discussão nessa unidade. Entende-se que quanto maior a força externa e a distância do braço de alavanca resistente, maior será a sobrecarga sobre o corpo e que, para alguns exercícios, existem músculos que trabalham na produção de força e outros que têm como função estabilizar o corpo, criando alavancas diferentes em acordo com a articulação analisada no movimento. Finalmente a discussão sobre a participação e o tempo de uso de um músculo em alguns movimentos de academia foi apresentada com base nos conceitos da Eletromiografia. O conhecimento sobre a característica de ativação dos músculos no movimento permite planejar de forma mais adequada o treino.