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BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA Prof. Manoel Carneiro de Oliveira Junior BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO Marília/SP 2022 “A Faculdade Católica Paulista tem por missão exercer uma ação integrada de suas atividades educacionais, visando à geração, sistematização e disseminação do conhecimento, para formar profissionais empreendedores que promovam a transformação e o desenvolvimento social, econômico e cultural da comunidade em que está inserida. Missão da Faculdade Católica Paulista Av. Cristo Rei, 305 - Banzato, CEP 17515-200 Marília - São Paulo. www.uca.edu.br Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida por qualquer meio ou forma sem autorização. Todos os gráficos, tabelas e elementos são creditados à autoria, salvo quando indicada a referência, sendo de inteira responsabilidade da autoria a emissão de conceitos. Diretor Geral | Valdir Carrenho Junior BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 5 SUMÁRIO CAPÍTULO 01 CAPÍTULO 02 CAPÍTULO 03 CAPÍTULO 04 CAPÍTULO 05 CAPÍTULO 06 CAPÍTULO 07 CAPÍTULO 08 CAPÍTULO 09 CAPÍTULO 10 CAPÍTULO 11 CAPÍTULO 12 CAPÍTULO 13 CAPÍTULO 14 CAPÍTULO 15 07 18 45 51 59 64 75 83 87 104 120 139 144 149 156 INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA CINESIOLOGIA ESTRUTURA E AÇÃO DO MÚSCULO ESTRIADO, TIPOS DE CONTRAÇÕES MUSCULARES COLUNA VERTEBRAL E SEUS MOVIMENTOS MOVIMENTO DA PELVE, QUADRIL E MMII AS FÁSCIAS MUSCULARES MOVIMENTOS DA ARTICULAÇÃO DO CORPO HUMANO CINESIOLOGIA DA RESPIRAÇÃO CINESIOLOGIA DA POSTURA MARCHA, CORRIDA E SALTO BIOMECÂNICA TERMINOLOGIA BÁSICA E PRINCÍPIOS DA BIOMECÂNICA SISTEMAS DE ALAVANCAS NA BIOMECÂNICA BIOMECÂNICA NO AMBIENTE AQUÁTICO CINEMÁTICA A FORÇA E SEUS CONCEITOS NO MOVIMENTO E NOS ESPORTES BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 6 INTRODUÇÃO Quando vemos essas duas disciplinas, logo pensamos que são um só, porém são disciplinas que se complementam, a Cinesiologia e a Biomecânica permitem analisar os movimentos articulares nos planos anatômicos, entender como as estruturas do corpo respondem à aplicação de cargas mecânicas e como as forças atuam e modificam o movimento humano, exercícios físicos que serão aplicados ao longo do tempo, em um indivíduo. Quando associadas, essas disciplinas promovem a melhoria do rendimento desportivo no tratamento de doenças degenerativas e permitem a prevenção de lesões do sistema musculoesquelético. Ao entender a Cinesiologia e a Biomecânica, poderemos desenvolver a capacidade de pensar de forma ampla, refletindo sobre as questões centrais que norteiam o programa e a execução das ações em cinesiologia, biomecânica e treinamento físico, por profissionais ligados ao espaço de saúde. Diante disso, o entendimento visa contribuir para a formação de profissionais capazes de conhecer as principais dificuldades e problemas que surgem, permitindo-lhes ter maior confiança no processo de tomada de decisão nas questões relacionadas à cinesiologia, biomecânica e treinamento físico. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 7 CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA CINESIOLOGIA Bem-vindo a aula de Cinesiologia! A aula de Cinesiologia tem como objetivo analisar os movimentos do corpo humano, sua finalidade é compreender as forças que atuam sobre este objeto, uma força que influencia o movimento em relação às posições e movimentos do corpo no espaço, a capacidade de produzir movimento e modificá-lo. É extremamente importante conhecer anatomicamente o corpo e os grupos musculares, os ossos e as articulações que compõem cada membro da estrutura física, pois o conteúdo diz respeito aos movimentos que são possíveis por meio dessas estruturas. Durante estes estudos, aprenderemos também a identificar cada plano, o espaço onde será realizado o movimento e seus respectivos eixos, lembrando que o movimento gira em torno de um eixo. Eu aconselho muito a leitura de um livro muito interessante chamado “Estudando a Cinesiologia Básica Aplicada a Educação Física do autor Demétrius Cavalcanti Brandão”. Este livro é um texto introdutório onde você aprenderá conceitos importantes sobre as interações entre a biologia e a mecânica do movimento humano, o que facilitará um entendimento mais profundo do material que será mostrado. Bons estudos e conte comigo para essa jornada!!!!! 1.1 Introdução à Cinesiologia Sabe quando você está praticando algum tipo de esporte, ou você está assistindo o seu jogo favorito e de repente dá aquela famosa puxada ou “fisgada” atrás da perna ou, se for mais técnico, nos isquiotibiais? A principal causa é a sobrecarga muscular. Durante um chute de bola ou sprint, o grupo muscular anterior da coxa, denominado quadríceps, contrai-se vigorosamente, alongando o joelho e o grupo posterior da coxa um contra o outro. Resistência, destinada BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 8 a modular o movimento. Nesse momento, para não resistir à força dos quadríceps (agonistas), os isquiotibiais (antagonistas) se rompem. Uma boa nutrição e hidratação são muito importantes, mas como a cinesiologia pode ajudar a prevenir esse tipo de lesão? Como o educador físico deve proceder no momento da lesão? Quais músculos constituem os tendões da coxa e o quadríceps da coxa? Após a leitura, faça uma reflexão e entenda como acontece isso e outras lesões. 1.1.1 A história da Cinesiologia O termo Cinesiologia é uma combinação de dois verbos gregos, kinein, que significa mover, e logos, que significa estudo das estruturas organizacionais do corpo. Temos como conhecimento que o pai da cinesiologia foi o Grego Aristóteles (384 - 322 a.C.), e que, segundo documentos, foi o primeiro a estudar e demonstrar o processo de caminhar, processo que mostra o que o movimento de rotação pode significar. Aristóteles tinha como ideais sucessivas analogias com as três leis de Newton; o complexo processo do caminhar, na época de Aristóteles, que se mostrava relevante em termos de importância do centro de gravidade, leis do movimento e alavancagem. Na Grécia, temos relatos de outro cidadão grego de grande importância para o início da cinesiologia, Arquimedes (287- 212 a. C.) em parte com a possibilidade de viagens espaciais, porque alguns recursos deste estudo são usados por astronautas (HAMILL, 2012). O catálogo de Arquimedes é extremamente extenso, com investigações das leis da alavanca, por exemplo, e relativo à determinação do centro de gravidade. Estes estudos, junto com os estudos do som, são denominados de fundamento da mecânica teórica, e ainda hoje é utilizado na ciência dos estudos da anatomia do corpo humano e da cinesiologia. Segundo Knudson, D.V. & Morrison, C.S (2001) Galeno (131 - 201 d. C.), também Romain, um grande estudioso da Cinesiologia, que, com base na observação de gladiadores na Ásia Menor, acumulou vários estudos sobre o movimento do ser humano, tendo por objeto de estudo esses atletas, e por isso é conhecido até hoje como o primeiro médico Cinesiologista da história. No estudo de Galeno intitulado Motu Musculorum, o autor diferencia nervos motores de nervos sensoriais, bem como músculos agonistas e músculos antagonistas. Entre BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 9 outras observações encontradas em sua obra é importante falar dos termos diartrose e sinartrose que são utilizados até recentemente na artrologia (estudos dos conjuntos articulares), ele usou o mecanismo nervoso para alcançar os músculos e os fez se contraírem. Por essas razões em particular, Galeno é considerado como o pai da medicina esportiva e, por meio de seuestudo, o primeiro manual de cinesiologia (HALL, 2005). Figura 1: Claudio Galeno Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f5/Galen_detail.jpg/300px-Galen_detail.jpg Após as colaborações de Galeno, os estudos de cinesiologia permaneceram por cerca de 1000 anos, com o artista, engenheiro e cientista Leonardo da Vinci como o próximo colaborador e entusiasta nesta ciência (1452 - 1519) em relação ao desempenho de a relação entre o centro de gravidade, o equilíbrio e o centro de resistência, tendo sido, segundo os documentos, o primeiro a descrever cientificamente a marcha humana e a registar este trabalho. Cavagna e Kaneko (1977), em seus estudos, alegam que a intenção de Da Vinci no estudo da marcha humana era demonstrar a diversidade dos músculos que são usados neste exercício, bem como mostrar os músculos em seu movimento. Para isso, ele utilizou cordas presas aos esqueletos em pontos específicos de origem e inserção de cada músculo em seu estúdio e, em seguida, executou o movimento de caminhada para demonstrar o músculo afetado, porém a terminologia utilizada por https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f5/Galen_detail.jpg/300px-Galen_detail.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 10 Da Vinci era muito complexa e complicada para aqueles que não entendiam sobre isso, e por esta razão seus relatos somente foram usados mais amplamente 300 anos após sua morte, tendo sido reconhecidos em vida apenas por um pequeno grupo de conhecidos (CAVAGNA; MARGARIA, 1966). Ainda temos notícias das contribuições de Galileu Galilei (1564 - 1643), formado pela Universidade de Pisa, que seguia a filosofia de que a natureza se escreve em símbolos matemáticos, razão pela qual tomou a matemática como aliada para a explicação da física. Galileu, ao falar da aceleração de um corpo em queda livre, garante que a principal característica da velocidade desse movimento não é o peso do corpo, mas a relação entre espaço e tempo, como introdução à metodologia experimental na ciência, o uso de termos matemáticos nos movimentos do corpo humano, e como explicação para a ocorrência desses eventos, impulsionou a consagração da cinesiologia como ciência. Seguindo as indicações de um discípulo de Galileu, Alfonso Borelli (1608 - 1679) foi mais um que utilizou a matemática como ferramenta para explicar os fenômenos físicos humanos. O autor afirmava que o corpo humano tem aspectos idênticos aos das máquinas, baseando-se em aspectos como a quantidade de força exercida por diferentes músculos, bem como a perda de força devido a determinados movimentos desfavoráveis, resistência do ar e resistência da água, alguns dos pontos estudados por Borelli. Seus estudos também são atribuídos à teoria de que os ossos funcionam como alavancas e que os músculos auxiliam nos movimentos de acordo com princípios matemáticos (FORNASARI, 2001). Figura 2: Alfonso Borelli Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8d/Giovanni_Alfonso_Borelli.jpg/300px-Giovanni_Alfonso_Borelli.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/8d/Giovanni_Alfonso_Borelli.jpg/300px-Giovanni_Alfonso_Borelli.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 11 Para os músculos se contraírem, Borelli admitiu que a esta contração teve alguns eventos químicos, mas fantasiosamente afirmou que os nervos são tubos cheios de um tipo de material esponjoso que contém em sua matéria algo que ele chama, assim como os espíritos animais de Galileu, às vezes traduzido como gás nervoso. Segundo ele, o funcionamento desse material era agitado da periferia para o cérebro e produz sensação, e o inverso provoca a produção, preenchimento e aumento da porosidade dos músculos, resultando em turgor (dilatação e inchaço). Segundo Borelli, a reação dessa substância nos músculos com subsequente contração leva a uma espécie de fermentação. Como retrata Fornasari (2001) em seus estudos, Borelli tem um papel importante na história da cinesiologia por uma razão ou consagração específica, por isso ele foi eleito como o fundador e promotor dessa área da fisiologia que vincula os movimentos musculares aos princípios mecânicos e, muitas vezes, ele foi atacado logo após suas apresentações. Entre os críticos, estava Francis Glisson (1597 - 1677), que argumentou que as fibras musculares se contraem em vez de dilatar no ato da flexão, uma afirmação que é demonstrada por Glisson em experimentos pletismográficos (instrumento para avaliar o pulso arterial). O eminente fisiologista Albrecht Von Haller (1708 - 1777) disse que a contratilidade muscular é uma função do músculo que não depende da função neuronal para existir. James Keill (1674 - 1719), um importante cientista na história da cinesiologia, foi o primeiro a lidar com a contagem da quantidade de fibras musculares em certos músculos, e assume que na contração muscular, cada fibra se torna esférica e é responsável pelo levantamento ou empurrando um certo peso (FLOYD, 2000). Charles Darwin (1809 - 1882) apoiou teses já clássicas na comunidade científica a respeito do conhecimento histórico do corpo humano O conceito de Darwin é atualmente conhecido como a teoria da evolução, e isso foi esclarecido tanto em sua apresentação quanto em vários assuntos relacionados à Cinesiologia, originando pesquisas de vários antropólogos que agregaram ainda mais conhecimentos à Cinesiologia, atuando na Cinesiologia, principalmente nos estudos da função muscular do corpo humano. 1.1.1.1. Estudo da Cinesiologia Centra-se na análise dos movimentos do corpo humano de um ponto de vista físico, os movimentos ocorrem no nosso corpo, por ação muscular, mas apenas pelo estudo BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 12 cinesiológico é que conhecemos as forças que atuam no nosso corpo. O estudo cobre a estrutura esquelética e muscular. Os ossos têm tamanhos e formas diferentes, principalmente nas articulações, que promovem ou restringem os movimentos. Os músculos variam em tamanho, forma e estrutura de uma parte do corpo para outra. O corpo humano apresenta mais de 600 músculos (NETTER, 2000). Orientação do corpo humano Definir os movimentos do corpo humano é, muitas vezes, muito complexo, pois podem ser realizados em diferentes direções. Portanto, ao estudar os movimentos dos principais segmentos do corpo humano, é necessário estabelecer um ponto referências e conhecê-las. Algumas noções de orientação Posição anatômica: É uma posição em pé com os pés ligeiramente afastados e os braços relaxados ao longo do corpo, as palmas das mãos voltadas para a frente (vide Figura 3). Posição fundamental ou posição anatômica relaxada: É a posição anatômica exceto para os braços, que estão mais relaxados ao longo do corpo com as palmas voltadas para o tronco (vide Figura 4). Figura 3: Posição anatômica Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Directional_Terms.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 13 Figura 4: Posição fundamental Fonte: https://pixabay.com/pt/illustrations/f%c3%aamea-de-p%c3%a9-pessoas-estilo-de-vida-1510253/ Centro de gravidade Ponto onde se concentra todo o peso do corpo, gerando, assim, um equilíbrio de todas as partes, sendo o ponto de intersecção dos três planos: sagital, frontal e transversal. Sua posição dependerá da estrutura anatômica do indivíduo, mas geralmente nas mulheres é mais fraco do que nos homens, mas por engano é encontrado a cerca de 4 centímetros da frente da primeira vértebra sacral (vide Figura 5). Linha de gravidade Linha vertical que atravessa o centro de gravidade, a sua posição só será possível dada a posição do centro de gravidade. https://pixabay.com/pt/illustrations/f%c3%aamea-de-p%c3%a9-pessoas-estilo-de-vida-1510253/BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 14 Figura 5: Centro de gravidade do corpo humano Fonte: https://www.pexels.com/pt-br/foto/adulto-descalco-pe-descalco-cabelo-loiro-9558785/ Planos de orientação do corpo Correspondem às dimensões espaciais em que ocorre o movimento (vide Figura 6). Ver as seguintes categorias: Plano sagital: Cruza o corpo de frente para trás, dividindo-o em duas metades, direita e esquerda. Plano frontal: Também conhecido como plano coronal, atravessa o corpo de lado a lado, em um caminho paralelo à sutura coronal do crânio, dividindo o corpo em duas metades, anterior e posterior. Centro de Gravidade BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 15 Plano transversal: também recebe o nome de horizontal, seu corte é horizontal e atravessa o corpo em dois, dividindo-o na parte superior e inferior. Figura 6: Planos e eixos anatômicos Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Human_anatomy_planes-ES.png Eixos de movimento do corpo Correspondem às linhas perpendiculares que cruzam os planos anatômicos no centro do movimento (Figura 6). Eles são classificados como: Eixo bilateral: estende-se horizontalmente de lado a lado, perpendicular ao plano sagital, permitindo movimentos de flexão e extensão, também conhecido como crâniopodálico, transversal ou horizontal. Exemplo: articulação do ombro. Eixo ântero-posterior: estende-se da frente para trás, perpendicular ao plano frontal, permite movimentos de abdução e adução pode ser denominado eixo sagital. Exemplo: articulação do ombro e quadril. https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Human_anatomy_planes-ES.png BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 16 Eixo vertical: estende-se de cima para baixo, perpendicular ao solo e plano transversal, permite movimentos de rotação lateral e rotação medial Exemplo: articulação do cotovelo. Movimentos fundamentais: • Plano sagital • Flexão: há diminuição do ângulo da articulação. Podemos ter como exemplo a inclinação da cabeça para frente. • Extensão: movimento de retorno em flexão. • Hiperflexão: refere-se apenas ao movimento do braço ao flexioná-lo além da vertical. • Hiperextensão: movimento contínuo de extensão, no braço pode ser visto quando a extensão é estendida além do corpo. • Eixo Longitudinal • Eixo Sagital • Eixo Transversal • Plano Frontal • Abdução: movimento que ocorre lateralmente, longe da linha média do corpo, é um movimento de elevação lateral, termo usado para descrever os movimentos laterais do braço para longe do corpo. • Adução: Movimento que ocorre lateralmente, uma aproximação da linha média do corpo, levando em consideração a posição anatômica do membro em questão. • Flexão lateral: movimento de flexão lateral da cabeça, tronco ou outro membro (vide movimentos na Figura 7). • Hiperabdução: Este termo é usado ao realizar uma abdução além da vertical. • Plano transversal. • Rotação esquerda e direita: aplica-se a algumas articulações. Neste movimento, a frente gira respectivamente para o lado oposto. • Rotação medial: move a face anterior de um membro para mais perto do plano médio. • Rotação lateral: move a face frontal para longe do plano médio. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 17 • Pronação: movimento do antebraço e da mão, o raio gira medialmente em torno de seu eixo longitudinal de modo que a palma da mão fique voltada para trás. • Supinação: movimento do antebraço e da mão, rádio lateralmente em torno de seu eixo longitudinal de forma que a palma da mão fique voltada para frente (vide movimentos na Figura 8). Figura 7: Flexão, extensão, abdução e adução Fonte: https://www.researchgate.net/figure/Figura-9-Movimentos-articulares-anatomicos-no-plano-sagital-de-extensao-e-flexao-a-e-no_fig7_255663342 Figura 8: Movimentos supinação e pronação Fonte: https://www.researchgate.net/figure/Figura-1-Movimentos-rotacionais-de-pronacao-e-supinacao-do-antebraco_fig6_233953248 ANOTE ISSO A posição anatômica é uma posição de referência, que dá sentido aos termos direcionais usados na descrição das partes e regiões do corpo. Discussões sobre o corpo, a forma como ele se move, sua postura ou a relação entre uma área e outra que assumem que o corpo como um todo está em uma posição específica denominada Assim, os anatomistas, quando escrevem seus textos, referem-se ao objeto da descrição considerando o indivíduo como se ainda estivesse na posição padronizada. O corpo encontra-se em posição ereta (em pé ou bípede) com os membros superiores estendidos para os lados do tronco e as palmas das mãos voltadas para frente, cabeça e pés também apontados para frente e voltados para o horizonte. https://www.researchgate.net/figure/Figura-9-Movimentos-articulares-anatomicos-no-plano-sagital-de-extensao-e-flexao-a-e-no_fig7_255663342 https://www.researchgate.net/figure/Figura-1-Movimentos-rotacionais-de-pronacao-e-supinacao-do-antebraco_fig6_233953248%20acessado%20dia%2001/12/2021%20as%2011:37 BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 18 CAPÍTULO 2 ESTRUTURA E AÇÃO DO MÚSCULO ESTRIADO, TIPOS DE CONTRAÇÕES MUSCULARES Todas as estruturas do corpo humano têm uma funcionalidade estabelecida e em constante evolução dos nossos ancestrais, que se moviam sobre quatro apoios, tinham uma função específica para mover a coluna quando mudaram para a posição bípede. Neste capítulo, trataremos das estruturas ósseas, musculares e articulares e suas respectivas sinergias que influenciam o movimento simples ou complexo que podemos realizar. Também falaremos a importância dos músculos, que constituem o maior sistema de órgãos do corpo humano, responsáveis pela geração de calor e energia para todo o corpo, assim como dos ossos que, juntos, constituem o esqueleto com as suas funções: apoio, suporte e proteção de órgãos. Os músculos e as articulações diretamente responsáveis por muitos de nossos movimentos são nosso objeto de estudo nesta unidade. Também será necessário compreender as relações entre os segmentos e suas articulações e, paralelamente, os movimentos que são executados e a cadeia de interdependência das ações existentes entre eles. Procure observar a relação apresentada entre a mecânica funcional das estruturas musculares que constituem o pivô central desta unidade, realizando os movimentos citados no texto para uma assimilação sequencial de todo o processo que envolve a ação motora enfatizada. Observe que as tabelas e figuras ilustrativas podem fornecer excelente ajuda para os primeiros movimentos que precisam ser executados. Observe, também, a partir desta leitura cada movimento realizado pelo corpo humano, esportivo ou não, simples ou complexo, observando cada segmento do corpo em movimento, procurando evidenciar as partes ósseas envolvidas, as articulações com as estruturas girando ao seu redor e os grupos musculares envolvidos no movimento. E se você começou agora, levante- se da cadeira e faça qualquer exercício ou atividade física, sente-se novamente e liste pelo menos 4 estruturas que estiveram envolvidas no movimento que você realizou. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 19 Vamos dividir por segmentos e desde já bons estudos! 2.1 Os movimentos do cíngulo escapular O cíngulo escapular é uma estrutura extremamente instável (KAPANDJI, 2000) principalmente porque não existe conexão óssea entre as escápulas; sua estabilidade e qualquer esforço exercido sobre ela serão transferidos para alguam estrutura como a coluna vertebral, exclusivamente pela musculatura que constitui a região da clavícula e o manúbrio (estrutura acima do esterno) , comodemonstrado na Figura 1. Figura 1: Cíngulo escapular Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Pectoral_girdle_front_diagram_pt.svg Essa arquitetura da cintura escapular é resultado de adaptações que o homem sofreu há milhares de anos durante sua evolução, esta arquitetura possui grande mobilidade e permite a execução de movimentos complexos e precisos. É importante salientar que os movimentos do cíngulo escapular são geralmente identificados pelos seus movimentos realizados principalmente pela escápula, pois a clavícula é responsável por deslocar a posição da escápula em relação à parede torácica. Vejamos um exemplo prático: quando movimentamos o braço, a escápula se posiciona para facilitar seu movimento, colocando uma estrutura como a cavidade glenoidal na melhor posição para acomodar a cabeça do úmero (FERNANDES, 2002). A tabela demonstrada a seguir mostra os músculos que atuam neste cíngulo escapular e os movimentos que eles realizam; onde um músculo será considerado o motor primário (MP) quando for o executor primário do movimento indicado; quando o músculo auxiliar fizer um movimento, será chamado de acessório (MA). https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Pectoral_girdle_front_diagram_pt.svg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 20 GRUPOS MUSCULARES ELEVAÇÃO DEPRESSÃO ABDUÇÃO ADUÇÃO ROTADOR SUPERIOR ROTADOR INFERIOR SUBCLÁVIO ACESSÓRIO PEITORAL MENOR MP MP MP SERRÁTIL MP MP TRAPÉZIO I MP TRAPÉZIO II MP ACESSÓRIO MP TRAPÉZIO III MP TRAPÉZIO IV MP ACESSÓRIO MP ELEVADO DA ESCÁPULA MP ROMBÓIDE MP MP MP Tabela 1- Músculos atuadores do cíngulo escapular Fonte: o autor. Vamos agora examinar a localização, origem, inserção e ação de cada um dos músculos mostrados na Tabela 1. Este é um conhecimento fundamental para a compreensão cinesiológica do movimento humano. Subclávio Este é um pequeno músculo que está localizado abaixo da clavícula, tem como origem a face superior da 1ª costela e a sua inserção está ao longo da parte central da face inferior da clavícula. A Figura 2 mostra a localização do próprio Figura 2: Músculo subclávio Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Gray411.png BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 21 Podemos dizer que sua principal ação é puxar a clavícula medialmente, prendendo-a ao esterno. MÚSCULOS PEITORAIS E ADJACENTES O peitoral maior tem origem na borda anterior da clavícula, do esterno e das cartilagens das seis primeiras costelas (Figura 3). Figura 3: Músculo peitoral maior Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6c/Pectoralis_major.png/375px-Pectoralis_major.png Sua inserção ocorre na borda externa da goteira bicepital (sendo seu tendão plano) do úmero. A região da parte clavicular é responsável pela flexão do ombro, facilitando também a abdução deste segmento (ombro). Na adução horizontal, as porções esternal e clavicular atuam em conjunto, sendo, portanto, um movimento importante para o reforço muscular geral e requerem muita força. Peitoral maior O peitoral maior pode ser considerado um pequeno músculo localizado na parte superior do tórax, sob o peitoral menor, tem sua origem na 3ª, 4ª e 5ª costelas e sua inserção no final do processo coracóide (um tipo de acidente ósseo do úmero). Tem como sua principal ação atuar como motor primário (MP) na abdução e na rotação descendente da escápula, atua também na ajudando o sistema respiratório com a respiração profunda e a respiração forçada. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 22 Serrátil O Serrátil apresenta um formato serrilhado (daí provém o nome serrátil) e está localizado abaixo da área da axila (Figura 4). Figura 4: Músculo serrátil Fonte: https: //upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c6/Serratus_anterior.png/375px-Serratus_anterior.png Tem como sua origem a superfície externa e lateral das primeiras oito ou nove costelas e sua inserção na superfície anterior da borda medial da escápula, do ângulo superior para o inferior (parte inferior), além de ajudar o sistema respiratório na respiração. MÚSCULOS DORSAIS E ADJACENTES Trapézio O trapézio pode ser considerado um grande músculo localizado na parte superior das costas que este possui quatro unidades funcionais, comumente chamadas de porções (Figura 5). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 23 Figura 5: Músculo trapézio Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/95/Gray409.png/375px-Gray409.png Alguns cinesiologistas consideram essas porções como unidades funcionais e musculares independentes, são elas: Porção 1: composta por fibras que se originam na base do crânio e descem até a porção distal da clavícula. Porção 2: Composto por fibras musculares que se estendem dos ligamentos no pescoço até o acrômio. Porção 3: A mais poderosa das porções trapezoidais é composta por fibras provenientes da 7ª vértebra cervical e as primeiras três fibras torácicas que se inserem na espinha da escápula. Porção 4: composta por fibras originárias das vértebras torácicas inferiores e inseridas na raque da escápula. Porém, visto do ponto anatômico, essas quatro porções constituem um único músculo originado da base do crânio e dos processos espinhosos da 7ª vértebra cervical até a 12ª vértebra torácica. terço lateral da clavícula; acrômio e espinha escapular. As ações realizadas pelo trapézio são: a elevação da escápula pelas fibras superiores (porções 1 e 2); a retração escapular e adução produzida pelas fibras intermediárias (porções 2 e 3) e as fibras inferiores (porções 3 e 4) que neste caso as abaixam. Quando as porções superior e inferior atuam juntas, a rotação da escápula é realizada. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 24 Levantador da escápula Este é um pequeno músculo localizado sob a parte superior do trapézio (Figura 6) que tem origem no processo transverso da 4ª ou 5ª primeira vértebra cervical. Figura 6: Músculo levantador da escápula Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/95/Gray409.png/375px-Gray409.png Tem como inserção na borda medial da escápula até o ângulo superior da escápula. Como o nome sugere, sua principal função é realizar a elevação da escápula e manter a postura natural do indivíduo.l BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 25 Romboide O músculo rombóide tem a sua localização abaixo da parte média do trapézio (Figura 7) e tem a sua origem nos processos espinhosos da 7ª vértebra cervical até a 5ª vértebra torácica. Figura 7: Romboide Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/95/Gray409.png/375px-Gray409.png O rombóide se encaixa na borda medial da escápula, da coluna até o ângulo inferior. Sua principal ação é realizar a adução do ângulo inferior da escápula (ou seja, gira a escápula para baixo, em direção à coluna). Limitando a rotação escapular ajudando a posicionar a cavidade glenoidal. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 26 Movimento do ombro e adjacentes O ombro é constituído pela junção do úmero com a cavidade glenoidal da escápula (articulação do ombro) (Figura 8) e é a articulação onde existe uma grande mobilidae do corpo humano. Figura 8: Articulação do ombro Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Gray326.png A articulação do ombro é parcialmente protegida e estabilizada pelo acrômio, pelo processo coracóide, e pelos ligamentos coracoacromial, coracoumeral e glenoumeral, que juntos com os tendões musculares que o atravessam, contribuem para sua funcionalidade e sua movimentação (KAPANDJI, 2000). A Tabela2 mostra os músculos e movimentos ocorridos no ombro. Lembrando que o Motor Primário (MP) se refere à ação principal do músculo e acessório quando auxilia no movimento indicado. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 27 GRUPO MUSCULAR FLEXÃO EXTENSÃO ABDUÇÃO ADUÇÃO ROTAÇÃO INTERNA ROTAÇÃO EXTERNA FLEXÃO HORIZONTAL EXTENSÃO HORIZONTAL Deltoide anterior MP Acessório Acessório MP Deltoide médio MP MP Deltoide posterior Acessório Acessório MP Supraespinhal MP Acessório Peitoral (clavícula) MP Acessório Acessório MP Peitoral (externo) MP MP Acessório MP Coracobraquial Acessório Acessório Acessório Acessório MP Subescapular Acessório Acessório Acessório MP Acessório Grande dorsal MP MP Acessório Acessório Redondo maior MP MP MP Acessório Infraespinhal MP MP Redondo menor MP MP Bíceps longo Acessório Bíceps curto Acessório Acessório Acessório Acessório Tríceps longo Acessório Acessório Tabela 2 - Movimentos e músculos da articulação do ombro Fonte. Desenvolvida pelo próprio autor Deltóide O músculo deltóide possui três partes, sendo estas divididas em anterior, média e posterior (Figura 9). Figura 9: Músculo Deltoide Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Gray410.png BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 28 A inserção do deltóide ocorre na tuberosidade do úmero (um acidente ósseo), próximo a parte medial. Suas três partes têm ações muito precisas; a parte anterior é responsável pela flexão e flexão horizontal do ombro e auxilia na rotação interna e abdução. A parte central realiza abdução e abdução horizontal. A parte posterior é responsável pela abdução horizontal, promovendo extensão e rotação externa do ombro. O deltóide é considerado um importante músculo estabilizador articular, atinge seus potenciais máximos de ação em ângulos superiores a 90° graus. Qualquer perda de função de qualquer parte do deltóide irá interferir nas atividades diárias do indivíduo. Por exemplo, a perda da porção posterior impede o posicionamento da mão na região lombar e a perda da porção anterior torna difícil posicionar a mão na altura do rosto (NETTER, 2000). Supraespinhal A supraespinhal (ou supraespinal) está localizado sob a porção 2 do trapézio, ocupando a fossa supraespinhal (Figura 10), e tem sua origem na fossa supraespinhal. Figura 10: Músculo Supraespinhal Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c4/Gray810.png Sua inserção está localizada no grande tubérculo do úmero (um tipo de acidente ósseo do úmero) e sua principal ação é a abdução do ombro, promovendo também uma rotação externa. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 29 Coracobraquial O músculo coracobraquial tem sua origem no processo coracóide da escápula (Figura 11) e sua inserção ocorre na parte ântero-medial do úmero Figura 11: Músculo Coracobraquial Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Coracobrachialis.png Sua principal ação é a adução horizontal do ombro, além de auxiliar na flexão. O coracobraquial também é um estabilizador do complexo articular do ombro. Grande dorsal (Latíssimo dorso) O músculo grande dorsal ou latíssimo dorso, tem sua origem nos processos espinhosos das seis vértebras torácicas inferiores e todas as vértebras lombares, a crista ilíaca e as três costelas inferiores do sulco intertubercular do úmero (Figura 12). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 30 Figura 12: Grande dorsal Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/95/Gray409.png/375px-Gray409.png Os músculos do grande dorsal atuam como motor primário na adução, extensão e hiperextensão do ombro, auxiliando na abdução horizontal e rotação interna. Redondo Maior O redondo maior é um músculo que tem sua origem no canto inferior da escápula, e tem sua inserção no sulco do bíceps do úmero (um tipo de acidente ósseo (Figura 13). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 31 Figura 13: Músculo redondo maior Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Arm_muscles_back_numbers.png Quanto à sua ação, é o principal músculo motor da adução, extensão e rotação interna do ombro. É também um estabilizador articular quando o indivíduo segura um objeto. Alguns cinesiologistas o consideram como um músculo auxiliar dos músculos grandes dorsais (FORNASARI, 2001). Redondo Menor e Infraespinal A origem do Redondo Menor é a superfície costal da borda lateral da escápula e a origem do Infraespinal é a fossa Infra espinhosa. Ambos são inseridos no tubérculo principal do úmero (um tipo de acidente ósseo do úmero) (Figura 14). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 32 Figura 14: Músculo Redondo Menor e infraespinal Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Arm_muscles_back_numbers.png O redondo menor tem sua localização na parte posterior da escápula e possui as mesmas ações de rotação externa do ombro e execução de sua extensão horizontal. Subescapular O subescapular está localizado próximo à parede torácica, tem sua origem na superfície costal da escápula e se insere no pequeno tubérculo do úmero (Figura 15). Figura 15: Músculo Subescapular Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Gray411.png BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 33 A principal ação do músculo subescapular é ser o principal motor da rotação interna do ombro. É este é também um importante músculo estabilizador do ombro, promovendo a integridade das articulações (HASCH; BURKE 2003). Manguito rotador O manguito rotador é um conjunto de tendões musculares que comprimem (ou seguram) a cabeça do úmero na cavidade glenoidal, aumentando a estabilidade do ombro (Figura 16). Figura 16: Manguito rotador Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/78/Shoulder_joint_back-pt.svg/1024px-Shoulder_joint_back-pt.svg.png COTOVELO E ARTICULAÇÃO RADIOULNAR E SEUS MOVIMENTOS O cotovelo tem uma amplitude em média de 150 graus, tendo uma limitação na flexão pela massa muscular e na extensão, a limitação se deve ao contato entre o uma estrutura que existe na ulna chamada de olécrano e o úmero (NEUMANN, 2011). A seguir poderemos ver e analisar as estruturas, origem e inserção. Veja os grupos musculares e seus respectivos movimentos na tabela 3 – Movimentos e músculos do cotovelo BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 34 Grupos musculares Flexão Extensão Pronação Supinação Bíceps braquial MP Acessório Braquial MP Braquiorradial MP Acessório Acessório Pronador redondo Acessório Acessório Pronador quadrado MP Tríceps braquial MP Ancôneo Acessório Acessório Supinador MP Flexores do carpo Acessório Acessório Palmar longo Acessório Acessório Extensores do carpo Acessório Acessório Extensores dos dedos Extensor longo polegar Acessório Abdutor longo polegar Acessório Tabela 3 – Movimentos e músculos do cotovelo Fonte: Desenvolvido pelo autor 2.1.1 Músculos dos membros superiores (MMSS) Tríceps braquial Este é um músculo bi-articular importante que tem três origens: a parte longa (na escápula); a parte lateral (do caule ao tubérculo grande); e a parte medial (espinha inferior do úmero). Sua inserção é por meio de um único tendão no olécrano da ulna (Figura 17). Figura 17: Músculo Tríceps braquial Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Triceps_brachii.png BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 35 Sua ação é o principal motivador da extensão do cotovelo. Ancôneo O ancôneo é um pequeno músculo e temorigem no epicôndilo lateral do úmero e se insere no olécrano da ulna e no 1/4 proximal da superfície posterior da diáfise da ulna (Figura 18). Figura 18: Músculo Ancôneo Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Musculusanconeus2.png Sua ação é a de extensor de cotovelo, além de participar da pronação. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Musculusanconeus2.png BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 36 Bíceps braquial O bíceps braquial é um músculo biarticular importante, o bíceps braquial tem duas origens, sua porção longa começa na parte superior da cavidade glenoidal; e a extremidade curta, por sua vez, surge do processo coracóide da escápula (Figura 19) Figura 19: Músculo Bíceps braquial Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Biceps_brachii.png Sua inserção está localizada na tuberosidade do rádio. Na articulação do cotovelo, sua principal ação é a flexão, porém, na articulação rádio-ulnar auxilia na supinação. ANOTE ISSO Antagonista é uma classificação de um músculo cuja contração é oposta à causada por um músculo agonista, ou seja, o primeiro relaxa enquanto o último flexiona. Um exemplo de músculo antagonista é o tríceps braquial, localizado na parte de trás do braço e estendendo o braço, o agonista é o tríceps; isto se dá em todos os músculos do corpo humano. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 37 Braquiorradial O músculo braquiorradial tem sua origem na crista supracondilar do úmero e no septo lateral, sua inserção é no processo estilóide do rádio (Figura 20). Figura 20: Músculo Braquiorradial Fonte: https://www.kenhub.com/pt/library/anatomia/musculos-radiais-do-antebraco Sua principal ação é a flexão do cotovelo, além de auxiliar na supinação. Braquial Este músculo está localizado abaixo do bíceps braquial e tem origem no terço médio do úmero e sua inserção na tuberosidade da ulna (Figura 21). https://www.kenhub.com/pt/library/anatomia/musculos-radiais-do-antebraco BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 38 Figura 21: Músculo Braquial Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Brachialis.png Sua principal ação é a flexão do cotovelo. Pronador redondo Localizado sob o braquiorradial, o pronador redondo tem origem do epicôndilo medial do úmero e do processo coronóide da ulna (Figura 22) e está inserido na face central lateral do rádio. Figura 22: Músculo Pronador redondo Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Pronator-teres.png BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 39 Sua ação é auxiliar na pronação da articulação rádio-ulnar e na flexão da articulação do cotovelo. Pronador quadrado Este músculo tem origem na parte anterior distal da ulna e sua inserção na parte anterior distal do rádio (Figura 23). Figura 23: Músculo pronador quadrado Fonte: https://www.kenhub.com/pt/library/anatomia/musculo-pronador-quadrado Supinator O supinador tem sua origem no epicôndilo lateral do úmero e na crista supinadora ulnar, sua inserção está localizada no terço lateral proximal do rádio. ANOTE ISSO O cotovelo, embora seja uma articulação estável, apresenta um alto risco de lesões devido à sua alta mobilidade e alavancas poderosas. A utilização de dispositivos (raquetes, tacos, malas pesadas, entre outros) aumenta os movimentos ou pares mecânicos na junta. Para minimizar o risco, é importante evitar alto estresse (repetitivo e alto). https://www.kenhub.com/pt/library/anatomia/musculo-pronador-quadrado BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 40 Movimentos do punho e da mão A mão humana é capaz de realizar movimentos com grande precisão e velocidade, além de movimentos finos e grosseiros, é composta por vinte e sete ossos e trinta e três músculos unidos por mais de vinte articulações que atestam sua complexidade anatômica. Ao longo de milhões de anos, a mão passou por várias adaptações, sendo a mais importante a capacidade de posicionar o polegar em oposição aos outros dedos, milhões de anos depois, surgindo a escrita (MIRANDA, 2000). A Figura 24, mostra os ossos da mão e seu nome comum, observa que o polegar não tem falange medial e os demais dedos têm três falanges (proximal, média e distal). Figura 24: Ossos da mão Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e5/Gray220.png/375px-Gray220.png Principais músculos que agem na articulação do punho Os principais músculos que agem no punho (complexo articular entre o rádio, ulna e ossos do carpo) são os flexores e extensores do punho e muitos destes também agem nos punhos: carpo, metacarpo, falange e articulações interfalangianas. https://www.kenhub.com/pt/library/anatomia/ossos-do-carpo%20acessado%20dia%2002/12/2021%20as%2014:40 BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 41 As principais funções dos músculos extensores do punho são estabilizar e posicionar o punho nos movimentos que envolvem os dedos, com ênfase no movimento de fechamento das mãos (SOBOTTA, 2000). A Tabela 4 mostra os músculos do punho e os movimentos que eles realizam, lembre-se que os Motores Primários (MP) são os mais importantes. Grupos musculares Flexão Extensão Abdução Adução Flexor radial do carpo MP MP Flexor ulnar do carpo MP MP Palma longo Extensor radial longo do carpo MP MP Extensor radial curto do carpo MP MP Extensor ulnar do carpo MP MP Flexor profundo dos dedos Acessório Flexor superficial dos dedos Acessório Extensor dos dedos Acessório Extensor do índex Acessório Extensor do dedo mínimo Acessório Flexor longo do polegar Acessório Acessório Tabela 4 – Músculos do punho e seus possíveis movimentos Fonte: Desenvolvido pelo autor A partir de agora veremos a localização, origem e inserção dos principais músculos que atuam na articulação do punho e da mão, descrevendo sua ação. Flexor radial do carpo O flexor radial do carpo tem sua localização na parte anterior proximal do antebraço, e tem sua origem no epicôndilo do úmero, este músculo se insere na face anterior do segundo osso metacarpo, (A figura 25 mostra o flexor radial do carpo e o flexor ulnar do carpo respectivamente), BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 42 Figura 25: Músculo Flexor radial e flexor ulnar do carpo Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Flexor_carpi_ulnaris.png Figura 26: Músculo do punho e mão Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5f/Gray418.png/375px-Gray418.png BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 43 Flexor ulnar do carpo O flexor ulnar do carpo tem sua localização na parte medial do antebraço (Figura 26), tem sua origem no epicôndilo medial do úmero e tem a função primária de flexionar o punho realizando a adução. Extensor carpo radial longo Localizado atrás do músculo braquioradial (Figura 26), tem sua origem na crista supracondilar lateral do úmero e sua inserção na parte dorsal do 2º metacarpo, também participa da abdução do mesmo punho. Extensor carpo ulnar Localizado na superfície ulnar do antebraço, tem sua origem no epicôndilo lateral do úmero. Tem sua inserção na parte posterior do quinto metacarpo. É um extensor de punho por excelência, mas também participa da adução da mão. Principais músculos atuantes na articulação metacarpofalangiana É importante ressaltar que optamos por destacar apenas os principais músculos atuantes na articulação metacarpofalangiana, pois do ponto de vista dos conteúdos básicos da Cinesiologia para a educação física, somos mais interessados nos músculos responsáveis pelomovimento locomotor do corpo humano. Flexor superficial dos dedos Localizado na face anterior do antebraço e abaixo do palmar longo (Figura 26), origina-se no epicôndilo medial do úmero e no processo coronoide da ulna aos lados das falanges médias dos dedos (exceto o polegar). Como o nome sugere, sua principal função é flexionar as falanges proximal e distal, além de auxiliar na flexão do punho. Flexor longo do polegar Músculo presente em seres humanos e não encontrado em alguns primatas o que reforça a tese de que é o resultado de um processo de evolução do homem. Tem origem na face ântero-medial do rádio e na membrana interóssea. E sua inserção ocorre na parte anterior proximal da falange distal do polegar. Sua principal ação é a flexão da falange distal, bem como a flexão e adução do metacarpo e do punho. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 44 Oponente do polegar O oponente do polegar tem origem no osso trapézio e no ligamento transverso do carpo, e sua inserção está localizada na parte medial e radial do osso metacarpo. Executa um movimento circular parcial do metacarpo do polegar, denominado por alguns cinesiologistas como opositor. Este movimento permite que a extremidade distal do polegar toque a extremidade distal dos outros quatro dedos. A oposição do polegar é talvez a função mais importante da mão, pois combina flexão, abdução e rotação do polegar com outros músculos como o flexor curto do polegar e o abdutor do polegar, que também auxiliam nessa função. Extensor de dedo Localizado na parte posterior do antebraço e originando-se do epicôndilo lateral do úmero. Sua inserção está localizada na superfície dorsal da falange proximal e na superfície dorsal da falange proximal. Como o nome sugere, a principal função é estender a falange proximal, bem como ajudar a estender o punho. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 45 CAPÍTULO 3 COLUNA VERTEBRAL E SEUS MOVIMENTOS O estudo da biomecânica espinhal é uma das bases para a compreensão do tripé diagnóstico das doenças da coluna. Os conceitos aqui apresentados visam esclarecer os aspectos biomecânicos envolvidos na estabilidade da unidade vertebral. A primeira descrição da biomecânica da coluna vertebral é atribuída a Giovanni Alfonso Borelli no capítulo XII de sua obra “De Motu Animalium”, em 1680, chamado de iatrofísica, ou seja, física aplicada à medicina e cirurgia, e este trabalho rendeu-lhe o título de “pai da biomecânica vertebral”. Figura 1: Motu Animalium Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0c/Borelli_-_Motu_Animalium.jpg/390px-Borelli_-_Motu_Animalium.jpg A biomecânica é o nome dado às consequências da interação da anatomia com as forças e movimentos de um segmento e limites fisiológicos, mantendo assim sua estabilidade. A presença de curvas lordóticas e cifóticas exerce importante efeito como estabilizador da coluna sob cargas compressivas Segundo Marras (2011), o conceito de estabilidade da coluna é extremamente importante e pode estar diretamente relacionado a certas condições. Fisicamente, uma estrutura é instável quando não está em seu estado de equilíbrio; na coluna vertebral, esse equilíbrio é mantido por elementos estabilizadores (músculos, ligamentos e tecidos moles) e pela geometria óssea, a função será alterada. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0c/Borelli_-_Motu_Animalium.jpg/390px-Borelli_-_Motu_Animalium.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 46 ANOTE ISSO A estabilidade de qualquer sistema de coluna depende da característica de fixação das extremidades e da forma inicial da coluna. 3.1 Movimentos da coluna vertebral A coluna vertebral (Figura 2) é constituída de 33 vértebras, sendo estas: 7 vértebras cervicais, classificadas com a letra C; 12 vértebras torácicas, classificadas com a letra T; 5 vértebras lombares, classificadas com a letra L e 5 vértebras que são unidas ou fundidas, formando o sacro e as “presas” a ele, quatro vértebras inferiores que constituem o cóccix (WIRHED, 1986). A contração bilateral do quadrado lombar puxa a cavidade torácica em direção à pelve ou estende a coluna vertebral; a contração unilateral inclina a coluna lateralmente para o lado que está sendo contraído Figura 2: Constituição da coluna vertebral Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cc/Spinal_column_curvature-pt.svg/270px-Spinal_column_curvature-pt.svg.png Acima dos ossos do sacro, a coluna vertebral tem uma certta flexibilidade e graças a esta flexibilidade tem diferentes níveis de possíveis movimentos que a coluna vertebral pode realizar. Abaixo (Figura 3), temos a diferença das vértebras cervical, torácica e lombar, quanto a seu formato e aspecto. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 47 Figura 3: Cervical Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Gray89.png Figura 4: Torácica Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Gray82.png Figura 5: Lombar Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Gray93.png https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Gray89.png https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Gray82.png BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 48 Podemos observar que as vértebras lombares têm áreas maiores, tal fato é explicado principalmente pelo peso maior que deve ser apoiado por vértebras inferiores, por exemplo, sabemos que cerca de 80% do peso do indivíduo é suportado pela vértebra L5. ISTO ACONTECE NA PRÁTICA As vértebras têm diferentes níveis de mobilidade dependendo de sua posição, por exemplo, a caixa torácica flexiona levemente para evitar a compressão de órgãos vitais como o pulmão e o coração, enquanto a flexão da coluna em L5-S1 é de 20 graus. destacado é que a flexão da coluna é diferente da flexão do quadril (este último tem uma inclinação pélvica anterior e o efeito de soma da flexão da coluna), então quando um indivíduo flexiona o tronco para frente, a amplitude de movimento realizada depende dos aspectos articulares entre as vértebras, na tensão dos ligamentos que os conectam, e na tensão da musculatura erétil da coluna vertebral (Figura 6). Figura 6: Movimentos da coluna vertebral Fonte: https://www.researchgate.net/figure/Figura-30-A-posicao-ortostatica-B-flexao-do-quadril-C-flexao-do-tronco_fig3_303719192 Observe que na Figura 6 a flexão do tronco (C) este é o resultado da flexão do quadril (B) e da flexão de múltiplas vértebras (C para B na Figura 6). Quando esse movimento continua atrás da posição anatômica (A), é chamado de hiperextensão vertebral. A rotação ao longo do eixo longitudinal é máxima nas vértebras torácicas e mínima nas vértebras lombares principalmente porque seus processos articulares limitam os movimentos, os termos rotação direita e rotação esquerda são comumente usados nestes tipos de movimento.. De acordo com os estudos de Nachemson e Morris (1964), quando o tronco é fletido, os discos intervertebrais são comprimidos, principalmente no lado onde ocorre a flexão, o que provoca um aumento das forças que atuam sobre o anel fibroso e em função da seu tamanho e da integridade estrutural, indicando que uma hérnia discal pode ocorrer. Portanto, é importante que o profissional de educação física oriente seus alunos, principalmente os idosos, a realizarem os movimentos da coluna com cuidado e, preferencialmente, em baixa velocidade. https://www.researchgate.net/figure/Figura-30-A-posicao-ortostatica-B-flexao-do-quadril-C-flexao-do-tronco_fig3_303719192 BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 49 ANOTE ISSO A pressão intradiscal é geralmente maior na posição sentada, sem apoio, doque em pé devido à ação do músculo psoas maior, que tem uma influência estabilizadora na coluna lombar e, ao mesmo tempo, um efeito compressivo, este músculo flexiona a articulação do quadril Músculos que agem na coluna A maioria dos músculos que agem na coluna existe em pares simétricos, mas podem agir separadamente uns dos outros. A Tabela 1 mostra os músculos flexores e extensores da coluna. FUNÇÃO GRUPOS MUSCULARES FLEXORES Reto abdominal Oblíquo externo Oblíquo interno Esternocleidomastoideo Escalenos Reto maior do pescoço Reto maior da cabeça Reto lateral da cabeça Psoas EXTENSORES Inter transversais Interespinhais Rotadores Multífido Semiespinhal torácico Semiespinhal do pescoço Semiespinhal da cabeça Iliocostal lombar Iliocostal cervical Longo do tórax Longo do pescoço Longo da cabeça Espinhal do tórax Espinhal do pescoço Esplênio do pescoço Esplênio da cabeça Suboccipitais Tabela 1 – Músculos flexores e extensores da coluna Fonte: Desenvolvido pelo autor BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 50 Uma simples olhada na Tabela 1 nos permite entender os aspectos importantes dos músculos que atuam na coluna. O número de extensores é muito maior do que o número de flexores da coluna. A ação da gravidade para baixo ajuda o movimento. Para realizar o movimento reverso, temos que superar a força gravitacional. Principais músculos responsáveis pela estabilidade da coluna A força exercida pelos músculos que estabilizam a coluna para frente, ou seja: reto abdominal, oblíquo externo, oblíquo interno e psoas, comprometem a estabilidade da coluna resultante em postura postural significativa. desvios como hiperlordose, hipercifose e escoliose. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 51 CAPÍTULO 4 MOVIMENTO DA PELVE, QUADRIL E MMII Se você já viu os vídeos “Hips Don’t Lie” de Shakira ou os vídeos “Can’t Stop the Feeling” de Justin Timberlake, você deve estar se perguntando como esses artistas podem criar tamanha variedade de movimentos. Bem, eles têm exatamente a mesma anatomia de todos nós, usando esses músculos para nos apoiar enquanto passamos incontáveis horas sentados ou estudando. Shakira e Justin apenas usam a anatomia do quadril (cintura pélvica) e coxa, para potencial total. Vamos estudar nessa aula estas estruturas e seus movimentos. 4.1 As estruturas da pelve, quadril e MMII A estrutura pélvica é formada pelos ossos ílio, púbis e ísquio que são fortemente unidos e nestes estão incluídos o acetábulo que é o local onde a cabeça do fêmur se encaixa para formar o quadril (Figura 1). Figura 1: Estrutura da pélvis Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Gray241.png BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 52 Os movimentos pélvicos geralmente acontecem para existir uma facilidade do movimento do tronco ou dos membros inferiores. O quadril realiza movimentos de flexão, extensão, abdução, adução, rotação e circundução (movimento circular) (CARPENTER, 2005). A Tabela 1 mostra os músculos da articulação do quadril e os respectivos movimentos que realizam. GRUPOS MUSCULARES FLEXÃO EXTENSÃO ABDUÇÃO ADUÇÃO ROTAÇÃO INTERNA ROTAÇÃO EXTERNA RETO FEMURAL MP ACESSÓRIO PSOAS MP ILÍACO MP SARTÓRIO ACESSÓRIO ACESSÓRIO ACESSÓRIO PECTÍNEO MP MP ACESSÓRIO TENSOR DA FÁSCIA LATA ACESSÓRIO ACESSÓRIO ACESSÓRIO BÍCEPS FEMORAL MP ACESSÓRIO SEMITENDINOSO MP ACESSÓRIO SEMIMEMBRANOSO MP ACESSÓRIO GLÚTEO MÁXIMO MP MP ACESSÓRIO MP GLÚTEO MÉDIO ACESSÓRIO ACESSÓRIO ACESSÓRIO ACESSÓRIO GLÚTEO MÍNIMO ACESSÓRIO ACESSÓRIO ACESSÓRIO MP ACESSÓRIO ADUTOR MAGNO ACESSÓRIO ACESSÓRIO MP ACESSÓRIO ACESSÓRIO ADUTOR LONGO ACESSÓRIO MP ACESSÓRIO ADUTOR BREVE ACESSÓRIO MP ACESSÓRIO ROTADORES EXTERNOS MP GRÁCIL ACESSÓRIO MP ACESSÓRIO Tabela 1 – Músculos e articulações dos movimentos do quadril Fonte: desenvolvido pelo autor Olhando para a Tabela 1 (acima) vemos que o quadril possui quatro potentes músculos flexores (MPs) e oito músculos que auxiliam na flexão (apoios), provando que este é o movimento mais vigoroso que este pode desenvolver. A extensão do quadril (Figura 2) é alcançada principalmente por quatro músculos motores principais (MPs) e um número muito menor de músculos acessórios do que a flexão. Isso porque na maioria das atividades diárias, como caminhar por exemplo, a BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 53 extensão do quadril é facilitada pela ação da gravidade (CARPES, BINI; DIEFENTHAELER, 2011). Outro aspecto diz respeito à importância do glúteo máximo (Figura 2), que é o principal músculo motor da extensão, abdução e rotação externa do quadril, bem como acessório de adução do quadril. Figura 2: Principais músculos da coxa Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/af/Thigh_muscles_front.png Movimentos do Joelho Considerado por alguns cinesiologistas como a articulação mais complexa do corpo humano, o joelho conecta a parte distal do fêmur com as partes proximais da tíbia e fíbula e tem a mesma capacidade de resistir a altas forças, especialmente em corridas rápidas e no momento de impulso para diferentes tipos de saltos (DOBLER, 2003). Seus movimentos são realizados por meio de 12 músculos que estão presentes na Tabela 2. Músculos que atuam sobre a articulação do joelho Podemos identificar três grupos de músculos que atuam sobre esta articulação, são eles: 1. Grupo do quadríceps, compreendendo o reto femoral, o vasto lateral, o vasto medial e o vasto intermediário. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 54 2. Grupo Isquio-popliteo, constituído pelos semitendíneos, semimembranoso e isquiotibiais. 3. Grupo não classificado, composto por sartório, poplíteo, plantar, grácil e gastrocnêmio. A Tabela 2, a seguir, mostra os músculos que atuam na articulação do joelho e suas ações, lembrando que os principais são os motores primários (MP). GRUPOS MUSCULARES FLEXÃO EXTENSÃO ROTAÇÃO INTERNA ROTAÇÃO EXTERNA BÍCEPS FEMORAL MP SEMITENDINOSO MP MP SEMIMEMBRANOSO MP MP RETO FEMORAL MP MP VASTO MEDIAL MP VASTO INTERMÉDIO MP VASTO LATERAL MP GRÁCIL ACESSÓRIO ACESSÓRIO SARTÓRIO ACESSÓRIO ACESSÓRIO GASTROCNÊMIO ACESSÓRIO PLANTAR ACESSÓRIO POPLÍTEO MP Tabela 2 – Músculos que atuam na ação dos movimentos do joelho Fonte: desenvolvido pelo autor Olhando para a tabela acima, vemos que o número de flexores do joelho é sete, enquanto os extensores do joelho são quatro na flexão, é necessário superar a força da gravidade e a extensão, por sua vez, é facilitada pela ação da gravidade. Músculos bi articulares com atuação no quadril e joelho Como o próprio nome sugere, os músculos bi articulares são aqueles que cruzam duas articulações, no joelho constituem a maior parte dos músculos e aumentam a eficiência do movimento realizado pela transferência de energia. Outro aspecto importante dos músculos bi articulares é o paradoxo de Lombard (Figura 3); neste, o torque na articulação está na direção oposta ao causado pelo músculo. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 55 Figura 3: Paradoxo de Lombard. Fonte: retirado do artigo: Everton K. da Rocha, Denise P. Soares e Jefferson F. Loss. Justificativa da existência de momento flexor do joelho durante a fase propulsiva de um salto horizontal. http://www.ufrgs.br/biomec/articles%202/11%20(XI)%20CBB/Rocha%20-%20Mom%20Flexor%20Salto%20Hor.pdf. É fácil perceber, por exemplo, que ao se levantar de uma cadeira (Figura 4), ocorre uma contração do quadríceps na extensão do joelho e uma contração dos isquiotibiais na extensão do quadril. O torque extensor do quadril gerado pelos isquiotibiais é maior que o torque flexor do quadril geradopelo reto femoral, ao mesmo tempo, o torque extensor do joelho gerado pelo quadríceps é maior do que o torque flexor do quadril gerado pelo quadríceps. Isquiotibiais (DANGELO; FATTINI, 2007). Movimentos do Tornozelo e do Pé O pé é composto por 26 ossos que são conectados por 33 articulações (Figura 4, em especial o eixo longitudinal) que são importantes para distribuir adequadamente o peso corporal quando a pessoa está em pé, em repouso ou em movimento como por exemplo caminhando. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 56 Figura 4: Ossos do pé Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Gray268.png O complexo articular do tornozelo e do pé é constituído por cinco estruturas articulares, trata-se de: 1. Articulação do tornozelo (ou talocrural) - Articulação em forma de dobradiça que liga a tíbia e a fíbula ao tálus os ligamentos conectam fortemente esses ossos entre si, os mais importantes deles são os ligamentos tibiofibular e talofibular (anterior e posterior), o ligamento transverso e o ligamento deltóide. 2. Articulações interfásicas - conectam os ossos do tarso que deslizam entre eles. 3. Articulações tarso-metatarso - conectam os ossos do tarso às extremidades proximais dos cinco ossos metatarsais, realizando também movimentos de deslizamento entre eles. 4. Articulações metatarsofalangeanas - Conecta as extremidades distais do metatarso e as falanges proximais e efetuam a flexão e extensão, abdução e adução. 5. Articulações interfalangianas - conecta as falanges e flexione e estenda as falanges. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 57 Por razões práticas, os movimentos do tornozelo e do pé são geralmente descritos juntos, dorsiflexão, flexão plantar, eversão e inversão, que não são movimentos únicos, mas a soma de vários movimentos articulares que ocorrem no complexo articular. Principais músculos do tornozelo e pé e suas ações A Tabela 3 mostra os principais músculos do tornozelo e pé e suas ações, lembrando que os primeiros motores são os mais importantes e os acessórios (Acess.) atual e auxiliam no movimento. GRUPOS MUSCULARES TORNOZELO E PÉ MÁLEOLO DORSIFLEXÃO FLEXÃO PLANTAR INVERSÃO EVERSÃO FLEXÃO EXTENSÃO TIBIAL ANTERIOR MP MP FIBULAR TERCEIRO MP MP MP EXTENSOR LONGO DOS DEDOS MP EXTENSOR LONGO DO HÁLUX ACESSÓRIO MP MP GASTROCNÊMIO ACESSÓRIO MP SÓLEO MP PLANTAR MP FIBULAR LONGO ACESSÓRIO FIBULAR CURTO ACESSÓRIO MP FIBULAR LONGO DOS DEDOS ACESSÓRIO MP FIBULAR LONGO DO HÁLUX ACESSÓRIO ACESSÓRIO MP TIBIAL POSTERIOR ACESSÓRIO ACESSÓRIO MP Tabela 3 – Ações e músculos do tornozelo e do pé Fonte: desenvolvido pelo autor ANOTE ISSO A necessidade humana de movimento é frequentemente confundida com sua própria vida, pois músculos, ossos e articulações são estruturas vivas e, irão durar enquanto forem exercitados regularmente e dentro de limites mecânicos e individualizados. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 58 ISSO ACONTECE NA PRÁTICA O termo goniometria deriva da conjunção de dois termos usados pelo grego que significam respectivamente: gônio (ângulo) e métrica (medida). Portanto, o significado para a cinesiologia é a metodologia utilizada para medir e quantificar o ângulo formado por uma articulação em movimento de extensão e flexão, tanto em valores máximos quanto mínimos. O transferidor é composto por dois elementos móveis, denominados braços e por um eixo comum a esses dois elementos. Quando em uso, um dos elementos móveis deve permanecer estático e o outro se moverá durante a execução da amplitude de movimento. Ao usar o transferidor, é importante para a confiabilidade das medições, que para a mesma aquisição de dados, um único medidor profissional faça a gestão do dispositivo, a fim de evitar medições discordantes ou imprecisas. É também importante que os intervalos normais para as articulações do corpo humano sejam conhecidos, de forma que qualquer alteração nestes valores seja facilmente identificável. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 59 CAPÍTULO 5 AS FÁSCIAS MUSCULARES A fáscia muscular penetra e envolve todos os órgãos, músculos, ossos e fibras nervosas, criando um ambiente único para o funcionamento dos sistemas do corpo. O interesse no estudo da fáscia estende-se a todos os tecidos dos tipos fibrosos, incluindo aponeuroses, ligamentos, tendões, retináculos, cápsulas articulares, órgãos e vasos da túnica, epineuro, meninges, periósteo e todas as fibras musculares. A fáscia está presente em todas as direções, sendo uma rede conectiva única que se interliga com todos os músculos. Formada após o desenvolvimento embrionário, a fáscia muscular ou sistema fascial cobre os músculos não apenas separadamente, mas por meio de conexões por todo o corpo dentro de faixas fasciais funcionalmente integradas. (ENOKA, 2000). O sistema de fáscia desempenha múltiplas funções no corpo humano, onde se pode citar como a principal importância manter e estabilizar a postura ereta do corpo, além disso, tem uma função importante de atuar na proteção dos grupos musculares contra o atrito entre eles. Segundo exemplifica Hay (1981) a transmissão de tensão (força) ocorre no sistema musculoesquelético a partir do endomísio, passando pelo perimísio, epimísio e sarcômero, junção miotendínea, tendões e suas inserções ósseas, formando parte do sistema estático de estabilização articular - cápsulas, ligamentos e retináculos, incluindo expansões aponeuróticas. Figura 1: Indicação da Fáscia Muscular Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/89/Illu_muscle_structure.jpg/330px-Illu_muscle_structure.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 60 De acordo com Zatsiorsky (1983) qualquer disfunção do sistema musculoesquelético e/ou visceral pode levar à desorganização dessas fáscias e aponeuroses, comprometendo o perfeito funcionamento do aparelho locomotor por exemlo. Cicatrizes e aderências teciduais têm a mesma composição da fáscia, porém mais desorganizada e mais restritiva. Em algumas áreas do corpo, a fáscia é extremamente fina e frágil, mas em outras é tão forte e resistente quanto qualquer estrutura miotendinosa. Divisão da fáscia muscular As fáscias são divididas em: superficiais e profundas. A camada superficial é composta por tecido fibroelástico que se fixa à camada inferior da pele. Existem estruturas vasculares sanguíneas e linfáticas, terminações nervosas e tecido gorduroso. Os corpos de Paccini e os receptores de pressão da pele estão nesse nível. A camada profunda ou muscular: Caracterizado por uma fáscia dura, sólida e compacta. Envolve e separa os músculos e em algumas áreas e adere às proeminências ósseas (WINTER 1987). ANOTE ISSO Você sabia que a fáscia muscular começou a ser estudada por um desenhista? John Hull Gruny nasceu em Southall, Inglaterra, em 1907, este desenhista foi um pioneiro em estudos de fácias musculares na sua cidade natal, Inglaterra. Ele estudou arte no King College e na Chelsea School of Art em Londres antes de estudar no Royal Collegae of Art. Na época da Guerra Mundial levou John Gruny para à medicina onde desenvolveu seus estudos de Anatomia para o Royal College of Surgeons e o Orpington Hospital War em Londres. 5.1 Estrutura Existem algumas controvérsias sobre quais estruturas são consideradas “fáscias” e como os tipos de fáscia devem ser classificados. Os dois sistemas mais comuns são: 1. Aquele especificado na edição de 1983 da Nomina Anatomica (NA 1983). 2. Aquele especificado na edição de 1989 da Terminologia Anatômica (O’RAHILLY, 1989). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICAPAULISTA | 61 NA 1983 NA 1997 Descrição Exemplo Fáscia superficial Não é considerado fáscia neste sistema É encontrado no subcutâneo na maioria das regiões do corpo, mesclando-se com a camada reticular da derme Fáscia de Scarpa Fáscia Profunda Fáscia muscular Este é o tecido conjuntivo fibroso denso que interpenetra e envolve os músculos, ossos, nervos e vasos sanguíneos do corpo. Fáscia transversa Fáscia Visceral Fáscia visceral fáscia parietal Isso suspende os órgãos dentro de suas cavidades e os envolve em camadas de membranas de tecido conjuntivo. Pericárdio 5.1.1 Fáscia Superficial A fáscia superficial é a camada mais baixa da pele em quase todas as áreas do corpo, que se funde com a camada reticular da derme, está presente na face, acima da parte superior do esternocleidomastóideo, na nuca e acima do esterno . tecido conjuntivo areolar frouxo e gorduroso e é a camada que determina principalmente a forma de um corpo. Além de sua presença subcutânea, a fáscia superficial envolve órgãos e glândulas, feixes neurovasculares e é encontrada em muitos outros locais onde preenche espaços desocupados. Serve como meio de armazenamento de gordura e água; como passagem para linfa, nervos e vasos sanguíneos; e como acolchoamento protetor para amortecer e isolar (WIRHED, 1986). A fáscia superficial está presente nas pálpebras, orelhas, escroto, pênis e clitóris, mas não contém gordura nestas regiões. Devido às suas propriedades de composição viscoelásticas, a fáscia superficial pode ter a função de esticar para acomodar a deposição de gordura que acompanha o ganho de peso normal e pré-natal. Após a gravidez e a perda de peso, a fáscia superficial retorna lentamente ao seu nível original de tensão. 5.1.2 Fáscia visceral Segundo Wirhed (1986) a fáscia visceral (também chamada de fáscia subserosa) mantém a suspensão dos órgãos dentro de suas cavidades e os envolve em camadas de membranas de tecido conjuntivo. Cada um dos órgãos é coberto por uma camada dupla de fáscia; essas camadas são separadas por uma fina membrana do tipo serosa. A parede externa do órgão é conhecida como camada parietal BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 62 A pele do órgão é conhecida como camada visceral. Os órgãos têm nomes especializados para suas fáscias viscerais. No cérebro, eles são conhecidos como meninges; no coração, são conhecidos como pericárdio; nos pulmões, são conhecidos como pleuras; e no abdômen, eles são conhecidos como peritoneal (WIRHED, 1986). A fáscia visceral é menos extensível do que a fáscia superficial. Devido ao seu papel suspensor dos órgãos, ele precisa manter seu tecido de maneira bastante consistente. Se for muito frouxo, contribui para o prolapso do órgão, mas se for hipertônico, restringe a motilidade adequada a este órgão ao qual está envolvido. 5.1.3 Fáscia profunda Tubino (1984), descreve a fáscia profunda como uma camada de tecido conjuntivo fibroso denso que envolve os músculos individuais e divide grupos de músculos em compartimentos fasciais. Essa fáscia tem uma alta densidade de fibras de elastina que determina sua extensibilidade ou resiliência. A fáscia profunda foi originalmente considerada essencialmente avascular (sem a presença de tecido sanguíneo). No entanto, investigações mais recentes confirmaram uma rica presença de vasos sanguíneos finos. A fáscia profunda também é rica em receptores sensoriais. Exemplos de fáscia profunda são fáscia lata, fáscia cruris, fáscia braquial, fáscia plantar, fáscia toracolombar e fáscia de Buck. 5.1.4 Função da Fáscia As fáscias eram tradicionalmente vistas como estruturas passivas que transmitiam tensão mecânica gerada por atividades musculares ou forças externas por todo o corpo. Uma função importante das fáscias musculares é reduzir o atrito da força muscular. Ao fazer isso, as fáscias fornecem um envoltório de suporte e mobilidade para os nervos e vasos sanguíneos à medida que passam através dos músculos. Os tecidos fasciais são frequentemente inervados por terminações nervosas sensoriais. Estes incluem nervos mielinizados e não mielinizados. Com base nisso, uma função proprioceptiva, nociceptiva e interoceptiva da fáscia foi postulada. Os tecidos fasciais (particularmente aqueles com propriedades tendíneas ou aponeuróticas) também são capazes de armazenar e liberar energia potencial elástica (CARPES, BINI, DIEFENTHAELER, 2011). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 63 5.1.5 Significado clínico Segundo relata Enoka (2000) em seus estudos preliminares a fáscia torna-se importante clinicamente quando perde rigidez ou diminui a capacidade de cisalhamento. Quando a fascite inflamatória ou o trauma causam fibrose e aderências, o tecido fascial não consegue diferenciar as estruturas adjacentes de maneira eficaz. Isso pode acontecer após a cirurgia onde na fáscia foi feita uma incisão e a cicatrização inclui uma cicatriz que atravessa as estruturas circundantes. 5.1.6 Compartimentos anatômicos Um compartimento fascial é uma seção dentro do corpo que contém músculos e nervos e é cercada por fáscia. No corpo humano, os membros podem ser divididos em dois segmentos - o membro superior pode ser dividido em braço e antebraço e os compartimentos seccionados de ambos - os compartimentos fasciais do braço e os compartimentos fasciais do antebraço contém um compartimento anterior e um compartimento posterior. Da mesma forma, os membros inferiores podem ser divididos em dois segmentos - a perna e a coxa e estes contêm os compartimentos fasciais da perna e os compartimentos fasciais da coxa (FLOYD 2000). A fasciotomia pode ser usada para aliviar a síndrome compartimental como resultado da alta pressão dentro de um compartimento fascial. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 64 CAPÍTULO 6 MOVIMENTOS DA ARTICULAÇÃO DO CORPO HUMANO As articulações do corpo humano, pertencentes ao sistema articular, são responsáveis por diversos movimentos que realizamos. Os pontos de união entre um osso e outro são chamados de articulações. Dentre as funções que podem ser atribuídas às articulações estão: Manter os ossos juntos, garantir a movimentação do corpo, e a estabilidade do organismo, além de permitir que seguramos objetos. Conecta os ossos do esqueleto humano a outros ossos e cartilagens, incluindo joelhos, cotovelos, pulsos, tornozelos, ombros. Podemos, portanto, dizer que a articulação é o ponto de encontro entre os ossos, permitindo os movimentos do corpo. 6.1 Articulação dos MMSS Articulação do ombro Segundo Carpenter (2005) o ombro é a articulação mais complexa que existe no corpo humano (Figura 1), tendo movimentos em três planos, é composto por alguns ossos como: úmero, escápula e clavícula, e outras quatro articulações como o esternoclavicular; acromioclavicular; glenoumerais e escapulotorácicos, além dos ligamentos que conferem estabilidade e os dezesseis músculos envolvidos como visto anteriormente. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 65 Figura 1: articulações do ombro. Fonte: NETTER, Frank H. Atlas de Anatomia Humana, 2000. pág 713. Articulação esternoclavicular A extremidade próxima da clavícula se articula com a incisura clavicular em correspondência com o manúbrio do esterno e com a cartilagem da primeira costela, uma articulação sinovial em forma de sela com três graus de liberdade em ambos os lados, o que reduz a incongruência das superfícies, promovendo, assim, uma melhor e maior possibilidade de movimento rotacional da clavícula e da escápula (Figura 2). Os ligamentos desta articulação são: a articulação esternoclavicular anterior e a articulação esternoclavicular posterior, que suportam a articulação anteriormente, o costoclavicular eo interclavicular, que limitam respectivamente a elevação e abaixamento excessivo (DANGELO; FATTINI 2007). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 66 Figura 2: Articulação esternoclavicular. Fonte: NETTER, Frank H. Atlas de Anatomia Humana. 2000, pág 708. Articulação acromioclavicular A articulação acromioclavicular, também conhecida como articulação do processo acromial da escápula, é uma pequena articulação sinovial localizada entre o ponto lateral da clavícula e o processo acromial da escápula. Esta articulação é classificada como uma articulação diartrodial irregular, pois embora seja uma estrutura articular, permite apenas movimentos limitados. A estabilidade é proporcionada pelos ligamentos acromioclavicular e coracoclavicular com sua divisão em: trapézio e conóide. Articulação glenoumeral Knudson (2000) preconiza que a articulação glenoumeral é classificada como uma articulação esferóide, tem uma fossa glenóide piriforme pequena e rasa. Para que ocorra essa liberdade de movimento é necessária uma sinergia entre os músculos cingulados e o complexo do ombro, e, portanto, somos capazes de realizar todos os movimentos do ombro em seus ângulos máximos. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 67 Esta articulação é protegida e estabilizada por ligamentos e músculos. As órteses ligamentares nesta articulação são compostas por três feixes do ligamento do ombro e do ligamento coracoacromial, mas essas órteses apenas evitam a luxação para baixo. Articulação escapulotorácica A escápula entra em contato com o tórax através da articulação escapulotorácica, (Figura 3) a escápula está presa a dois músculos, o serrátil anterior e o subescapular. Figura 3: Articulação escapulotorácica Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a3/Gray327.png Articulação do cotovelo O cotovelo embora classificado como uma articulação, na verdade é um complexo composto por três articulações (Figura 4): a úmero-ulnar, entre a tróclea do úmero e a incisura troclear da ulna, o úmero radial, entre o capítulo do úmero e o cabeça proximal do rádio e rádio-ulnar, entre a cabeça do rádio e a incisura radial da ulna que se encontram em uma cápsula articular comum. De arquitetura forte, a articulação do cotovelo é estável (NETTER, 2000). Os ligamentos da articulação do cotovelo servem para manter as superfícies articulares em contato. São verdadeiros tensionadores, dispostos em cada lado da articulação: o ligamento lateral interno e o ligamento lateral externo um leque fibroso. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 68 Figura 4: Articulação do cotovelo Fonte: NETTER, Frank H. Atlas de Anatomia Humana., 2000, pág 741. Articulação radioulnar proximal Esta é a articulação entre a circunferência articular da cabeça do rádio e a incisura radial da ulna. É uma sinóvia trocóide ou pivô (Figura 5). Ligamento anular: feixes de tecido fibroso envolvendo a cabeça do rádio, unindo-se à incisura radial da ulna como se fosse um anel, permitindo apenas um movimento rotacional entre o rádio e a ulna. Os ligamentos do cotovelo são: colaterais ligamento ulnar, um feixe triangular que se origina do epicôndilo medial do úmero e segue para o olécrano e ligamento colateral radial menor, e se origina do epicôndilo lateral do úmero e se encaixa no ligamento anular radial (KNUDSON; MORRISON 2001). Figura 5: Articulação radio ulnar Fonte: NETTER, Frank H. Atlas de Anatomia Humana., 2000, pág, 742. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 69 Distal Articulação sinovial trocoide que está entre a cabeça da ulna e incisura ulnar do rádio. Os ligamentos são: ligamento radioulnar ventral e ligamento radioulnar dorsal, os dois são espessamento da cápsula articular que vai do rádio à ulna transversalmente a ambos os ossos. Figura 6: Articulação radio ulnar distal Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Gray334.png Mão As articulações da mão podem ser divididas entre as articulações do punho e as articulações dos dedos. A articulação entre a mão e o antebraço é feita pela articulação entre o rádio e os ossos do carpo (radiocarpal articular) e as articulações entre os ossos do carpo (articulações intercarpais). A ulna, embora presente nesta extremidade articular, não se articula diretamente com o carpo. Esta interface é formada pelo menisco ou disco articular do punho (SOBOTTA, 2000). Pulso (articulação radiocarpal) A face articular do rádio, face inferior do disco articular, forma uma superfície côncava elíptica que acomoda a face convexa dos ossos proximais do carpo (escafoide semilunar e piramidal). Esta articulação é reforçada pelos seguintes ligamentos: • Ligamento radiocarpal volar: começa na borda anterior da extremidade distal do rádio e ulna e segue em direção às superfícies ventrais dos ossos da fileira proximal do carpo; • Ligamento radiocarpal dorsal: mesmo curso que o palmar, mas dorsal; ligamento colateral ulnar: é arredondado e vai desde o processo estilóide ulnar até o osso piramidal e o osso pisiforme; e ligamento colateral radial: vai do processo estilóide BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 70 do rádio ao escafoide e algumas fibras entram no osso trapézio e no retináculo dos flexores (NETTER, 2000). Articulação carpometacarpal Estas são as articulações que ocorrem entre o carpo e o metacarpo dos dedos. É uma articulação sinovial do tipo plano. Articulação metacarpal do polegar É a articulação selar sinovial entre o trapézio e o primeiro metacarpo. É coberto por uma cápsula articular espessa, mas frouxa, que atravessa toda a circunferência do primeiro metacarpo em direção à borda do osso trapézio (figura 46). ANOTE ISSO É muito importante não esquecermos de alguns fundamento básicos da biomecânica, como por exemplo os movimentos. Lembre-se, quando temos um movimento que se afasta do ponto central do corpo damos o nome a ele de plano mediano e quando temos um movimento de circundução temos uma combinação de movimentos, como por exemplo os movimentos de flexão, abdução, extensão e adução juntos Figura 5: Articulação metacarpal do polegar Fonte: NETTER, Frank H. Atlas de Anatomia Humana. 2000, pág 771. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 71 Articulações metacarpofalângicas Estas são as articulações sinoviais esferoidais entre os metacarpos e as primeiras falanges do segundo, terceiro, quarto e quinto dedos do pé, conectadas por dois ligamentos colaterais um de cada lado da articulação e por um espessamento da cápsula articular em sua face frontal, chamados ligamentos palmares. Articulações interfalangianas Estas são membranas sinoviais do tipo gengival (dobradiça) papel dos ligamentos posteriores. 6.1.1 Articulação dos MMII Articulação do Joelho O joelho é uma grande articulação capaz de suportar e suportar diversas cargas, além de possuir grande mobilidade em sua constituição, pois fornece recursos para a realização de diversas atividades. O joelho é uma articulação sinovial composta por três articulações dentro de uma única cápsula articular, entre as quais estão as duas articulações condilares do complexo articular tíbio-femoral que suportam o peso e uma terceira que se assemelha à femoropatelar (RASCH; BURKE, 2003). São articulações denominadas condiloides duplos, nas quais os côndilos medial e lateral da tíbia e do fêmur se articulam e formam duas articulações que se configuram lado a lado, desenvolvendo uma articulação articulada funcional, esta articulação permite determinadas ações, incluindo movimentos laterais e rotadores. A articulação patelofemoral é a articulaçãoque ocorre entre a rótula e o fêmur de forma que a parte posterior da rótula permanece coberta por cartilagem articular a fim de reduzir o atrito entre a rótula e o fêmur (NETTER, 2000). Os meniscos são cartilagens denominadas cartilagens semilunares, visto que, apresentam forma crescente, porém os meniscos devem ser entendidos como discos fibrocartilaginosos que permanecem fixos às placas tibiais superiores por meio de ligamentos coronários, e que ainda permanecem fixos uns aos outros. pela ação transversa do ligamento. Os meniscos são mais grossos em suas bordas e são supridos por vasos sanguíneos e nervos que fornecem sensação e informações relacionadas à carga no joelho. O joelho BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 72 tem ligamentos colaterais, que podem ser divididos em ligamento colateral medial e ligamento colateral lateral que se estende da crista ilíaca do epicôndilo lateral do fêmur até a cabeça da fíbula e fornece estabilidade no joelho em sua parte lateral. Os ligamentos cruzados anterior e posterior que conectam o fêmur e a tíbia e controlam o deslocamento ântero-posterior (VILELA JÚNIOR, HAUSER, DAGNONE; OLIVEIRA, A. 2011). Figura 6: Articulação do joelho Fonte: NETTER, Frank H. Atlas de Anatomia Humana. 2000, pág 867. Articulação tibiofibular proximal É uma articulação sinovial plana entre a superfície articular da cabeça da fíbula e a superfície articular da tíbia, coberta por cartilagem e conectada pela cápsula articular e ligamentos anteriores e posteriores. Distal É uma sindesmose formada entre a superfície articular do maléolo lateral e a incisura da fíbula dos dois ossos da tíbia. Pé As articulações do pé podem ser divididas entre a articulação do tornozelo, que atua como elo entre o pé e a perna, e as articulações que promovem o movimento interno do pé: subtalar e médio-tarsal. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 73 Tornozelo É uma estrutura composta pela articulação do tálus com o maléolo da tíbia e fíbula. Esta articulação é caracterizada como um ginglimo (junta de dobradiça em forma de). Ligamento tibiofibular anterior, ligamento tibiofibular posterior, ligamento deltóide, ligamento talofibular anterior, ligamento talofibular posterior, ligamento transverso, ligamento interósseo, ligamento calcaneofibular e ligamento colateral lateral (SOBOTTA, 2000). Articulação do canal tálus É uma articulação sinovial trocóide-esferóide combinada. Permite movimentos de supinação e pronação. Figura 7: Articulação do Pé Fonte: NETTER, Frank H. Atlas de Anatomia Humana. 2000. pág 894. Articulações tarso-estatarsais Os ossos que formam esta articulação são o primeiro, o segundo e o terceiro cuneiformes, além do osso cuboide; que se articula com as bases dos ossos metatarsais. Esta articulação é descrita como uma articulação sinovial plana. Articulações metatarso-falangeais São articulações sinoviais esferoidais funcionalmente limitadas ou consideradas por alguns autores também como sinoviais condilares, formadas pela união da cabeça BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 74 do metatarso com as cavidades rasas nas extremidades das primeiras falanges dos dedos dos pés. Articulações interfalangianas Estas são as articulações sinoviais da gengiva, cada uma dessas articulações tem dois ligamentos colaterais e um ligamento plantar. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 75 CAPÍTULO 7 CINESIOLOGIA DA RESPIRAÇÃO Os principais componentes do sistema respiratório são os pulmões e a bomba muscular respiratória. A principal função dos músculos respiratórios é mover ritmicamente a parede torácica, movendo o ar para dentro e para fora dos pulmões. A complexidade e refinamento de sua operação. Atualmente sabe-se que o bombeamento de ar é realizado por ações coordenadas ou sinérgicas que visam perpetuar o movimento respiratório, com mínimo esforço e mínimo gasto energético. entre os músculos motores primários e os acessórios respiratórios.A eficácia do diafragma, escalenos e músculos paraesternais (motores inspiratórios primários em repouso) depende da estabilização da parede torácica pelos músculos acessórios da inspiração e da manutenção da pressão abdominal e do correto posicionamento das costelas obtido graças ao tônus normal dos músculos abdominais (acessórios expiratórios). Coordenação entre as atividades respiratórias e não respiratórias Os músculos respiratórios têm uma dupla função: a parte principal que é a respiratória e outra parte que consideramos como postural, emocional, artística e atlética A coordenação entre a respiração e essas outras funções faz parte do padrão respiratório normal e evolui especialmente durante o desenvolvimento sensório-motor no primeiro ano de vida da criança em desenvolvimento. A percepção do grau de carga imposta ao sistema respiratório e variações na forma da parede torácica sendo estas como por exemplo as variações na profundidade e duração da respiração modificam o feedback sobre as variações instantâneas do volume pulmonar e a configuração da parede do tronco os arranjos biomecânicos ventilatórios são modificados devido à atividade muscular durante o esforço. Entendendo estes mecanismos é importante vermos os componentes cinesiológicos que envolvem o processo da respiração e também a estrutura óssea envolvida. Esqueleto do tórax A caixa torácica é constituída além de vários outros ossos, pelo osso esterno (localizado anteriormente no plano mediano), as vértebras torácicas (localizadas no plano dorsal BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 76 mediano) e as costelas e cartilagens costais (localizadas nos contornos posterior, lateral e anterior do tórax). Embora as vértebras T1, T9, T10, T11 e T12 possam ter alguns acidentes que as distinguem de outras vértebras torácicas, essas diferenças não são de grande importância para o sistema respiratório. As principais características das vértebras torácicas são: • Articuladas com as costelas ambas pelo corpo e pelo processo transversal. Portanto, o corpo possui uma fóvea costal superior oval (um tipo de acidente ósseo), localizada na saída do pedículo, e pode ter uma fóvea costal inferior, pois a cabeça da costela pode se projetar do corpo vertebral a partir da vértebra subjacente e atingir a que está sobre ela. Por sua vez, o processo transverso apresenta a fóvea costal transversa para se articular com o tubérculo costal. • Os processos espinhosos são muito inclinados em relação ao plano do corpo da vértebra. • Os corpos vertebrais têm um volume intermediário entre as vértebras cervicais e lombares • As articulações das facetas estão localizadas principalmente em um plano frontal O esterno pode ser considerada como uma placa óssea mediana longa e estreita na parede anterior das costelas no tórax através das cartilagens, permitindo a flexibilidade que resulta em mudanças dimensionais do tórax necessárias para o processo respiratório. A oitava, a nona e a décima costelas têm cartilagens que se unem e depois ainda se unem à sétima costela, através das quais chegam indiretamente ao esterno (NETTER, 2000). O processo xifóide é caracterizado como um processo ósseo rudimentar que é a parte mais baixa do esterno (Figura 1). Figura 1: Esterno e processo xifóide Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Pectoral_girdle_front_diagram_pt.svg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 77 As costelas e cartilagens As costelas são um tipo de filamento ósseo arqueado, estendendo-se de suas junções com a coluna até a parte anterior da parede torácica. Asprimeiras sete costelas são chamadas de costelas verdadeiras porque se articulam com o esterno por meio de suas cartilagens (a esta junção se dá o nome de verdadeiro). A oitava, a nona e a décima costelas são chamadas de falsas porque se fixam ao esterno apenas indiretamente (através de processos cartilaginosos), unindo suas cartilagens uma à outra e, finalmente, à sétima. Isso forma a borda ou margem costal, que marca anteriormente o limite inferior da caixa torácica. as costelas convergentes formam o ângulo infra esternal (ou subcostal) que varia de acordo com o biótipo dos indivíduos, sendo muito agudo no longo e obtuso no curto. A décima primeira e a décima segunda costelas, chamadas costelas flutuantes, são curtas, rudimentares, terminam entre os músculos da parede abdominal anterolateral e são desprovidas de cartilagem (por isso são chamadas de flutuantes, por dar esta impressão) (SOBOTTA, 2000). Segundo Miranda, (2000) com exceção da 1ª, 11ª e 12ª costelas, as demais podem ser consideradas costelas típicas, embora a 8ª, 9ª e 10ª costelas sejam mais curtas e ajudem a formar a borda ou margem da costela. coluna (fovato costal do corpo vertebral), o pescoço segue a cabeça, inclinando-se póstero-lateralmente em direção ao processo transverso da vértebra, com a qual se articula através do tubérculo costal. No canto da costela, o osso muda de direção abruptamente, inclinando-se para baixo conforme se curva para os lados e depois para frente, acompanhando a superfície da parede torácica, articulando-se com o esterno. Entre o ângulo da costela e o processo espinhoso existe um espaço escavado, limitado, medialmente, pelo processo espinhoso e, anteriormente, pelo processo transverso da vértebra e parte do corpo costal até atingir o ângulo costal (NEUMANN, 2011). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 78 Figura 2: Costelas Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Skeleton_woman_back.png Este espaço é preenchido por músculos que formam duas grandes massas elevadas, laterais à coluna vertebral. Esta verdadeira almofada muscular deixa, entre as suas partes mediais, um sulco mediano, no fundo do qual estão os processos espinhosos das vértebras. As costelas atípicas são a primeira, décima primeira e décima segunda costelas A primeira costela é a mais curta das costelas verdadeiras e descreve um arco fechado e limita a abertura superior do tórax. É mais largo que os outros e é plano, localizado anteriormente sob a clavícula, o que dificulta a palpação. A artéria e a veia subclávia revestem sua superfície superior. (SOBOTTA, 2000). A décima primeira e a décima segunda costelas são rudimentares e terminam entre os músculos da parede abdominal em pontos de cartilagem romba. 7.1 Movimentos articulares da caixa torácica De acordo com Fornasari, (2001). as articulações do tórax incluem aquelas entre costelas e vértebras, entre costelas e cartilagens costais, entre esterno e cartilagens costais, e entre partes do esterno. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 79 As articulações esternocondrais, localizadas entre as cartilagens costais e os recessos da borda lateral do esterno, variam de acordo com a presença ou ausência de cavidade articular. Na 1ª articulação costal, a cartilagem costal está firmemente fixada ao manúbrio, formando assim uma articulação cartilagínea. Da 2ª à 7ª costela, as articulações são sinoviais. No entanto, as variações são muitas, podendo a cavidade articular também desaparecer, tal é a quantidade de fibrocartilagem presente nestes casos (KAPANDJI, 2000). Cada uma das cartilagens costais, 5ª a 8ª e às vezes 9ª, se articula com a cartilagem imediatamente inferior, conforme se curva para cima, medialmente e anteriormente, formando as articulações intercondrais, pequenas articulações sinoviais e cada uma é circundada por uma cápsula articular. Entre as articulações esternais, a articulação manúbrio esternal é um exemplo de articulação cartilaginosa, do tipo sincondrose, e a compressibilidade da matriz cartilaginosa a torna resistente e flexível, enquanto a articulação xiloesternal também é cartilaginosa, mas já em adultos jovens ela começa a ossificar (NETTER, 2000). A maioria das costelas articula-se com a coluna em dois locais: a articulação costo- vertebral, entre a cabeça costal e as patas costais superior e inferior dos corpos de duas vértebras adjacentes, e a articulação costotransversal, entre o tubérculo costal e a fóvea costal transversa do processo transverso da vértebra correspondente. Na articulação costovertebral sinovial, afetada pela cápsula articular, a cavidade articular é dividida em duas, superior e inferior, pela presença de um ligamento intra-articular curto, disposto horizontalmente, que se estende desde a cabeça da costela para o disco intervertebral. A cápsula articular é reforçada anteriormente pelo ligamento irradiado (SOBOTTA, 2000). Figura 3: Articulações do tórax Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Gray112.png BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 80 A articulação costotransversal, também sinovial, é recoberta por uma cápsula articular espessa, abaixo, mas delgada nas demais porções (KAPANDJI, 2000). Os ligamentos costotransversais próprios, lateral e superior fortalecem a articulação. A forma das superfícies articulares do tubérculo e o processo transverso determinam o movimento que a costela pode realizar. Assim, as articulações da 1ª à 6ª costela alojam-se no cálice e a fóvea profunda nos processos transversos, o que força o tubérculo a girar em torno do eixo que une as articulações costovertebral e costotransversal e descreve uma rotação inferior que, devido para a obliquidade crânio-caudal da costela, eleva sua extremidade anterior. Esse movimento é chamado de “braço de bomba” e aumenta o diâmetro ântero-posterior das costelas do tórax. Por outro lado, da 7ª à 10ª costelas (as 11ª e 12ª costelas não têm tubérculo e, portanto, não apresentam juntas transversais entre as costelas) as articulações facetárias desta última e os respectivos processos transversos são planos, fazendo com que o tubérculo costal se mova para cima e para baixo. ao longo do processo transverso, ao longo de um eixo que vai da articulação costovertebral até a articulação esternocondral ou intercondral. diâmetro lateral do tórax e é tradicionalmente conhecido como “alça de balde” porque lembra o movimento de uma alça de balde em torno de suas dobradiças (FLOYD, 2000). De acordo com Knudson e Morrison (2001) enquanto os movimentos provocam aumentos lateral ântero-posterior e lateral, a contração do diafragma, ao endireitar suas cúpulas e movimentá-lo em direção à cavidade abdominal, aumenta o diâmetro longitudinal do tórax, em detrimento do diafragma. A posição dos intercostais externos sugere que elevam as costelas, enquanto os intercostais internos as abaixam, porém, parece que essas não seriam suas ações mais importantes para serem regulares de costa a costa, evitando assim o colapso dos espaços intercostais. Durante a expiração, quando a pressão intratorácica aumenta, a musculatura das costelas evitaria o inchaço dos tecidos intercostais. o escaleno e o esternocleidomastóideo, por sua ação de elevar a parte mais alta do tórax, também parecem ser mais importantes do que afirma a descrição tradicional. Por outro lado, parece certo a ação dos vários músculos que entram nas costelas durante a respiração é desprezível (FLOYD, 2000). 7.1.1 Músculos envolvidos na respiração Os músculos respiratórios também são chamados de “músculos da bomba respiratória”, eles formam um complexo de arranjos na forma de foles semi rígidos ao redor dos pulmões. Todos os músculos que estão ligados à caixa torácica têm o potencial inerente para induzir ação respiratória, portanto realizaro processo da respiração. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 81 Os músculos que ajudam a dilatar (expandir) a caixa torácica são chamados de músculos inspiratórios porque auxiliam no processo da inspiração, enquanto os que comprimem a caixa torácica são chamados de músculos expiratórios e induzem a expiração. Esses músculos têm exatamente a mesma estrutura básica que todos os outros músculos esqueléticos do corpo humano e trabalham juntos para dilatar ou comprimir a cavidade torácica (aumento e diminuição). A peculiaridade destes músculos é que são compostos por fibras musculares resistentes à fadiga, são controlados por mecanismos voluntários e involuntários (se queremos respirar, podemos, mesmo que pensemos que o corpo não respira automaticamente) (NETTER, 2000). Figura 4: Movimentos da respiração. Fonte: NETTER, Frank H. Atlas de Anatomia Humana. 2000. pág 326. Músculos inspiratórios Os músculos inspiratórios se contraem para puxar o ar para os pulmões. Sendo o músculo inspiratório mais importante o diafragma; entretanto, os intercostais externos auxiliam também na respiração silenciosa normal. A contração do diafragma causa um aumento do espaço na cavidade torácica e os pulmões se enchem de ar do ambiente externo, perfazendo a mudança do ar atmosférico negativo e positivo. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 82 Músculos acessórios Os músculos acessórios da inspiração são: Esternocleidomastóideo e escaleno: Contribuem menos durante os períodos de respiração normal e mais durante os períodos de respiração ativa, por exemplo, durante manobras de exercício e respiração forçada. Exalação expiratório É um processo passivo porque os pulmões naturalmente querem retroceder e entrar em colapso. Ao expirar, os pulmões diminuem a contração dos músculos sem muito esforço. No entanto, os músculos expiratórios - intercostais internos, reto abdominal, oblíquos externos e internos e abdominais transversos - podem se contrair para expelir o ar dos pulmões durante os períodos de respiração ativa (NETTER, 2000). Figura 5: Músculos da respiração NETTER: Frank H. Netter Atlas De Anatomia Humana. 2011, pág 326. Além dos músculos mencionados acima, outros que contribuem para a respiração também são observados: Serrátil anterior; Peitoral maior; Peitoral menor; Trapézio; Latíssimo do dorso; Eretor da espinha; Iliocostal (porção lombar); Quadrado lombar; Serrátil póstero-superior; Serrátil póstero-inferior; Levantadores das costelas; Transverso do tórax; Subclávio. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 83 CAPÍTULO 8 CINESIOLOGIA DA POSTURA Quando falamos em postura logo pensamos em uma pessoa que está basicamente imóvel, em pé e com certos pontos anatômicos em alinhamentos, mas postura é a posição do corpo no geral qualquer que seja a posição, com ou sem movimento e com os pontos anatômicos alinhados ou não. De acordo com o que preconiza Alexander (1995), o estudo da postura está fortemente ligado às abordagens biomecânicas e fisiológicas, limitando-se, portanto, ao estudo da ação das forças físicas internas e externas sobre a postura, mas a determinação da posição do corpo no espaço depende de várias variáveis. físico, temos os mecanismos de controle interno. Postura é a atitude adotada por todas as articulações do corpo em um determinado momento, permitindo a isto estabilidade corpórea. O correto alinhamento dessas articulações permite a máxima eficiência fisiológica e biomecânica, o que minimiza as tensões e sobrecargas impostas ao sistema de suporte pela gravidade. Este estado de equilíbrio musculoesquelético protege as estruturas de suporte do corpo de lesões progressivas ou deformidades que podem ser ocasionadas. Quando temos uma má posição esta pode gerar pequenas cargas anormais nas articulações que, repetidas várias vezes em um curto período, promovem um efeito cumulativo, que pode causar uma doença de origem mecânica (BORGHESE, BIANCHI e LACQUANITI, 1996). Figura 1: Postura, vista lateral e posterior da coluna vertebral Fonte: Retirado do artigo Ferreira DMA, Fernandes CG, Camargo MR, Pachioni CAS, Fregonesi CEPT, Faria CRS. Avaliação da coluna vertebral: relação entre gibosidade e curvas sagitais por método não-invasivo. Rev Bras Cineantropom Desempenho Hum. 2010b;12(4):pág 285.. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 84 8.1 Equilíbrio da estrutura corporal Equilíbrio da estrutura corporal A posição bípede é mantida por mecanismos que regulam o tônus postural. A ação dos ligamentos e as sensações proprioceptivas de tensão e relaxamento dos músculos atuam diretamente no mecanismo de regulação do tônus. Essa contração tônica ou tensão muscular não gera movimento (deslocamento), fixa as articulações para manter os segmentos do corpo em suas posições e se opõe às tentativas de modificação. De acordo com Costa (2014) em seus estudos descobriu que uma linha de gravidade deve passar por certos pontos, mas na realidade cada indivíduo desenvolve seu próprio equilíbrio, e esta linha pode passar tanto na frente quanto atrás de uma determinada articulação de indivíduo a indivíduo que oscila em torno de uma média de posição, portanto constituindo o que chamamos de atitude O equilíbrio permanente sendo um desequilíbrio permanente, mas constantemente compensado, esta atitude representa a solução pessoal para encontrá-lo. Todo esse mecanismo é particularmente importante porque mantém um ajuste adequado das tensões musculares que permitem ao indivíduo manter e encontrar o equilíbrio. Para ganhar a posição em pé, a criança se prepara a partir do momento em que começa a tentar levantar a cabeça. Por diferentes fases, em que são importantes as diferentes experiências de movimento, a criança chega ao difícil teste de equilíbrio, que é o de ficar em pé e assim adquire sua independência e por meio dela experimenta novas situações e novos movimentos que contribuirão para a estruturação das curvas de sua coluna. (MCGINNIS, P.M., 2001). Na idade escolar, a cultura impõe novas demandas à criança, como a promoção da atividade intelectual em relação às atividades motoras (não queremos aqui expressar um juízo de valor, mas lembrar que os dois são importantes) e o aumento o número de horas que as crianças se sentam na escola não foi uma boa contribuição para sua estrutura postural. Base inferior e estruturação postural A estruturação postural depende de muitas reações posturais estáticas-cinéticas interativas que combinam movimentos automáticos, como regulações de movimento, equilíbrio e reações eretas, movimentos coordenados e mudanças no tônus muscular. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 85 A postura e o equilíbrio da estrutura corporal baseiam-se nas seguintes bases: a do fundo, que são os pés e as pernas, e a da parte superior, que é a pelve, também chamada de flutuação, porque de certo modo sentido que depende do mais baixo para sua estabilidade (TUBIN, 1984). Os pés são anatomicamente estruturados para atender a dois objetivos fundamentais que são: suportar / sustentar o peso corporal e a locomoção, mas é também sobre eles que se obtém a postura ereta e a postura. A pressão subcutânea desempenha um papel importante na regulação da postura nesse sentido, uma mudança na postura ou na coluna não deve ser vista simplesmente como uma ação e certos grupos musculares, mas também seu significado em termos de impulsos recebidos pelos receptores da base inferior. A capacidade dos pés de se apoiarem e se movimentarem depende dos arcos dos pés. Sua modificação altera a posição dos ossos e a função dos músculos, consequentemente causando prejuízos napostura e na marcha. As alterações nos pés estão frequentemente associadas a alterações na postura e nas pernas, que causam “efeito cascata” na postura e na locomoção, podendo irradiar- se para as pernas, joelhos e região lombar. Para um bom desenvolvimento, a estrutura corporal requer sistematicamente atividades motoras adequadas para evitar posturas inadequadas, pois alterações, principalmente na coluna, estão associadas a complicações na aquisição da postura ereta (NEUMANN, 2011). Alterações posturais Segundo os estudos de Pope e White (1976) o equilíbrio depende destes aspectos importantes: a) Aspectos cinesiológicos: A coluna vertebral, analisada como uma estrutura mecânica, sujeita a uma série de forças complexas regidas pelas leis da física, é uma haste móvel que cumpre duas funções completamente antagônicas e centrais para o comportamento motor do ser humano: é o eixo de movimento e sustentação do corpo, daí a sua complexidade, o que o torna imprescindível para os profissionais que trabalham com o movimento humano. Cada região da coluna tem uma amplitude de movimento particular, que deve ser conhecida para fazer as demandas adequadas. Também é importante saber que as cargas não estão distribuídas uniformemente ao longo da coluna vertebral. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 86 b) Causas: As causas das alterações posturais são inúmeras e quase sempre atuam juntas: atividades físicas básicas insuficientes no desenvolvimento, deficiência de proteínas na dieta, alterações respiratórias, dependências posturais, excesso de peso corporal, alongamento ou encurtamento muscular exagerado, anomalias ósseas congênitas ou adquiridas e problemas psicológicos (frequentemente inconscientes). c) Consequências: As consequências são diversas: distúrbios do equilíbrio, alterações dos discos intervertebrais, alterações na torácica e consequentemente da mecânica respiratória, dores lombares generalizadas, alterações estéticas e funcionais. As alterações posturais são desvios que podem afetar qualquer estrutura óssea do corpo, mas frequentemente afetam a coluna vertebral. As principais alterações posturais são: Escoliose, Hipercifose e Hiperlordose da coluna vertebral PANJABI e WHITE (1976). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 87 CAPÍTULO 9 MARCHA, CORRIDA E SALTO Atualmente, o ciclo de marcha é definida por comportamentos motores compostos por movimentos que basicamente são integrados do corpo humano, e por comportamentos cíclicos que permitem estabelecer critérios objetivos para a distinção entre estruturas motoras normais e estruturas motoras anormais, bem como a discriminação das alterações causadas pelo desenvolvimento ao longo dos anos do indivíduo (CAVAGNA; MARGARIA, 1966). O treino de marcha e a corrida são componentes essenciais da prática da fisioterapia e da medicina de reabilitação, além dos treinos de educação física. À medida que os avanços tecnológicos se tornam mais sofisticados e aparelhos são criados, uma análise biomecânica detalhada da caminhada e da corrida pode ser cada vez mais capaz de ser realizada em um ambiente clínico e precisa ser mais bem compreendida por profissionais de saúde e pesquisadores, envolvendo sequências em que o corpo é sustentado primeiro por uma perna e depois pela outra. (CAVAGNA e KANEKO, 1977). De acordo com Doke e Kuo (1977) seus estudos demonstram que a locomoção humana é realizada na postura bípede e é referida na literatura como caminhada. A marcha humana envolve uma série de movimentos complexos em todos os segmentos do corpo e, para analisar o andar em seus diversos aspectos, é fundamental ter um movimento de segmentação temporal onde se pode facilitar a identificação de eventos vinculados a cada fase. A locomoção deve atender a diversos requisitos simultâneos, entre os quais se destacam: propulsão do corpo para frente ou para trás; manter o equilíbrio em condições estáticas e dinâmicas, em situação de suporte variável; coordenação entre postura, equilíbrio e locomoção com adaptação Embora dois indivíduos não se movam da mesma forma, certas características da marcha são universais e servem de base para a descrição cinemática, eletromiográfica e dinâmica da marcha (DONELAN, KRAN e KOU, 2001). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 88 Figura 1: Características da marcha humana Fonte: Morais Filho, Reis; Kawamura (2010, p. 23). Segundo Bunc e Dlouha (1997) o andar humano normal é caracterizado por um ciclo que começa com o calcanhar em contato com o solo (fase de apoio) e termina quando o pé deixa o solo (fase de oscilação). Em situações normais, a fase de apoio constitui cerca de 60% do ciclo e a fase de oscilação 40%. Na marcha, conforme o corpo em movimento passa para a perna de apoio, a outra perna balança para a frente, preparando-se para a próxima fase de apoio. Um dos pés ainda está em contato com o solo e, à medida que a posição é transferida da perna de apoio para a perna que avança, há um curto período durante o qual ambas as pernas estão em contato com o solo. Este período é denominado posição dupla. Quando andamos em velocidades moderadas, ocorrem movimentos síncronos à medida que se move para a frente. Os braços oscilam em uma fase contrária aos movimentos da pelve e das pernas. Assim, descreveremos o caminhar como a tradução de todo o corpo no espaço e, para isso, utilizaremos o conceito de trajetória do centro de massa (CM) do corpo. Na marcha, o CM do corpo não permanece em uma posição fixa, mas está sempre dentro da pelve por dois motivos principais: os movimentos da pelve nos três planos espaciais são rápidos e a pelve é rápida, estrutura que promove a divisão de o corpo nas metades superior e inferior, com diferentes comportamentos ao caminhar (BORGHESE, BIANCHI, LACQUANITI, 1996). Modelos explicativos da marcha A marcha humana resulta de uma complexa interação de forças musculares, movimentos articulares e comandos neurais motores. Muitas variáveis internas que contribuem para a marcha foram identificadas e quantificadas ao longo do século passado, incluindo eletromiografia, torque muscular, forças de reação (FRS), movimento BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 89 dos membros e custo de energia metabólica. Uma interpretação e organização dos princípios fundamentais que elucidam os mecanismos de andar, o pêndulo invertido e os seis determinantes do andar (BURDETT, SKINNER e SIMON, 1983). Teoria do pêndulo invertido De acordo com o modelo do pêndulo invertido, descrito por Donelan, Shipman, Kran e Kuo (2004) a marcha humana pode ser comparada a um mecanismo semelhante a um tipo de pêndulo contendo energia cinética convertida em energia potencial gravitacional e vice-versa, com conservação de mais de 60-70% energia mecânica necessária (paradigma do pêndulo invertido) A força mais determinante no pêndulo inverso é a gravidade (F = mg, onde m é a massa envolvida e a constante gravitacional), que deve ser pelo menos igual à força centrípeda (= mv2 / L, onde L corresponde ao comprimento da perna, e v à velocidade horizontal A relação entre as duas forças corresponde ao número de Froude (= v² / gL). Figura 2: Análise do ciclo da marcha humana Fonte: https://www.researchgate.net/profile/Mario-Vieira/publication/308780687/figure/fig2/AS:412479810228225@1475354258138/Figura-2-Apoio-e-balanco- de-um-ciclo-de-marcha-Fonte-ANDRADE-2002-pag-7-Ainda.png De acordo com o modelo do pêndulo invertido, a maior parte do trabalho realizado durante a caminhada não está associado ao trabalho muscular ativo, mas a um mecanismo passivo de troca de energia cinética e potencial, uma vez que o centro de massa (por analogia com o pêndulo invertido), oscila conformeo membro na fase de apoio, reduzindo o trabalho necessário para elevar e acelerar o centro de massa, bem como diminuindo o trabalho muscular necessário para balançar o membro, graças a um mecanismo semelhante a um pêndulo, onde ocorrem as trocas de energia cinética e potencial que ocorrem durante o movimento do membro na direção anterior (COSTA, 2014). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 90 Teoria dos seis determinantes da marcha Segundo esta teoria, a marcha caracteriza-se pela existência de um conjunto de mecanismos considerados determinantes do padrão de marcha, os quais são descritos a seguir. Rotação pélvica Em um nível normal de caminhada, a cintura pélvica gira alternadamente para a direita e para a esquerda (ou vice-versa) da linha de progressão; a amplitude desta rotação é de cerca de 8° (4 ° na fase oscilante e 4 ° na fase de suporte) a rotação pélvica diminui o arco de passagem do centro de massa ao elevar as extremidades do arco e, portanto, os ângulos de flexão na intersecção de arcos sucessivos são menos abruptos e o custo de energia é menor (FORNASARI, 2001). O potencial é mais progressivo. a força necessária para mudar a direção do centro de massa no próximo arco é menor. A rotação angular do quadril, em flexão e extensão, é reduzida e a energia necessária para a oscilação interna do membro é mantida.. Inclinação da pélvis Como já mencionado por Costa (2014), o centro de massa move-se lateralmente na extremidade carregada duas vezes durante um ciclo. O deslocamento é produzido pela inclinação lateral da pelve oposta ao membro de suporte. A inclinação pélvica do membro na fase oscilante ocorre repentinamente no final da fase de duplo apoio. A trajetória do centro de massa é menor (ou mais curta), a trajetória pélvica é suave e, graças à flexão do joelho, a energia é conservada por meio do encurtamento efetivo do pêndulo. Flexão do joelho na fase de apoio podálico. O deslocamento do peso do corpo sobre a extremidade enquanto o joelho está em flexão é uma característica da caminhada completa, de modo que o joelho começa a flexionar e continua até que o pé esteja totalmente apoiado no chão, a flexão média é de cerca de 15 ° imediatamente seguida pela flexão terminal do joelho. Este período da fase estática ocupa cerca de 40% do ciclo da marcha e é conhecido como o período de travamento duplo do joelho, pois o joelho é travado principalmente na extensão, BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 91 destravado na flexão e novamente travado na extensão, seguido por uma flexão final (BURDETT, SKINNER e SIMON, 1983). Esses três determinantes, inclinação pélvica e flexão do joelho, trabalham para diminuir o arco translacional do CM. A rotação pélvica eleva as extremidades do arco enquanto a inclinação pélvica e a flexão do joelho abaixam seu pico máximo. Pé e Joelho Há uma estreita relação entre os deslocamentos angulares do pé e do joelho, sendo possível até estabelecer dois arcos que se cruzam durante a fase de apoio unipodal. A primeira ocorre no contato com o calcanhar e é descrita pelo raio formado pelo calcanhar. O segundo arco é formado pela rotação do pé em torno do centro estabelecido no antepé em associação com a propulsão. Em contato com o calcanhar, o pé é dorsiflexionado e o joelho totalmente estendido, de forma que a extremidade esteja em seu comprimento máximo e o centro de massa encontre seu ponto mais baixo de movimento ascendente. iniciando a flexão do joelho, mantém o centro de massa em sua progressão no mesmo nível por um período, baixando suavemente e invertendo a curvatura no início de sua amplitude de translação. A ponta desse arco também é achatada e ligeiramente invertida pela segunda flexão do joelho associada à propulsão (COSTA, 2014). Deslocamento pélvico lateral Como preconiza em seus estudos Costa (2014), o último determinante está relacionado ao deslocamento lateral da pelve ou sua adução relativa. Se as extremidades fossem paralelas, o deslocamento seria a metade da amplitude do eixo que passa pelas articulações do quadril. é igual a cerca de 3 cm. O deslocamento lateral excessivo é corrigido pela existência do ângulo femoro-tibial (ângulo Q) que, juntamente com a adução relativa do quadril, reduz o deslocamento para 1,75 cm, de modo a se aproximar do deslocamento vertical. Nesse sentido, o desvio da MC é mais frequentemente simétrico nos planos horizontal e vertical, os fatores que permitem o acúmulo de energia e sua recuperação referem-se ao tempo necessário para a contração muscular para movimentar os segmentos móveis. À medida que o CM se move ao longo de seu caminho senoidal de baixa amplitude, a energia é gasta na elevação e apenas uma parte dessa energia é recuperada em sua descida (DONELAN, KRAM e KUO, 2001). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 92 Teoria dos Seis Determinantes Versus Teoria do Pêndulo Invertido A teoria dos seis determinantes do caminhar, proposta em Saunders, (1953), sugere um conjunto de aspectos cinemáticos que auxiliam na redução do deslocamento do centro de massa do corpo, partindo da premissa de que os movimentos verticais e horizontais são energéticos com grande gasto. Por outro lado, a teoria do pêndulo invertido propõe que andar é energeticamente menos caro se o membro se comportar como um pêndulo descrevendo um arco. A teoria do pêndulo invertido entra em conflito com a teoria dos seis determinantes da caminhada, e as duas teorias da caminhada servem ao princípio de redução do gasto de energia, mais no sentido de oposição do que de complementaridade. Os seis determinantes da teoria da marcha têm sido amplamente aceitos, no entanto, a teoria carece de evidências experimentais. Existem determinantes (flexão do joelho, rotação da cintura pélvica em torno de um eixo vertical) que desempenham um papel menos importante na redução do deslocamento vertical da marcha. Há um maior gasto metabólico quando o indivíduo reduz voluntariamente o deslocamento vertical do centro de massa, em comparação com a marcha normal. Os determinantes talvez sejam mais bem compreendidos como descrições cinematográficas de certos aspectos do processo, cuja origem é objeto de debate (CAVAGNA e KANEKO, 1966). A energia cinética e o potencial gravitacional do centro de massa agem mais como se esperaria se o membro apoiado em uma perna se comportar como um pêndulo invertido em paralelo, se o membro na fase de ar oscila como um pêndulo, isso explica a fase oscilante. No entanto, a teoria do pêndulo invertido também apresenta alguma controvérsia: se o pêndulo oscila livremente, qual a razão do gasto de energia na caminhada? Portanto, é necessário entender como o andar se desvia do comportamento do pêndulo e como essa alteração pode estar associada ao gasto energético. Uma possível explicação para o gasto energético do membro de apoio é que ele não se comporta de forma passiva (SAUNDERS, 1953). Em vez disso, você pode atuar como um pêndulo forçado com o trabalho muscular usado para acelerar e desacelerar o pêndulo. No entanto, dada a possibilidade de ação passiva, sem dispêndio energético, não faz sentido a preferência por uma alternativa mais dispendiosa. Poderia também ser esperada a existência de uma determinada velocidade baixa para a qual o custo energético fosse nulo. No entanto, o custo metabólico é de facto substancial para todas as velocidades. Outra possibilidade é que a energia seja despendida para produzir a força muscular necessária BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 93 para manter o joelho em extensão. No entanto, a configuração do membro inferior não requer elevadas forças musculares para a manutenção da extensão (DONELAN, SHIPMAN, KRAM e KUO,2004). Segundo Saunders, Inmann e Eberhart (1965), nem mesmo a produção de força isométrica explica a razão do dispêndio energético aumentar com a velocidade de marcha. Nenhuma explicação parece justificar o dispêndio energético. Para além do exposto, a teoria do pêndulo invertido não tem em consideração o trabalho realizado pelos membros individualmente na fase de duplo apoio, nem explica a existência de dois picos na componente vertical da força de reação do solo (Fz). Outra limitação tem a ver com o facto de não serem tidos em consideração os custos que são considerados como não responsáveis por trabalho, tal como a força isométrica para estabilização e suporte de peso corporal. ANOTE ISSO Como sabemos, para o exercício da caminhada, uma das principais articulações que permitem o movimento é o quadril. Nesse sentido, as principais indicações da atividade para problemas do quadril são as doenças degenerativas das articulações, fraturas do pescoço e da cabeça do fêmur e do acetábulo, bem como outros, como processos infecciosos e sequelas de luxações congênitas, além do tratamento fisioterapêutico que deve ser realizado no pré e pós-operatório, visando o alívio da dor, prevenindo deformidades e fraqueza muscular e, portanto, limitando a mobilidade articular, evitando que esses fatores se transformem em limitação da marcha, portanto demanda o alívio da dor, restauração e mobilidade do quadril. Teoria da marcha dinâmica Uma explicação para o gasto energético na caminhada segundo Costa (2014) é o trabalho mecânico realizado pelos músculos, com estreita relação entre o trabalho e o custo metabólico durante a caminhada em declive. A eficiência da caminhada em declive positiva e negativa, definida como o trabalho realizado contra a gravidade dividido pelo custo metabólico, fica em torno de 25% e 120%, respectivamente, e esses valores são semelhantes aos observados com trabalhos positivos e negativos em músculos isolados. nenhuma força dissipativa externa ao sujeito, nem trabalho feito em oposição à força da gravidade, como no caso da inclinação. O trabalho negativo não é feito pelo ambiente externo, mas pelo próprio corpo. O processo é, portanto, BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 94 visto como autossustentável, com a realização de trabalho positivo para compensar o trabalho negativo. Para Saunders, et al (1953) existem vários métodos para quantificar o trabalho mecânico realizado no corpo e nos membros; entretanto, nenhum desses métodos prevê ou explica onde e por que a energia é dissipada. Assim, apesar da existência de estudos que procuraram explicar os fenômenos de dissipação de energia ocorridos, ainda há muitos questionamentos sobre como estabelecer a relação entre a não conservação da energia mecânica e as variáveis cinéticas e cinemáticas da caminhada. De acordo com Cavagna e Kaneko (1977) os princípios da marcha dinâmica foram originalmente desenvolvidos para construir a marcha em robôs, sem considerar músculos, movimentos articulares ou mesmo o comportamento humano empírico. A abordagem dinâmica é uma extensão da teoria do pêndulo invertido. No modelo de pêndulo, o membro de suporte pode oscilar como um pêndulo invertido, com a pelve movendo-se em arco. Ao projetar os pés para frente da perna, o momento extensor do joelho pode ser aplicado passivamente. O membro pode ser totalmente liberado pelo pêndulo dinâmico. As proporções relativas da coxa e da perna fazem com que o movimento natural forneça facilmente flexão do joelho suficiente para mover o pé de forma que ele repouse no solo na fase de apoio do trabalho ativo ou mesmo na produção de força ativa. O paradoxo do pêndulo invertido não é resolvido pela fase de posição unipodal (CAVAGNA; MARGARIA, 1966). De acordo com Costa, G.L. (2014) vários modelos de marcha baseados em um pêndulo invertido preveem que o trabalho não é necessário em cada etapa, mas sim entre as etapas. A marcha dinâmica difere do padrão de pêndulo invertido no final de cada ciclo da marcha. A abordagem é difícil de modelar, pois os membros formam uma cadeia cinética fechada, sem analogia óbvia e simples como no modelo do pêndulo invertido. No entanto para Saunders et al. (1953) a abordagem de marcha dinâmica resolve esta dificuldade interpretando a transição entre passes como análoga. Na marcha dinâmica, a conservação de energia da fase estática para uma perna é interrompida pelo impacto do elemento oscilante com o solo. A colisão está associada à liberação inelástica de energia no ponto de impacto, ao longo do membro e até mesmo para outras partes do corpo. Além da perda de energia, o principal efeito da colisão é a mudança na velocidade dos membros. e o CM (CAVAGNA; KANEKO, 1977). a mudança de velocidade é necessária devido à troca dos membros de suporte, onde o arco pendular descrito por um arco de suporte deve ser seguido por outro arco BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 95 executado pelo outro membro. dissipação de energia pelo trabalho negativo feito pelo corpo. O trabalho negativo pode ser feito ativamente, por ativação muscular, por deformação de tecidos moles e em vários locais do corpo. Na marcha dinâmica passiva, o membro anterior faz um trabalho negativo no CM e reduz a amplitude da velocidade do CM para que a próxima fase de apoio da perna comece em um ritmo mais lento do que a anterior do robô em um plano inclinado. A perda de energia dinâmica de caminhada ativa pode ser reduzida em 75% no máximo aplicando um pulso de propelente pouco antes da colisão. A redução na perda de energia ocorre quando a propulsão reduz a velocidade de colisão (DOKE; KUO, 1977). 9.1 Corrida Correr é uma atividade física muito popular entre os brasileiros, isso porque correr é uma atividade relativamente simples de se fazer, não requer um equipamento específico e nem um local específico. Hoje em dia, muitas pessoas optam pela prática de exercício porque se integra mais facilmente no quotidiano agitado das pessoas. No entanto, correr é um esporte, pois cada esporte requer cuidados especiais, deve ser praticado corretamente e pode causar lesões se praticado de forma inadequada. Ciclo da corrida Um ciclo de corrida começa a partir do contato inicial do calcanhar de um pé até o próximo contato inicial do calcanhar do mesmo pé e é dividido em duas fases de acordo com Carr (1998). Figura 3: Ciclo da corrida Fonte: Retirado do artigo CARR, GERRY Biomecânica dos Esportes: Um guia prático. 1998, pág, BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 96 1. Fase de apoio ou sustentação (3 partes): • Primeiro contato = apoio com a borda externa do calcanhar, com o pé em supinação. Subfase com maior impacto articular (3x o peso do corpo). • Apoio médio: achatamento do pé no solo: Momento em que ocorre um determinado movimento do tornozelo na articulação subtalar - pronação (transforma o pé em uma estrutura maleável, dissipando a energia absorvida durante o impacto do contato inicial na forma do movimento). • Propulsão: O pé não é mais uma estrutura maleável e se torna uma alavanca rígida, capaz de fazer uma impulsão de todo o corpo para a frente, através do movimento de supinação. Durante a fase de apoio, há primeiro uma desaceleração (apoio frontal) e depois uma aceleração (impulso). Fase de apoio à frente: Ocorre durante o contato com o solo, devido ao movimento descendente da perna e leve flexão do joelho (“amortecimento”) preparando para o impulso; enquanto o joelho oposto avança flexionando consideravelmente (também dependendo da velocidade da ação de corrida), para superar a perna de apoio e continuar o movimento para frente durante este período em que a perna de apoio assume a tarefa de impulso (CAVAGNA; KANEKO, 1977). Posicionamento dos pés: o posicionamento dopé no solo ao apoiar os degraus depende muito do estilo do corredor, o antepé é colocado antes e depois do lado de fora: (a) nas provas de longa distância coloca-se primeiro a parte anterior do pé e depois a parte lateral externa: (b) com o calcanhar mais próximo do solo do que em corridas de curta distância, onde o calcanhar é mais alto (predomina o dedo do pé), (c) porque a inclinação do corpo é mais íngreme para aumentar o empuxo motor. Fase de impulso Para Carr, (1998) a fase de impulso ocorre obviamente quando o pé está apoiado na superfície, esta organização das fases é para análise movendo-se para frente BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 97 acelerando o centro de gravidade, quando a perna fornece o impulso para projetar o corpo para frente. A fase de impulso é caracterizada pela extensão das articulações do tornozelo, joelho e quadril, resultando em um período de aplicação de força contra o solo, um aumento das forças para frente e para baixo. Vai coincidir com a elevação máxima da coxa e do joelho da perna livre para trás e vice-versa. Em coincidência do máximo de sua ação com o momento final da impulsão, de modo que quando o cotovelo está mais para trás, o joelho correspondente atinge uma elevação maior. Em seu balanço (convergindo levemente para o peito - linha média do corpo), ele forma um ângulo de aproximadamente 90º entre o braço e o antebraço. A intensidade do movimento das pernas e braços, bem como a sua amplitude, é diretamente proporcional à velocidade da corrida. Fase de vôo Em cada etapa em que o corpo não está mais em contato com a superfície de suporte. Esta fase do voo é o que mais facilmente distingue caminhar de correr. A projeção para frente causada pelo impulso se manifesta na parábola descrita pelo CG assim que o contato com o solo é encerrado, sendo esta fase uma perda de velocidade. Durante a fase de voo, a perna livre balança e então estende para contato com o solo (fase de balanço) enquanto a perna de decolagem flexiona rapidamente (fase de recuperação) (MCGINNIS, 2015). Fase de Transição / Balanço / Suspensão Fase em que o corpo permanece no ar sem contato com o solo (voo), iniciando a recuperação do membro inferior para o próximo ciclo. Fase de balanço: na fase de balanço, a coxa da perna livre deve subir rapidamente para a horizontal. Fase de recuperação Na fase de recuperação, o joelho da perna de impulsão deve dobrar fortemente com um movimento de pêndulo curto. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 98 Movimento dos braços Os braços devem mover-se lateralmente em relação ao tronco, sua ação consiste em um equilíbrio rítmico, partindo da articulação do ombro e flexionando em um ângulo de aproximadamente 90 graus. Os braços devem ser movimentados ântero posteriormente (para frente e para trás) sem cruzar excessivamente o plano anterior e/ou posterior do corpo, apenas o suficiente para permitir o passo atual, contribuindo para o equilíbrio e o avanço. movimento dos braços, as mãos devem estar completamente relaxadas. Esta ação é muito importante, a tal ponto que alguns corredores afirmam ter terminado certas corridas “correndo com os braços” (CARR, 1988). Outros conceitos importantes: Geração de força: 1. Quando o pé está em contato com o solo, ele gera força ou interrompe o movimento. Força motriz: composição da mecânica básica mais a velocidade alcançada na fase de aceleração. A ideia é elevar o centro de gravidade, um treinamento específico auxilia na melhor execução do movimento, causando o mínimo de perda de energia. Figura 4: Angulação dos movimentos da corrida Fonte: Retirado do artigo CARR, Gerry. Biomecânica dos Esportes: Um guia prático. 1998. pág. Conforme demonstrado na Figura 4, Carr (1998) determina que os braços têm um papel importante para geração de força na corrida. O ângulo em que o corpo se posiciona durante a corrida é uma característica natural, pois conforme o corredor acelera a passada, o corpo começa a se inclinar para frente, em um senso natural de equilíbrio. Quando o indivíduo está correndo, a força de reação vertical do solo é cerca de duas a três vezes a massa corporal total na fase estática e na fase de empurrar da corrida, a força máxima do solo é maior do que a da fase há um aumento na velocidade de corrida, também tem efeitos na amplitude da força de reação do solo. A velocidade de movimento depende de dois fatores: BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 99 Figura 5: Fatores que influenciam na velocidade da corrida Fonte: Fraga et al. (2007). Para determinar a velocidade do movimento, você pode usar comprimento da passada (CP) (a distância de cada passada) e frequência da passada (PF) (o número de passos dados em um determinado tempo). A distância é um comprimento entre duas coisas, é o tempo de viagem (t). Digamos que em um sprint o indivíduo percorreu 9 m a velocidade média (Vm) qual seria a velocidade média desse indivíduo? Porém, para avaliar a velocidade média (Rm) é necessário dividir a distância percorrida (d) pelo tempo despendido (t) na viagem. Um indivíduo, tendo atingido determinado ponto, percorreu 9 m, com um tempo de 3 segundos. Agora imagine um corredor com uma passada de 1,85 metros (m) e 3 passadas por segundo (s). Qual é a sua velocidade (V)? Resultado: Fórmula: Velocidade = CP x FP = ? metros por segundo (m/s) Resposta: V = 1,85 x 3 = 5,55 m/s - O indivíduo corre a uma velocidade de 5,55 m/s. A distância é um comprimento entre duas coisas, é o tempo (t) de movimento de deslocamento. Digamos que em um sprint o indivíduo tenha se movido 9 m. O tempo decorrido (t) foi de 6 segundos. Qual é a velocidade média (Vm) desse atleta? Resultado: Fórmula: Vm = deslocamento / tempo gasto = ? Resposta: Vm = 9 / 6 = 1.5 m/s. Em média o indivíduo corre a uma velocidade de 1.5 m/s em 9 metros. Porém, para avaliar a velocidade média (Rm) é necessário dividir a distância percorrida (d) pelo tempo despendido (t) neste percurso percorrido. Um indivíduo, tendo atingido determinado ponto, percorreu 9 m, com um tempo de 3 segundos. Resultado: Fórmula: Rm = distância /tempo gasto. Resposta: Rm = 9 / 3 = 3 m/s A rapidez do indivíduo foi de 3 m/s em 9 metros. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 100 A mudança na velocidade em um determinado intervalo de tempo é chamada de aceleração (a). Considerando que a velocidade em um instante (v1) é igual a 2 m / s, a velocidade no próximo instante (v2) é igual a 5 m / se o tempo decorrido foi de 10 s, podemos saber a aceleração: Resultado: Fórmula: a = velocidade em um momento (v2) - velocidade no momento seguinte (v1) tempo transcorrido. Resposta: a = 6 - 2 / 10 = 0.4 m/s. 9.1.1 Salto De acordo com Delwing et al. (2007), o salto vertical é muito utilizado em diversos tipos de esportes como por exemplo: nas cortadas e bloqueios no voleibol, arremessos no handebol, rebotes no basquete, saltos no balé dentre outros. O salto vertical tem muita influência por diversos fatores que afetam principalmente a força em vários segmentos do corpóreos, articulações, músculos e tendões de um ponto de vista totalmente mecânico e neuromuscular, portanto vamos verificar alguns fatores na figura abaixo: Figura 6: Fatores e influência no salto vertical Fonte: Delwing et al. (2007). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 101 O salto vertical é definido como um desprendimento do corpo ao solo, com impulsos e suspensão momentânea no ar, seguido de uma queda do corpo no mesmo ponto de saída e que se divide em três fases: impulso, voo e queda O salto vertical envolve uma interação completa entre vários fatores, estes são:Figura 7: Fatores que interferem no salto vertical Fonte: Araújo (2009). Salto de agachamento (a) , o saltador par te de uma posição em pé, semi- agachamento e alonga os joelhos e quadris vigorosamente, saltando verticalmente sobre a superfície do solo e nenhum movimento para baixo é permitido, nesta técnica o indivíduo deve executar apenas uma contração concêntrica. Salto de contra-movimento (b) caracterizado por uma ação excêntrica seguida por uma ação concêntrica, onde o saltador começa na posição vertical, realiza um movimento preliminar para baixo dobrando os joelhos, quadris e tornozelos e estendendo-os imediatamente na vertical ao pular da superfície do solo Este salto é caracterizado pela ativação do sistema de ciclo alongamento-encurtamento. Figura 8: Saltos e seus tiposFonte: Araújo (2009). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 102 No Deep Jump (Drop Jump) (c), o indivíduo parte de uma plataforma e, assim que toca o solo, realiza a fase muscular excêntrica, configurando uma fase descendente do movimento, seguida da concêntrica, configurando a fase ascendente, fase impulso, assim como o salto em contramovimento, também este salto se caracteriza pela ativação do sistema do ciclo alongamento-encurtamento. ANOTE ISSO Você sabia que os saltos verticais e horizontais têm sido utilizados como indicadores da força dos membros inferiores em crianças e adolescentes, uma vez que demonstraram ser sensíveis ao treinamento de força? O salto horizontal difere do salto vertical, biomecanicamente. Para o salto vertical começa na posição em pé, calcanhares no chão, pés paralelos, tendo a extremidade mais distal da polpa do dedo da mão dominante como ponto de referência, resultando no deslocamento vertical em centímetros pela diferença entre a melhor pontuação obtida e o ponto de referência de cada um dos métodos. “O salto horizontal é utilizado como indicador de força de membros inferiores em análises de desempenho”, parte dos pés paralelos ao ponto de partida, devendo o indivíduo saltar na direção horizontal com empurrão simultâneo das pernas, visando atingir o ponto mais distante do início. É permitido o movimento dos braços e do tronco. Um exemplo desse salto é o salto em distância e o salto triplo, tanto no atletismo quanto no campo. Fase 9: Salto horizontal – Fases Fonte: Araújo (2009). Os saltos horizontais de acordo com Araujo, et.al. (2013) tem por convenção a metragem total dividida em distâncias parciais, identificando os fatores que determinam cada uma. No salto em distância, aplica-se a seguinte classificação para a análise biomecânica: BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 103 Figura: 10: Análise do salto em distância Fonte: Moura, Moura e Borin (2005, p.17). “No salto triplo, cada uma dessas distâncias se repete três vezes, onde a distância D2 representa mais de 85% do resultado final, e é a que na maioria das vezes tem relação significativa com a distância total do salto” ANOTE ISSO Um jogador de basquetebol em uma partida faz em média, 65 saltos, enquanto os jogadores de futebol realizam em uma partida apenas nove. No basquetebol são combinados com o balanço e a elevação dos braços acima da cabeça, na fase final do salto, como no rebote, na enterrada e no bloqueio e no futebol, esta associação entre salto vertical e elevação do braço acima da cabeça raramente acontece, exceto para o goleiro. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 104 CAPÍTULO 10 BIOMECÂNICA A história da biomecânica é em parte a história da cinesiologia. No final do século 19, a palavra cinesiologia foi usada pela primeira vez e se tornou popular no século 20, quando apena no final dos anos 1960 a palavra biomecânica tornou-se popular. O surgimento da cinesiologia se deve ao fascínio humano pelo comportamento motor animal, conectando o homem com a forma como os peixes nadam, pássaros voadores, estudando os limites da força muscular. Períodos relevantes na história da cinesiologia e biomecânica: Figura 2: O estudo da biomecânica no esporte Fonte: Desenvolvido pelo autor BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 105 A ERA DE ARQUIMEDES Os gregos abriram caminho para os elementos básicos do conhecimento em Matemática, Física, Mecânica e Medicina a partir de Rasch e Burke (2003) indicam dois cientistas de que tiveram influência na época: • Arquimedes começou com matemática, geometria e mecânica; princípios hidrostáticos que explicam a forma como os corpos flutuam; na qual se baseiam os especialistas da cinesiologia da natação, e entre suas considerações estão as descrições das leis das alavancas e do centro de gravidade. IDADE MÉDIA Nesta fase, de um modo geral, houve poucas contribuições científicas e apenas em algumas inovações na arte grega e romana. Artistas antes dos cientistas, a partir de, teriam vindo para estudar o movimento humano. Neste momento ocorreu a negação do corpo (corpo como prisão, estrangulamento da alma). Na obra Liber divinorum operum (O livro das obras divinas, c. 1163 - 1173), a estrutura do Universo tem uma correspondência direta com a fisiologia humana. Nesta perspectiva, os atos humanos reverberam e cooperam (ou menos) na ordem do cosmos (Figura 66). Figura 3: Obra Liber Divinorum Operum Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2e/Hildegard_von_Bingen_Liber_Divinorum_Operum.jpg/330px-Hildegard_von_Bingen_Liber_ Divinorum_Operum.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 106 Galeno (131 - 202 d.C), deu o pontapé para a compreensão dos movimentos humanos como resultado da contração dos músculos, destacou para os detalhes da anatomia do corpo humano, o esqueleto, os músculos e suas funções, que pode ser considerado uma descoberta magnífica para a evolução da cinesiologia e biomecânica. Figura 4: Galeno e sua obra Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4f/Galeni_De_curandi_ratione_V00212_00000008.tif/lossy-page1-330px-Galeni_De_curandi_ ratione_V00212_00000008.tif.jpg RENASCIMENTO Após o período histórico da Idade Média que durou mais de 1000 anos e que estabeleceu o processo de desenvolvimento da cinesiologia, Leonardo da Vinci (1452 - 1519) ao realizar novos estudos sobre o corpo humano, encerrou com esta estagnação. No século XVI surge André Vésale (1514 - 1564), que teria sido o que desafiou as ideias de Galeno, reformando as noções de anatomia. Este período é caracterizado pela liberdade de pensamento, arte, literatura e filosofia. Alguns nomes vêem a luz do dia, como Miguel Ângelo, Leonardo Da Vinci e Maquiavel. A biomecânica se preocupa com https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4f/Galeni_De_curandi_ratione_V00212_00000008.tif/lossy-page1-330px-Galeni_De_curandi_ratione_V00212_00000008.tif.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4f/Galeni_De_curandi_ratione_V00212_00000008.tif/lossy-page1-330px-Galeni_De_curandi_ratione_V00212_00000008.tif.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 107 três aspectos: o renascimento do trabalho científico, bases da anatomia e fisiologia e o estudo das ações e movimentos musculares como entidades interligadas. ANOTE ISSO Da Vinci estava particularmente interessado na estrutura do corpo humano em relação ao movimento e a relação entre o centro de gravidade, o equilíbrio e o centro de resistência, levantando-se da posição sentada e pulando. Leonardo da Vinci foi o primeiro a corrigir a forma dos diferentes órgãos do corpo humano, o que lhe valeu a importância que atribuía a mais de pequenos detalhes e detalhes no estudo da anatomia.Figura 5: O homem Vitruviano de Da Vinci Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Da_Vinci_Vitruve_Luc_Viatour.jpg https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Da_Vinci_Vitruve_Luc_Viatour.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 108 REVOLUÇÃO CIENTÍFICA Neste período (1600 - 1730), segundo Morais Filho, et.al (2010), houve interesse por novas ideias, descobertas. Na cinesiologia e principalmente na biomecânica, houve o surgimento da implicação da teoria e da prática, através de experimentos e o desenvolvimento das três leis de Newton: Figura 6: As leis da física de Newton na Biomecânica Fonte: Morais Filho, Reis e Kawamura (2010, p. 26). Giovanni Alfonso Borelli (1608 - 1679) é considerado o pai da biomecânica, foi o primeiro a apontar que as alavancas do sistema musculoesquelético aumentam / amplificam o movimento muito mais do que a força, e revelaram forças necessárias para equilibrar as articulações do corpo humano, determinando o centro de gravidade do corpo humano, e demonstrando que a inspiração dependia da ação muscular e a expiração da elasticidade do tecido. Figura 7: Livro de Borelli Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0c/Borelli_-_Motu_Animalium.jpg/525px-Borelli_-_Motu_Animalium.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0c/Borelli_-_Motu_Animalium.jpg/525px-Borelli_-_Motu_Animalium.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 109 ILUMINISMO Neste momento, começam as discussões sobre força, com o desenvolvimento da mecânica de Lagrange. Joseph Louis Lagrange formulou a mecânica clássica que combina a conservação do momento linear com a conservação de energia, auxiliando em aspectos da biomecânica, como em uma melhor compreensão da força, nos momentos e na energia, na contração muscular influenciada pela eletricidade, forças bioquímicas e mecânicas, e facilitou o estudo da dinâmica do movimento humano. O uso da mecânica Lagrangiana ainda é usado hoje, pois é baseado em grandezas escalares (energia cinética e potencial) e é alcançável quando o objetivo é o processamento offline dos dados do paciente (medições). SÉCULO XIX E XX Três invenções deste período tiveram uma série de consequências para o mundo e para as ciências, são elas: a novela de Emilio Rousseau em 1762, a máquina de vapor de Watts em 1777 e a revolução Francesa em 1789. Essas invenções levaram ao desenvolvimento do esporte e da atividade física, despertando maior interesse pela locomoção humana. Inspirado por Amoros, fundou a escola militar de Educação Física (MOURA, MOURA e BORIN, 2005). Em 1890 dois professores emergentes, Demeny (matemático) e Herbert (militar), Demeny criou a biomecânica, a ginástica localizada para ser aplicada na industrialização, com exercícios localizados e específicos e uma contribuição biológica. Foram desenvolvidos métodos e ferramentas experimentais, dos quais possibilitaram o avanço de certos aspectos da biomecânica, tais como: BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 110 Figura 8: O avanço da biomecânica Fonte: Moura, Moura e Borin (2005, p.18). Vários outros cientistas contribuíram para a biomecânica e a cinesiologia, mas podemos destacar três porque suas descobertas ainda são usadas hoje (figura 71). Figura 9: Cientistas que contribuíram para a Biomecânica Fonte: Guillarmón (2014). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 111 ANOTE ISSO No Brasil, a Biomecânica começou a ser utilizada há alguns anos, graças ao apoio que algumas instituições de ensino superior brasileiras têm recebido do governo alemão. Uma das referências históricas dessa relação remonta a 1965, ano da implementação do acordo cultural entre o Brasil e a República Federal da Alemanha para a implantação dos cursos de biomecânica na educação física. Riehle ministrou cursos na Escola de Educação Física da Universidade de São Paulo e na Universidade Federal de Santa Maria, com o objetivo de promover o desenvolvimento da região e lançar as bases para o curso de formação de especialistas em Biomecânica. essa condição levou a Biomecânica a se expandir para além do espaço disciplinar da educação física e do esporte, gerando relações multidisciplinares importantes. 10.1 Objetivos da biomecânica Avaliação Diagnóstica do Movimento Para estudar o padrão de movimento, o professor / formador deve primeiro fazer uma avaliação e depois sugerir alterações. Esta avaliação é muito importante para definir o objetivo principal de onde o erro foi gerado. Às vezes, o praticante novato vê o efeito, mas não vê a causa. Um exemplo interessante vem da natação. Um erro comum para o nadador novato é nadar de uma maneira em que os quadris balançam muito, o que é chamado de “rolamento”. (KNUDSON E MORRISON, 2001). De acordo com Hamill e Knutzen (2012), uma das primeiras correções sugeridas, e centrada no membro inferior, é aumentar a frequência dos chutes, o que ajuda, mas não resolve o problema, pois o erro não está nos membros. O erro de membro inferior pode ser causado por dois parâmetros no membro superior: cruzar o braço além da linha média do torso ou virar a cabeça muito para o lado onde o nadador não está respirando. Este é um exemplo simples de um erro cometido ao diagnosticar o movimento incorretamente. Um erro de cálculo comum é sublinhar o resultado negativo apresentado pelo profissional sem dar uma pista precisa de onde está o problema. Assim, como no exemplo citado, seria profissional dizer que o aluno está “rolando”, mas não indicar o que deve mudar. Como o aprendiz mudará o movimento? Em uma avaliação diagnóstica de qualquer movimento, de acordo com Floyd (2000), o médico deve ser capaz de descrever o movimento correto. É importante que isso BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 112 seja feito por escrito, porque muitas vezes pensamos que conhecemos o movimento, mas na realidade só entendemos algumas fases dele. Esta descrição deve ser feita em etapas e com os elementos mais importantes da ação (elementos-chave) sublinhados, como o exemplo do serviço ascendente. a) Fase preparatória: Em pé, de frente para o campo do adversário, o atleta deve se posicionar com o tronco levemente inclinado para frente, as pernas afastadas ântero-posterior, a perna oposta ao lado do braço que será utilizado deve estar em posição. na frente, a uma distância lateral aproximadamente igual à largura dos ombros, o peso do corpo repousará mais sobre a perna de trás. A bola deve ser segurada com a mão o que não é necessário para que fique quase totalmente estendida. O braço que vai bater na bola será estendido para trás. b) Fase de execução: A bola será lançada para cima, à frente do corpo, a uma altura máxima de 30 cm, e será acertada com o braço oposto do executante, que realizará todos os movimentos em direção à bola em pé por um período prolongado. O peso corporal de é transferido para a perna dianteira. A mão, ao bater na bola, assumirá uma posição arredondada com os dedos juntos e quase estendidos. A contração dos músculos da mão tornará a zona de impacto mais firme para facilitar o lançamento da bola em distâncias maiores. c) Fim do movimento: Com o golpe da bola e a transferência do peso do corpo para a perna da frente, há uma tendência natural de jogar a perna de trás para frente, que deve ser utilizada para o passo que introduz o batedor para o playground. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 113 A proposta de dividir o movimento em fases é importante para que o profissional do possa se fixar em pontos precisos do que pretende analisar, a fim de organizar mentalmente a sequênciacerta e identificar o erro com mais facilidade. No caso do saque furtivo, assumimos que o aluno não pode passar a bola para o outro lado da quadra. Na tentativa de corrigir um movimento, o treinador costuma dar as seguintes recomendações: “Aplicar mais força na bola” ou “Girar o braço com mais velocidade’’. É improvável que essas dicas resultem em movimentos corretivos. Então, quais são as causas do erro? Este deve ser nosso objetivo ao avaliar as etapas. O erro pode estar na fase de preparação com retração da perna no ântero-posterior. Para cada fase, foram determinados os parâmetros mecânicos que interferem na altura atingida. Por exemplo, na fase de voo, os parâmetros eram a velocidade vertical de empuxo e a resistência do ar. Diferentes velocidades articulares que geram a velocidade do indivíduo. Na Figura 11, pode-se visualizar um diagrama de blocos para a análise do quadro giratório na ginástica artística. A avaliação diagnóstica é imprescindível não só no ambiente escolar / clube, mas também para o profissional que trabalha em ginásios, para o praticante de ginástica laboral e para o personal trainer. É difícil para um indivíduo ser um bom professor de todos os movimentos que a educação física pode compreender, mas com um bom livro de descrição de movimentos e com um conhecimento básico dos conceitos de mecânica, o praticante será capaz de corrigir movimentos corretamente, mesmo se você não for um especialista. Estudo de sobrecarga A sobrecarga é fundamental para o desenvolvimento do indivíduo. Quanto mais rápido o movimento, maior será a ação realizada pelo indivíduo. Em uma caminhada diária simples, esses valores representam cerca de 1,2 a 1,5 vezes o peso corporal. No salto, atingem dez vezes, e no salto triplo, por segundo, batem com o pé no chão, atingem 18 vezes (TUBINO, 1984). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 114 Figura 11: Estrutura em blocos Fonte: Desenvolvido pelo autor baseado em Simões (2006). Portanto, um indivíduo de 70 kg, caminhando a uma velocidade confortável, receberá pelo menos um impacto de aproximadamente 840 N (1,2 vezes o peso corporal) a cada contato do pé com o solo. Conhecimento fundamental para qualquer movimento profissional, pois se a sobrecarga for maior do que a estrutura musculoesquelética do indivíduo pode suportar, ocorrerá uma fratura. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 115 Esse também é um dos motivos pelos quais se diz que o atleta de ponta não é um ser saudável, pois diante de impactos sistematicamente altos, ocorrerá uma lesão em algum momento. É simplesmente uma questão de atrasar seu início. Como você faz isso? Em primeiro lugar, o atleta pode ser pensado como uma criança ainda na escola, o professor deve ter o cuidado de alertar este potencial atleta para a importância da construção muscular, em termos de exercícios de fortalecimento, pois os músculos devem ser capazes de resistir cargas muito grandes em caso de colisão com qualquer objeto, seja uma bola, o solo ou o corpo do adversário. Para muitos, a colisão da mão ou do pé com a bola não é tão problemática quanto a queda no solo. A força exercida sobre a bola, por lei de ação e reação, retorna ao indivíduo, em especial no membro superior, se a pessoa que realiza esses movimentos não tiver um bom modelo de alinhamento corporal, pode sofrer no punho, cotovelo ou ombro. Para as crianças em geral, quando se trata de fazer movimentos muito rápidos que podem causar quedas, deve-se ter o cuidado de colocar colchões que amortecem a queda. No campo, se houver estímulo à competição, o uso de colchões será fundamental. Além disso, os exercícios de amortecimento devem ser ensinados desde cedo, como dobrar os joelhos na queda, rolar na queda e, ao acertar a bola, deixar o segmento seguir o curso da queda. Movimento sem frenagem brusca. Já para os adultos, o treinamento com pesos deve ser priorizado, tanto para atletas quanto para pessoas sedentárias que desejam fazer uma atividade explosiva. Muitas pessoas não gostam de treinamento com pesos e os atletas, em particular, são muito relutantes em fazê-lo. o papel do profissional de educação física em alertá-lo do interesse da sobrecarga articular, oferecer dados da literatura e apresentar exemplos da curta vida de cerca de atletas extremamente rápidos que não ligam. No caso de pessoas sedentárias que decidem correr ou praticar exercícios São rápidos, sem preparação prévia adequada, é fundamental informá-los sobre o aparecimento de micro lesões musculoesqueléticas que podem causar, se penetrarem por um pequeno orifício, a ruptura de vários ligamentos ou músculos. Formas de análise em biomecânica Para análise da Biomecânica segundo McGinnis (2015), existe alguns parâmetros que podem ser utilizados, podemos destacar a cinemetria, dinamometria, antropometria e eletromiografia. Vamos destacá-los e explicar cada um deles. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 116 Figura 12: Análise em imagem (Cinemetria) Fonte: https://production.listennotes.com/podcasts/biomecast/cinemetria-princ%C3%ADpios-e-Fise7LDZ2aK-PGOJywdZ5UH.1400x1400.jpg Cinemetria De acordo com os estudos de Winter (1987), a forma mais básica de análise de movimento é a cinemetria ou o uso de imagens. Hoje em dia, acessar uma câmera é muito simples e o valor deste dispositivo como feedback para alunos ou atletas é indiscutível. A cinemetria é muito importante para uma análise qualitativa de movimentos. Para isso, pode ser usado desde uma câmera de celular até várias câmeras posicionadas para permitir a observação dos ângulos de movimento. tipicamente, para análise de segmento e articulação, marcas são feitas em pontos anatômicos individuais (Figura 12). Depois de digitalizar as coordenadas do ponto de cada imagem em movimento, os dados são armazenados. Devido à complexidade de gestão, os outros métodos não são amplamente utilizados na vida diária dos profissionais de educação física, mas uma breve descrição de cada método é apropriada aqui. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 117 Dinamometria Pela dinamometria o valor da força externa pode ser obtido no contato. A forma mais comum de dispositivo para medir este tipo de força é a plataforma de força, que fornece um sinal elétrico proporcional à força aplicada O a mais comum é a plataforma de força AMTI, capaz de medir as forças, momentos e deslocamento do centro de pressão em torno dos eixos x, y e z (Figura 13). Figura 13: Dinamometria em plataforma de força AMTI Fonte: Arquivo pessoal Este é um método muito importante para avaliar a sobrecarga nas articulações e medir as forças necessárias para produzir movimentos. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 118 Antropometria Utilizando modelos antropométricos, é possível, a partir do peso e da altura do indivíduo, calcular o comprimento, a massa, o centro de gravidade dos segmentos e o centro de gravidade do corpo em seu conjunto. é definido como o ponto em que o efeito da gravidade se concentra na massa do segmento ou, quando especificado, na massa total do indivíduo (AVELAR, et. al. 2008). Existem vários modelos teóricos, mas na Figura 14 podemos observar dois modelos diferentes: os métodos de Dempster e os radioisótopos. Figura 14: Modelos antropométricos: (a) método de radioisótopos e (b) método de Dempster. Fonte: Redesenhado a partir de Corrêa (1996). Os dados percentuais de massa (% m) e raio do centro de gravidade (% l) do segmento, são mostrados abaixo de para o segmento da cabeça. %l %m {49,98; 6,94;} /* SEG_CABEçA */ Isso significa que o centro de gravidade da cabeça é quase no centro da cabeça (49,98% do topo)e a massa é em quase 7% da massa corporal total. Como os percentuais BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 119 variam conforme o modelo utilizado, a escolha do modelo é fundamental para a realização de uma análise biomecânica mais complexa. Existem também modelos antropométricos para populações específicas, como crianças e idosos. Eletromiografia Eletromiografia (EMG) é o estudo da função muscular, registrando o sinal elétrico do músculo. Para movimentos esportivos em geral, a EMG de superfície permite que o indivíduo seja avaliado de forma indolor e não invasiva, sendo o método mais utilizado. A Figura 77 mostra um eletromiógrafo acoplado a um computador. Figura 15: EMG sendo feito em um atleta no momento do movimento. Fonte: Arquivo pessoal O sinal do EMG é baseado nos potenciais de ação resultantes da despolarização e repolarização que ocorrem nas membranas das fibras musculares. Pode-se dizer que o sinal do EMG reflete diretamente as características de recrutamento e disparo das unidades motoras do músculo analisado. Como no caso da antropometria, deve-se utilizar a elaboração sugerida por autores que atuam na mesma área, caso contrário não é possível comparar os resultados obtidos. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 120 CAPÍTULO 11 TERMINOLOGIA BÁSICA E PRINCÍPIOS DA BIOMECÂNICA Movimentos lineares e angulares Durante a análise do movimento do corpo humano ou de um aparelho (bola por exemplo), pode-se estudar o movimento linear (translação) ou angular (rotação) desse corpo. ponto no espaço, ao longo de um caminho reto ou curvo. Em vários movimentos de saltos e quedas, o objeto de análise só pode ser o movimento linear, em que principalmente, em biomecânica, são estudados o deslocamento e a velocidade. do centro de gravidade do indivíduo (Figura 1). Figura 1: Deslocamento e velocidade do centro de gravidade na saída para o bloqueio do voleibol: h min., CG (altura mínima do centro de gravidade); D CG (deslocamento do CG); h 0, CG (altura de saída do CG para o bloqueio); V0, CG (velocidade total do CG); V0x, CG (componente da velocidade no eixo x do CG); V0y, CG (componente da velocidade no eixo y do CG). Fonte: https://www.researchgate.net/profile/Sonia-Correa-4/publication/326070590/figure/fig1/AS:642978074857473@1530309327735/Figura-10- Deslocamento-e-velocidade-do-centro-de-gravidade-na-saida-para.png O movimento angular pressupõe sempre a existência de um eixo em torno do qual ocorre um movimento de rotação. Quando se considera as articulações ou o centro de gravidade como eixos de movimento, eles são internos (Figura 2). https://www.researchgate.net/profile/Sonia-Correa-4/publication/326070590/figure/fig1/AS:642978074857473@1530309327735/Figura-10-Deslocamento-e-velocidade-do-centro-de-gravidade-na-saida-para.png https://www.researchgate.net/profile/Sonia-Correa-4/publication/326070590/figure/fig1/AS:642978074857473@1530309327735/Figura-10-Deslocamento-e-velocidade-do-centro-de-gravidade-na-saida-para.png BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 121 Figura 2: Movimento angular em torno de um eixo interno –– CG (a) e em torno de um eixo externo (b) Fonte:https://www.researchgate.net/profile/Sonia-Correa-4/publication/326070590/figure/fig2/AS:642978074861577@1530309327760/Figura-11-Movimento- angular-em-torno-de-um-eixo-interno-CG-a-e-em-torno-de-um-eixo.png Como referência para a análise do movimento articular ou do corpo como um todo, o movimento é dividido em três planos (Figura 3). O plano sagital divide o corpo em uma metade direita-esquerda e os principais movimentos que ocorrem ali são flexão e extensão. Figura 3: Planos do corpo humano Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Human_anatomy_planes-ES.png https://www.researchgate.net/profile/Sonia-Correa-4/publication/326070590/figure/fig2/AS:642978074861577@1530309327760/Figura-11-Movimento-angular-em-torno-de-um-eixo-interno-CG-a-e-em-torno-de-um-eixo.png https://www.researchgate.net/profile/Sonia-Correa-4/publication/326070590/figure/fig2/AS:642978074861577@1530309327760/Figura-11-Movimento-angular-em-torno-de-um-eixo-interno-CG-a-e-em-torno-de-um-eixo.png https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Human_anatomy_planes-ES.png BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 122 O plano transversal ou horizontal divide o corpo em metades superior e inferior, e os movimentos associados são os de rotação em torno do eixo longitudinal, como supinação e pronação do antebraço. O movimento linear é medido em centímetros ou metros (e) e o movimento angular nas juntas é medido em graus (θ). Para analisar isso, devemos primeiro determinar um sistema de referência espacial. Existem três eixos de referência e cada um está sempre associado ao mesmo plano único, ao qual o eixo é perpendicular. Este sistema pode ser bidimensional ou tridimensional. Um sistema de referência bidimensional tem dois eixos imaginários dispostos perpendicularmente um ao outro (Figura 4). Os dois eixos (x, y) são geralmente posicionados de forma que um seja longitudinal ou vertical (y) e o outro ântero-posterior (x). Este tipo de sistema é usado quando todo o movimento ocorre em um único plano. Figura 4: Sistema de coordenadas cartesianas Fonte: https://www.researchgate.net/profile/Thiago-Varnier/publication/348602034/figure/fig3/AS:981680143740936@1611062193676/Figura-8-Tecido-morim- identificando-com-os-eixos-do-plano-cartesiano-para-aplicacao_Q320.jpg O eixo z é adicionado à análise quando a noção de profundidade (médio-lateral) deve ser adicionada aos componentes vertical (superior e inferior) e horizontal (frontal e posterior). Um movimento básico em que ambos os movimentos podem ser claramente observados - linear e angular - é o caminhar. Se olharmos para um sinal em qualquer parte do corpo do indivíduo, como no centro de gravidade, veremos que conforme o indivíduo se move, o sinal se move para frente (eixo x) e para cima e para baixo (eixo https://www.researchgate.net/profile/Thiago-Varnier/publication/348602034/figure/fig3/AS:981680143740936@1611062193676/Figura-8-Tecido-morim-identificando-com-os-eixos-do-plano-cartesiano-para-aplicacao_Q320.jpg https://www.researchgate.net/profile/Thiago-Varnier/publication/348602034/figure/fig3/AS:981680143740936@1611062193676/Figura-8-Tecido-morim-identificando-com-os-eixos-do-plano-cartesiano-para-aplicacao_Q320.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 123 y), e lateralmente (eixo z), levando em consideração a oscilação natural da caminhada. Ao mesmo tempo, há uma rotação dos segmentos em torno das articulações do tornozelo, joelho, quadril e ombro. Esses movimentos ocorrem principalmente no plano sagital, com alguns movimentos afastados da linha média do corpo (plano frontal) e com possível rotação medial da perna (plano transversal) Em outro movimento mais complexo, como a estrela da ginástica artística, quando a mão está apoiada no chão, uma rotação do corpo como um todo em torno do eixo do punho e, ao mesmo tempo, a análise de um deslocamento de qualquer parte do corpo, como uma marca colocada no calcanhar. Porém, mais importante do que identificar movimentos lineares e angulares em movimento é perceber que, em geral, no movimento humano, os movimentos angulares determinam o que acontece com os lineares. No exemplo da caminhada, só podemos deslocar nosso centro de gravidade, ou seja, realizar o movimento linear, devido às rotações que ocorrem nas articulações (BALOLA, 2010). Essa é a grande diferença entre as noções de mecânica vistas no colégio e aquelas desenvolvidas a partir da biomecânica no colégio. No colégio, as noções lineares e angular são estudadas separadamente:para o linear, a trajetória e a velocidade de um trem ou uma bala de canhão; para o ângulo, considere jogar o martelo, mas apenas o que acontece com o objeto. Não há necessidade de se preocupar em estabelecer uma relação de causa e efeito, aspecto fundamental na análise biomecânica do esporte (TUBINO, 2010). Vejamos como se dá essa relação de causa e efeito em um saque de baixo, já descrito em suas fases no item “Avaliação diagnóstica do movimento”. O objetivo é gerar o movimento linear da bola por meio da transferência do movimento da mão para o último, aquilo que geralmente é transmitido ao aluno como “aplicação de uma força na bola”. Mas é claro que não depende apenas do que a mão está fazendo, porque se for o caso, as posições dos membros inferiores, tronco e membros superiores como um todo. De acordo com McGinnis (2015), o movimento rotacional em torno das articulações determina em parte o movimento linear da mão, a menos que em uma determinada fase do movimento ocorra uma frenagem completa do movimento ou um erro de temporização do movimento. em um erro comum cometido por iniciantes, o indivíduo realiza todo o movimento correto com o membro superior que vai bater na bola até a fase de tocá-la e, neste momento, freia enquanto espera que a bola seja arremessada da mão oposta. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 124 Corrêa e Freire (2004), diz que tudo o que for gerado pelos movimentos angulares nas demais articulações se perde e só será utilizado o gerado pela articulação do ombro. Neste caso, a bola certamente não apresentará um grande movimento linear e terá dificuldade em passar a rede, por isso é importante identificar os movimentos angulares e a sequência a ser realizada em cada movimento, verificando a correta transferência entre as articulações, pois isso determinará o sucesso ou fracasso do movimento linear a ser alcançado. Velocidade linear e angular Quando as noções de movimento e tempo são combinadas, a velocidade é obtida. É possível definir a velocidade linear (v) como o espaço percorrido pelo tempo que leva para percorrê-lo (e / t) e pôr a velocidade da velocidade angular (ω) como ou o ângulo percorrido pelo tempo necessário para percorrê-lo (θ / t). Diariamente, os profissionais de educação física, ao analisar o movimento, não calculam numericamente o valor da velocidade. Podem até calcular a velocidade média desenvolvida, por exemplo, acima de 100 metros, durante uma corrida de 10 segundos, como uma forma rápida de comparar resultados. Os profissionais podem usá-lo como uma forma de integrar a física e a matemática, mostrando o que realmente significa o cálculo de 10 m / s. No entanto, o conceito de pedir ao aluno para aumentar a velocidade linear ou angular durante o movimento é muito mais comum, assim como o uso da relação entre eles. Role mais rápido até um determinado ponto, a intenção é que isso reduza o tempo de execução e, assim, aumente a velocidade linear do seu centro de gravidade. Quando o indivíduo é solicitado a fazer uma “extensão vigorosa do quadril”, significa que o quadril deve percorrer o mesmo ângulo em menos tempo, ou seja, com maior velocidade angular. Um exemplo em que podemos observar os dois parâmetros é a análise da abdução ao redor da articulação do ombro com toda a extensão do cotovelo a partir da posição neutra, na qual um ponto é marcado no punho e outro no cotovelo (Figura 5) Começa na posição deitada ao lado do corpo e termina o movimento com um ângulo de abdução de 90 ° (GUILLAMÓN, 2014). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 125 Figura 5: Abdução em torno da articulação do ombro com a extensão completa do cotovelo: (a) posição inicial e (b) posição final, sendo R a distância de uma marca até o eixo ombro e o ângulo percorrido Fonte: https://www.researchgate.net/profile/Clariana-Brendler/publication/337059337/figure/fig41/AS:822235371687970@1573047597586/Figura-172- movimentos-da-articulacao-do-ombro-flexao-extensao-abducao-aducao.jpg Suponha que o tempo necessário para mover 90 ° seja de 2 s, que o sinal no pulso tenha viajado 0,6 m para cima (no eixo y) e que o sinal no cotovelo tenha viajado 0,4 m ao longo do mesmo eixo y. dos dois sinais é 90 ° / 2 (ω = θ / t), ou 45 ° por segundo, e a velocidade linear (v = e / t) do sinal de pulso no eixo y é 0,3 m / s, enquanto o cotovelo é 0,2 m / s. Ambos os sinais viajaram 90 ° ao mesmo tempo, portanto, eles têm a mesma velocidade angular (ω), mas o sinal de pulso percorreu uma distância linear maior ao mesmo tempo que o sinal de cotovelo e, portanto, tem uma velocidade linear maior (v). O que determina essa maior velocidade linear é a distância do sinal ao eixo de rotação (r), que neste caso é o ombro. Se compararmos o sinal do cotovelo com um terceiro sinal do ombro, o sinal do cotovelo teria uma velocidade linear maior que a do ombro, e assim por diante. Em suma, quanto maior a distância do ponto ao eixo de rotação, maior a velocidade linear naquele ponto. Em termos de fórmula, pode-se dizer que a velocidade linear de um ponto em um corpo em rotação é o produto da distância desse ponto ao eixo de rotação e a velocidade angular do corpo em torno do eixo (V = ωr). Voltando ao exemplo do serviço abaixo, no qual já havíamos estabelecido a importância do número de juntas envolvidas, a sequência a ser adotada e a transferência entre as https://www.researchgate.net/profile/Clariana-Brendler/publication/337059337/figure/fig41/AS:822235371687970@1573047597586/Figura-172-movimentos-da-articulacao-do-ombro-flexao-extensao-abducao-aducao.jpg https://www.researchgate.net/profile/Clariana-Brendler/publication/337059337/figure/fig41/AS:822235371687970@1573047597586/Figura-172-movimentos-da-articulacao-do-ombro-flexao-extensao-abducao-aducao.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 126 juntas, podemos agora integrar as velocidades angulares e finalmente a maior distância de o ponto de contato com o eixo, que é a extensão máxima da articulação do cotovelo. Portanto, deve-se solicitar ao aluno que realize todo o movimento em direção à bola com o cotovelo estendido, pois com isso há um aumento na distância do ponto de contato com a bola ao eixo (r) e, consequentemente, da velocidade linear da mão. A importância de aumentar essa velocidade é que ela será transferida principalmente para o projétil, somada, obviamente, como já mencionado, às velocidades angulares de outras partes do corpo, que devem ser transferidas para a mão no momento do contato final, outra variável que pode ser alterada é a velocidade angular. Suponha que dois jogadores de voleibol façam um entalhe e um deles tenha uma envergadura maior. Consideramos apenas a variável do raio (a distância do ponto de contato ao eixo, no caso do ombro): jogador com envergadura maior precisa obter uma saída mais rápida da bola após o contato, mas se a outra, cuja envergadura é menor, tiver uma velocidade maior de rotação do braço em torno do eixo do ombro (velocidade angular maior), pode, para efeito do contato, também obterá uma maior velocidade linear (v) de saída da bola (GUALDI-RUSSO e ZACCAGNI, 2001). Este mesmo conceito pode ser aplicado ao lançamento de dardo, futebol, handebol, saque de tênis etc. Em todos os casos, o praticante deve pedir ao jogador que, eventualmente, estenda as articulações do segmento que entra em contato com o aparelho, para que adquira a máxima velocidade de saída possível (Figura 6). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 127 Figura 6: Exemplos de movimentos em que se procura aumentar a distância até o eixo, estendendo todas as articulações envolvidas no movimento desejado. Fonte: arquivo pessoal 11.1 Princípios da biomecânica Neste tópico, vocêvai ver e compreender os fundamentos básicos da biomecânica, e ainda, vai conhecer as leis dos movimentos, como aceleração e desaceleração, força e torque, equilíbrio, centro de gravidade, velocidade e distância, sistema de alavancas e as valências física na água. Leis de Newton (1ª e 2ª) Compreender os princípios básicos da biomecânica, ciência que analisa os diferentes movimentos do corpo humano (utilizando métodos de medição por cinemetria, dinamometria, eletromiografia e antropometria, como nós l ‘temos já visto na Unidade 1), é necessário fazer uma rápida revisão das Leis de Newton, que estão na base de todo esse conteúdo. As leis de Newton foram descobertas por um cientista com várias especialidades em matemática, química, física e mecânica chamado Isaac Newton. Ele foi capaz de esclarecer o que está acontecendo no movimento humano, quais forças estão envolvidas e como essas forças estão envolvidas. Além de explicar, classificou-as em três tipos distintos, que serviram de fundamentos, explicações e entendimentos de várias ciências, como no caso da biomecânica . BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 128 As leis de Newton As leis de Newton estudadas e descobertas pelo próprio Newton, que levam seu nome em homenagem a sua realização, regem os movimentos: inércia, força e ação e reação. Primeira lei de Newton Chamada de lei da inércia (Figura 7), é baseada no estado de repouso ou movimento do corpo dependendo da força. É a resistência ao movimento ou mudança de movimento. Quando entendemos a inércia, podemos aplicar este conceito ao movimento linear, que é o movimento em que todos os pontos do corpo se movem na mesma distância ou direção, ao mesmo tempo, movimento translacional, onde a inércia é igual a massa, enquanto O movimento angular ocorre quando pontos do corpo se movem ao longo de linhas circulares em torno de um eixo, onde a inércia depende da massa e sua distância ao longo do eixo de rotação (I = mr²) (MCGINNIS, 2015). Figura 7: Primeira lei de Newton (inércia) https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/71/Ten-pin_bowling.jpg/330px-Ten-pin_bowling.jpg Podemos identificar a inércia, que mantém os movimentos cinéticos, estudados em cinesiologia, bem como a massa (matéria), o peso (centro de gravidade), a pressão, o https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/71/Ten-pin_bowling.jpg/330px-Ten-pin_bowling.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 129 volume (largura, altura e profundidade), a densidade (peso = massa / volume), densidade (% gordura), torque (momento de força) e momento (força x tempo). Segunda Lei de Newton De acordo com Miranda (2000), esta lei é também conhecida como lei da força, ocorre quando uma aceleração de um corpo é diretamente equilibrada com a força resultante agindo sobre ele. É quando há uma mudança na velocidade do objeto com uma força aplicada a ele, ou seja, a consequência da força sobre o corpo desencadeia uma aceleração cuja direção e a direção serão as mesmas atribuídas à força de início. A segunda teoria da Lei de Newton é entender que se a força resultante sobre um corpo for maior que zero, ela causará uma mudança no estado de movimento do corpo, produzindo deslocamento, gerado pela força. Expresso por: Força = massa x comprimento tempo² A segunda lei de Newton (Figura 8) afirma que quanto maior a força, maior a aceleração do corpo e quanto maior a massa deste corpo, menor a aceleração. Figura 8: Segunda lei de Newton – a força está na rotação da articulação do cotovelo Fonte: Williams e Lissner (1977). Aceleração e desaceleração De acordo com Tubino (2000), a aceleração de um corpo é a razão pela qual sua velocidade varia com o tempo. É a informação transmitida ao corpo para que a velocidade aumente e o movimento aconteça mais rápido. É quando a velocidade varia ao longo do tempo. Exemplo: Observe a mudança de velocidade do atleta em diferentes BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 130 partes de uma corrida. É a taxa de variação da velocidade em relação ao tempo, é uma grandeza vetorial da dimensão comprimento / tempo ², é medido em metros por segundo ao quadrado e é identificado em três tipos, nulo (zero), positivo (aumenta) e negativo (diminui). A desaceleração é quando a aceleração diminui, a aceleração torna-se negativa. Exemplo: quando um atleta desacelera, é dito que desacelera. Centro de gravidade Corresponde ao centro das forças gravitacionais de todos os segmentos do corpo que atuam sobre todos eles (Figura 9), procurando equilibrá-los e estabilizá-los. É um ponto de aplicação da força que representa o peso corporal. Também representa uma medida de deslocamento, que é independente da aceleração ou velocidade. O centro de gravidade é um meio de medir o equilíbrio do corpo, localizado mais ou menos na região do umbigo. Para saber a posição específica, é necessário fazer uma avaliação para calculá-la (COSTA, 2014). Figura 9: Centro de gravidade Fonte: Winter (1990). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 131 Deslocamento e distância O deslocamento é definido como o movimento de um corpo, medindo em linha reta a diferença entre o ponto inicial e o ponto final. Deslocamento = ponto final - ponto inicial Figura 10: Deslocamento Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b3/Deslocamento1.png Isso significa que a distância percorrida pelo corpo em seu movimento é medida por sua trajetória, é uma grandeza que mede a trajetória entre dois pontos: de A a B. Velocidade (média, instantânea e motor) Nos conceitos de física, a velocidade faz parte da cinemática a velocidade é representada pela razão entre o deslocamento de um corpo em um determinado tempo, é a grandeza vetorial que mede a velocidade em que um corpo se move (figura 91). É expresso em módulo, m / s (metros por segundo) e Km / h (quilômetro por horas) com valor numérico, uma direção, uma direção. No Sistema Internacional, a unidade de velocidade padrão é m / s , e quando for o caso tem que fazer a conversão de Km / h para m / s. Também é dividido em velocidade média e velocidade instantânea. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 132 Figura 11: Velocidade Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bc/Velocidadereferencial.png/330px-Velocidadereferencial.png Velocidade média: é identificada pela velocidade de um objeto em um intervalo de tempo médio. A velocidade média é a divisão do intervalo de deslocamento de (posição final menos a posição inicial) pelo intervalo de tempo (hora final menos hora de início) (HALLIDAY, et.al. 2008). • Velocidade instantânea: é a velocidade exata que o indivíduo observa no velocímetro é a velocidade do momento de percepção. Exemplo de velocidade média: Suponha que um carro esteja viajando de São Paulo para Rio de Janeiro, sabendo que a distância entre as duas cidades é de 465 km e o trajeto começou às cinco horas e terminou ao meio-dia, pois conheço a velocidade média de o carro durante a viagem? Para resolver este problema teremos que reduzir a posição final da posição inicial para saber a quantidade de deslocamento, que foi de 465 / km, e então calcular o intervalo de tempo, reduzindo o tempo final para a posição inicial, que foi de 7h, sabendo disso, agora vamos encontrar a velocidade média da viagem. Para isso temos que dividir o deslocamento pelo tempo, que foi de 66,42 Km / h, e para saber a velocidade média em m / s dividimos por 3,6 e o resultado da velocidade média de deslocamento será: 66,42 k / m / 3,6 = 18,45 m / s. Velocidade instantânea: Esta é a velocidade exata que a pessoaobserva no velocímetro, é a velocidade do momento da percepção. Para obter a velocidade instantânea de um carro é necessário considerar que o intervalo de tempo é muito pequeno, aproxima-se de zero. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bc/Velocidadereferencial.png/330px-Velocidadereferencial.png BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 133 Velocidade motora No que se refere à velocidade musculoesquelética, Halliday, et al. (2008) a defini como “a habilidade, baseada na mobilidade dos processos do sistema nervo-muscular, de desenvolver força muscular, para realizar ações motoras, em determinadas condições, ao mesmo tempo”. Até agora tínhamos uma ideia dos conceitos de velocidade no campo da física, e à medida que estudamos o mundo da cinesiologia e da biomecânica, revelaremos mais tarde como funciona a velocidade no sistema músculo-esquelético do corpo humano. Tubino (1984, p. 180) define velocidade como “a qualidade particular da coordenação muscular e neuromuscular que permite a execução de uma sucessão rápida de gestos que, na sua sequência, constituem uma ação única, de intensidade máxima e de curta duração. ou de muito curta duração “. Figura 12: Variáveis envolvidas na velocidade musculoesquelética Fonte: http://images.slideplayer.com.br/16/4942569/slides/slide_6.jpg Figura 13: Vários exercícios que utilizam velocidade musculoesquelética Fonte: http://educaja.com.br/wp-content/uploads/2010/11/educacao-fisica.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 134 Força Para Newton, a força que atua sobre um corpo é capaz de modificar o estado de repouso ou de movimento retilíneo, a água, a fricção e a contração muscular exercem uma força. Força é um vetor, quantidade dinâmica, que resulta na variação da velocidade, completa a aceleração adquirida, a direção, o ponto de aplicação. De uma forma mais simplificada “força é um empurrão, um puxão, força é tudo o que faz um objeto sair e parar, aumentar ou diminuir a velocidade, ou mudar de direção”. A magnitude da força é expressa em ‘Newtons, para homenagear Isaac Newton, e tem o símbolo N’, e ‘um Newton de força é necessário para acelerar um quilograma de massa 1m / s²’, 1N = (1kg) (1m / s²) “. Figura 14: Força Fonte:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c3/Force_examples.svg/330px-Force_examples.svg.png Ainda considerando as definições da física, força é um puxão ou impulso que altera ou tende o estado de movimento de um corpo em movimento, por exemplo, a postura defensiva de um jogador de voleibol enquanto ele se prepara para receber o ataque de serviço do oponente (BARBATTI, 1997). De acordo com Mcginnis (2015) a biomecânica tem estreita relação com a força, busca esclarecer o movimento com indicadores cinemáticos, considerando que corpos se movem da mesma forma, trabalhando com as forças internas e externas de estruturas biológicas do corpo, como a força muscular, a forças exercidas em ligamentos, cartilagens, ossos, tendões. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c3/Force_examples.svg/330px-Force_examples.svg.png BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 135 Figura 15: Relação de força x velocidade para o movimento normal Fonte: www.ufsm.br/labiomec/gebes As forças internas são aquelas que ocorrem dentro das estruturas corporais e as forças externas são aquelas que ocorrem fora das estruturas corporais, considerando a gravidade e a velocidade do movimento. O estudo biomecânico é realizado de duas formas, quantitativa e qualitativa, para uma verificação eficiente da adequação geral do movimento, prestando atenção na amplitude de movimento do e na sequência correta, tendo como produto um movimento perfeito do e bom desempenho ao exercitar (BARBATTI, 1997) Figura 16: Força muscular Fonte: www.ufsm.br/labiomec/gebes http://www.ufsm.br/labiomec/gebes BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 136 Para Balola (2010), a análise quantitativa medida em escalas numéricas, após a coleta de todos os dados, geralmente é calculada por meio de programas de computador específicos, pois há muitas variáveis a serem analisadas em cada situação. A análise qualitativa, por sua vez, baseia-se na observação sistemática que se traduz em um senso crítico da qualidade do movimento executado, com o objetivo de melhor desempenho muscular, melhorando a destreza do movimento. Entre as forças internas mais comuns obtidas por cargas mecânicas estão: compressão (forças agindo para cima e para baixo), tração (forças que puxam para cima e para baixo cisalhamento (forças de deslizamento), flexão (forças agindo no centro) torção (forças agindo em rotações opostas). Um exemplo dessas forças é a ação das forças gravitacionais das forças musculares às quais os ossos estão sujeitos (BARBATTI, 1997). Figura 17: Tipos de forças nos ossos Fonte: www.ufsm.br/labiomec/gebes Torque Para Tubino (2000) torque também pode ser definido como momento de força, ocorre quando há uma mudança na velocidade rotacional do corpo, há uma mudança na velocidade angular. É uma magnitude da força responsável pela mudança da velocidade rotacional. Cada vez que um corpo tem que ser girado, um momento de força, um torque é aplicado a ele. Expresso como: M (momento de força (Torque)) = força x distância → M = F x d. O torque é um produto da magnitude da força sobre a distância normal da linha de ação da força ao eixo de rotação, uma ação chamada momento de força, movimento de torque. É a capacidade de produzir uma rotação. http://www.ufsm.br/labiomec/gebes BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 137 Figura 18: Torque na articulação do cotovelo Fonte: http://images.slideplayer.com.br/11/3144808/slides/slide_22.jpg LEIS DE NEWTON (3°) Lei de ação e reação, isto significa que um corpo aplica uma força a outro corpo e este recebe uma força igual e oposta, isto frequentemente acontece quando a origem ou a A inserção de um músculo recebe uma força igual e uma força oposta. A última lei de Newton diz que para cada ação há uma reação de igual intensidade, mas com uma direção diferente. A Terceira Lei de de Newton analisa o sistema de trocas de forças entre corpos, um corpo que recebe uma força irá restaurá-la da mesma forma que a recebeu, mas na direção oposta, um golpe e um retorno, um indivíduo exerce uma ação na superfície e se move pela reação da força exercida sobre o solo (BARBATTI, 1997). http://images.slideplayer.com.br/11/3144808/slides/slide_22.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 138 Figura 19: 3° Lei de Newton Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Skaters_showing_newtons_third_law.svg https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Skaters_showing_newtons_third_law.svg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 139 CAPÍTULO 12 SISTEMAS DE ALAVANCAS NA BIOMECÂNICA De acordo com Tubino (2000), um movimento de alavanca ocorre quando os músculos geram tensão e puxam os ossos para apoiar ou mover resistência, e então ocorre a ação de alavanca. São hastes rígidas que giram em torno de um eixo sob a ação de forças e as multiplicam sob efeito das forças de impulso aplicadas, o sistema de alavancas permite o movimento, a elasticidade e o fortalecimento muscular do corpo humano. Isso é exatamente o que se pode observar no movimento do corpo humano os ossos agem como hastes rígidas, as juntas são os machados e as cargas resistentes, e os músculos aplicam forças, ação, força de resistência, braço de força, braço de resistência e ponto de apoio (MIRANDA, 2000). Figura1: Sistema de alavancas Fonte: McGinnis (2015). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 140 Figura 2: Demonstração do sistema de alavancas Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/83/LeverPrincleple.svg/375px-LeverPrincleple.svg.png De acordo com Barbatti (1997) a conexão é composta por alguns pontos: o ponto (A) denominado fulcro ou fulcro. No corpo humano, as articulações servem de suporte para o movimento. A resistência, chamada de (R), é o peso a ser superado ou mantido. E tem também o (P), que é a força, o ponto onde um músculo entra para fazer a contração e manter o equilíbrio da alavanca. Esses pontos formam dois segmentos chamados de braços. Um braço que estabelece a distância entre o suporte e a força é denominado Braço de Força (BP) e o braço que estabelece a distância entre o suporte e a resistência é denominado: Braço de Resistência (BR). que supera a resistência, aumentando a velocidade do movimento. Uma alavanca encontra equilíbrio quando a (R) x (BR) = (P) x (BP). Tipos de alavanca Existem três tipos de alavancas, cada tipo com características e vantagens próprias em termos de equilíbrio, força e velocidade. • Primeira classe ou alavancas interligadas (alavanca escada). • Alavancas de segunda classe ou interresistentes (alavanca de potência). • Terceira classe ou alavancas interpowering (alavanca de câmbio). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 141 Primeira classe ou alavanca de intertravamento Interfixa ou balanceado, o apoio é instalado entre resistência e potência, serve para ganhar força e resistência, produzir mais velocidade e menos força de postura e equilíbrio, músculo tríceps. Figura 3: Alavanca interfixa Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/03/LeverFirstClass.svg/300px-LeverFirstClass.svg.png Na primeira ordem as alavancas de resistência e força são produzidas em lados opostos do eixo, no corpo humano essa ação ocorre com a movimentação de músculos agonistas e antagonistas, cada grupo muscular atua em lados opostos da articulação. Alavancas de segunda classe ou inter-resistentes Nesse tipo de alavanca, a resistência (R) está localizada entre o ponto de apoio (PA) e (P), que formam as alavancas de força porque o Braço de Potência (BP) é maior em comparação para o braço de resistência (BR), sua vantagem é que os grandes pesos podem ser movidos por uma pequena força. Figura 4: Alavanca inter-resistente Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/22/LeverSecondClass.svg/330px-LeverSecondClass.svg.png BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 142 A alavanca inter-resistente fornece força no centro do sistema, a resistência aplicada entre o eixo e a força potente. No corpo os exemplos desse tipo de alavanca são poucos, um desses poucos acontece no tornozelo com o músculo flexor plantar. Figura 5: Demonstração da alavanca inter-resistente Fonte: http://www.ciencias.seed.pr.gov.br/modules/galeria/uploads/4/normal_41quebra_nozes_interresistentes.jpg Alavancas de terceira classe ou interpotente Nesse tipo de alavanca, a força potente está localizada entre a força resistente e o ponto fixo, de apoio. Alavancas de terceira classe são mais comuns encontradas no corpo humano. Podemos citar, como exemplo: flexão do antebraço sobre o braço, flexão da perna sobre a coxa, e na flexão da coxa sobre a pelve. Figura 6: Alavanca inter-potente Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:ThirdClassLever.svg http://www.ciencias.seed.pr.gov.br/modules/galeria/uploads/4/normal_41quebra_nozes_interresistentes.jpg https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:ThirdClassLever.svg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 143 As alavancas inter-potente foram projetadas para permitir que a velocidade do seja aumentada para o segmento distal do corpo e para mover um pequeno peso por uma longa distância são rápidos e com maior amplitude. Por outro lado, como o sistema muscular apresenta suas inserções muito próximas às articulações, a produção de força é reduzida (CARR, 1998). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 144 CAPÍTULO 13 BIOMECÂNICA NO AMBIENTE AQUÁTICO Uma análise biomecânica dos movimentos do corpo humano em um ambiente aquático envolve a compreensão de muitos fatores dependendo de sua complexidade, como por exemplo os princípios físicos da água: hidrostática e hidrodinâmica, densidade, densidade relativa, flutuação, flutuabilidade, viscosidade, pressão hidrostática, tensão superficial, propulsão. Hidrostática e hidrodinâmica - densidade, densidade relativa, impulso, flutuação, viscosidade, tensão de superfície e propulsão. O estudo de fluidos em estado de descanso é hidrostático, fluidos exercem forças de exercício em segmentos ou estruturas e que já vimos, do princípio da terceira lei de Newton, por ação e reação, essas estruturas reagem às forças imponentes ao fluido. O princípio da hidrostática de Arquimedes permite definir o resultante das forças de pressão que exerce sobre o corpo estando este parcialmente ou totalmente imerso num fluido (BARBOSA, 2001). A pressão hidrostática representada pela letra P é considerada a força (F) aplicada por uma unidade de área (A), onde a força exercida é igual em toda a superfície do deslocador que está em repouso. Figura 1: Pressão hidrostática Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2c/Pressao_1_2_0.png/247px-Pressao_1_2_0.png https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2c/Pressao_1_2_0.png/247px-Pressao_1_2_0.png BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 145 Nos conceitos básicos hidrostáticos, Bates e Hansos (1998) determinam que a densidade relativa é explicada como uma massa (quantidade de material, peso) de unidades de volume. A densidade relativa é a relação entre a massa de um dado volume de uma substância e uma massa do mesmo volume de água do corpo humano consiste em, principalmente água, tem uma densidade relativa muito estreita de 0, 95, pode variar a gordura corporal de cada indivíduo Figura 2: Explanação sobre densidade e densidade relativa Fonte: http://image.slidesharecdn.com/hidrosttica-131210191445-phpapp01/95/hidrosttica-4-638.jpg?cb=1386702941 Flutuação: É uma força vertical para cima exercida pela água, ou fluido, em um corpo. Por exemplo, quando entramos em uma piscina a sensação é de estar mais leve diferente de estar fora da piscina (BATES; HANSOS, 1998). Figura 3: Empuxo Fonte: http://www.sofisica.com.br/conteudos/Mecanica/EstaticaeHidrostatica/figuras/e2.GIF BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 146 Flutuar: ocorre quando um corpo é imerso total ou parcialmente em um líquido em repouso e é empurrado para cima igual ao peso do líquido deslocado. Um corpo com densidade relativa de 1,0 flutuará. O corpo experimenta a força de impulso para cima, que atua na direção oposta da força de gravidade, e essa força que atua contra o centro de gravidade. Figura 4: Flutuação deum corpo Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/20/Buoyancy_pt.svg/1200px-Buoyancy_pt.svg.png Hidrodinâmica: Os conceitos de hidrodinâmica estão relacionados ao movimento do corpo ou de seus segmentos na água. Os movimentos hidrodinâmicos circulam os fluidos que circundam o corpo, essas forças movem a circulação sanguínea. Além do fluxo, a hidrodinâmica também é responsável por outros fenômenos, como viscosidade e tensão superficial. A hidrodinâmica é baseada em um princípio fundamental descrito como o teorema de Bernoulli, que explica o comportamento do movimentode um fluido ao longo de uma linha de fluxo e descreve a conservação da energia de atrito, o fluido circula em um conduíte fechado e a energia permanece constante ao longo todo o caminho. A lei de Bernoulli correlaciona as variáveis: pressão, altura e velocidade de um fluido, para obter fluxos estacionários, fluxos com movimento constante fluido ideal de massa específica (BARBOSA, 2001). https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/20/Buoyancy_pt.svg/1200px-Buoyancy_pt.svg.png BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 147 ANOTE ISSO Empuxo é determinado quando existe uma a força que um fluido exerce sobre um corpo submerso, essa força tem uma direção vertical e uma direção para cima e corresponde ao peso do volume de líquido que foi deslocado pelo objeto. Figura 5: Viscosidade da água Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/20/BernoullisLawDerivationDiagram.svg/330px-BernoullisLawDerivationDiagram.svg.png Viscosidade: A viscosidade é referida como viscosidade quando líquidos irregulares são marcados por diferentes quantidades de atração molecular e quando existem camadas opostas de líquido se movendo, causando atrito interno do líquido. É a resistência de um fluido em movimento, o atrito interno. Tensão superficial: vista como uma força por unidade de comprimento que atua a partir de qualquer linha em uma superfície e tende a atrair moléculas de uma superfície para a água exposta. É a resistência à tração da tensão superficial que se torna uma variável ativa à medida que a área superficial aumenta (TUBINO, 2000). https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/20/BernoullisLawDerivationDiagram.svg/330px-BernoullisLawDerivationDiagram.svg.png BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 148 Figura 6: Viscosidade da água Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6a/Surface_Tension_Diagram.svg/250px-Surface_Tension_Diagram.svg.png • Propulsão: movimento resultante da soma de dois componentes, a força de arrasto e a força de sustentação. O conceito de propulsão é baseado na lei de ação e reação de Newton e no teorema de Bernoulli, que permite que a água empurre melhor a água para trás, como é o caso dos nadadores. Segundo Bates e Hansos (1998), num meio aquático, o sistema propulsivo ocorre onde há alterações de equilíbrio, com condições de fluxo estáveis, que empurram o corpo para a frente, é a força do impulso é a inclusão de saltos na água. Este é um fenômeno que ocorre em todos os líquidos e forma uma espécie de membrana elástica em suas extremidades, forma uma camada superficial, causada pelas forças coesivas entre moléculas semelhantes. É a força que existe na superfície da água em repouso. Figura 7: Propulsão Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/62/Freestyle_swimming.gif https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6a/Surface_Tension_Diagram.svg/250px-Surface_Tension_Diagram.svg.png https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/62/Freestyle_swimming.gif BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 149 CAPÍTULO 14 CINEMÁTICA A cinemática é o ramo da biomecânica que estuda a descrição do movimento dos corpos. Desta forma, podemos dizer que a cinemática lida com quantidades como a distância e a velocidade que um corpo percorre, por isso vai. (Cinematicamente) zombarias o que causa o movimento do e o mínimo que acontece ou acontece. Ainda é possível identificar duas formas de abordagem da cinemática: a cinemática de translação, que trata de movimentos considerados lineares; e a cinemática de angulares, que trata de movimentos angulares ou rotacionais. Esse entendimento da cinemática angular, em outras palavras, será aplicado não apenas à análise do movimento linear que, aliás, ocorre ocasionalmente nos esportes, mas também servirá para a análise dos parâmetros do movimento linear em geral. 14.1 Distância e deslocamento São as quantidades normalmente usadas em situações que descrevem a amplitude de movimento do corpo, porque uma vez que um corpo se move de um lugar para outro, a distância percorrida é simplesmente o comprimento de tudo o que a estrada percorreu. No entanto, o deslocamento que este corpo sofre durante o próprio movimento pode ser avaliado medindo-se o comprimento de uma linha reta ligando sua posição inicial à sua posição final e, claro, observando a direção que essa linha segue. Tomemos um exemplo da situação acima mencionada: na realização de duas corridas de maratona com seu percurso tradicional de 42,195 metros, o deslocamento que os participantes irão sofrer será totalmente dependente da natureza do percurso deste percurso (TUBINO, 2000). A Maratona do Rio de Janeiro, conforme mostra a figura a seguir, tem sua área coberta e deslocamento dos corredores fixados em 42.195 metros, pois seu percurso possui um local diferente para a largada e a chegada. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 150 Figura 1: Percurso maratona Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Perfil_altimetrico_meia_maratona_rio.jpg A Maratona Curitiba, como segue, seu espaço atravessou a mesma trajetória de 42,195 metros pode observar que as linhas de saída e chegada coincidem, medindo assim o movimento que seus participantes realmente tiveram durante o teste, é nulo (ignore todas as pequenas diferenças no posições em que passa pelas linhas de chegada e saída). NOTA: o deslocamento experimentado por um corredor ao completar uma maratona depende diretamente da natureza do percurso: na figura referente à maratona do Rio de Janeiro, seu deslocamento será de 42.195 metros, seu deslocamento será de 0,0 metros. 14.1.1 Velocidade e velocidade angular Avelar, et.al. (2008) preconiza que em termos físicos, você não pode falar sobre velocidade sem mencionar os respectivos problemas de velocidade. Mas esses termos não seriam sinônimos? Embora as palavras velocidade e velocidade angular possam ser usadas corretamente no mesmo sentido, em biomecânica (origem da mecânica) elas têm significados diferentes. A velocidade (R) de um corpo é calculada dividindo a distância que ele viaja pelo tempo que leva para cobrir essa distância. https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Perfil_altimetrico_meia_maratona_rio.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 151 Se este tempo for longo o suficiente para que a média que o corpo “viaja” mude - e nos movimentos humanos isso geralmente não significa mais do que uma pequena fração de segundo - o valor obtido para a velocidade, desta forma, é a média da rapidez. Fórmula: R = E R= Rapidez [speed] - (m/s) t E= espaço percorrido t= tempo A velocidade (v) de um corpo, por outro lado, é calculada dividindo o deslocamento levado pelo tempo gasto para percorrer esse deslocamento; para intervalos de tempo relativamente longos, o valor obtido é denominado velocidade média. Fórmula: V = x V= Velocidade média - (m/s) t x = deslocamento t= tempo Figura 2: Velocidade e deslocamento Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:London_2012_Olympic_100m_final_start.jpg NOTA: para o uso e determinação da velocidade e velocidade, leve em consideração a situação comentada quanto à distância e deslocamento, pois deve-se considerar que nas competições de atletismo (por exemplo, 400 e 800 metros), a largada e a chegada são iguais, pois em algumas maratonas, meias-maratonas e outros eventos. Aceleração No movimento humano e em muitos esportes, é necessário aumentar ou diminuir a velocidade de forma eficaz. será uma diminuição da velocidade quando seu pé atingir o solo, seguida de um aumento na velocidade quando, à força, ele estender essa mesma pernapara uma nova fase de impulso (McGinnis, 2015). Se o aumento da velocidade ao final desta fase de apoio for igual à perda da largada, o corredor sai do solo com a mesma velocidade de avanço que tinha ao entrar em contato com o mesmo solo, o que sabemos não acontece. https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:London_2012_Olympic_100m_final_start.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 152 Ressalte-se que não é apenas nas competições de corrida que esse fato ocorre: nas competições de natação (na natação), por exemplo, a queda da velocidade às vezes é tão pronunciada que o nadador momentaneamente, ou ainda mais radicalmente, parece adquirir uma velocidade “retroativa”. Tubino (2000), ainda destaca que, pode-se dizer que nas corridas de 100, 200 e 400 metros sprints, os corredores precisam de um sprint mais firme, ao contrário de corredores em corridas mais longas, que precisam trabalhar e, acima de tudo, mantêm uma velocidade média na maior parte dos viagem. Em resumo: a aceleração é a variação da velocidade ao longo do tempo Fórmula a = Δv Aceleração (m/s2) t Δ = Variação v = Velocidade t= tempo Figura 3: Aceleração Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:London_2012_Olympic_100m_final_start.jpg 14.1.1.1 Força Conceitualização da física clássica Força é um impulso ou puxão que modifica ou tende a modificar o estado de movimento de um corpo. Força e movimento estão associados, e é apenas através da primeira (força). Se resolver o segundo (movimento) pode ser a força sem que o movimento ocorra, por exemplo, quando um boxeador assume uma posição defensiva devido aos golpes de ataque de seu oponente (HAY, 1981). Se o corpo está em repouso, outra força exercida por outro corpo o porá em movimento, ou pelo menos tenderá a colocá-lo em movimento. Da mesma forma, se o corpo se move em linha reta, uma força exercida por outro corpo modificará, ou tenderá a modificar, a velocidade de seu movimento. Força é uma grandeza vetorial (representada por uma seta “↓”), ou seja, possui módulo e direção, podendo ser somada ou resolvida, sendo medida em Newtons (N). https://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:London_2012_Olympic_100m_final_start.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 153 1 kgf = 9,8 N kgf = quilograma-força 1 kgf = 1 kg Nas análises do movimento humano é comum considerarmos o corpo como um complexo sistema que é composto por ossos, músculos, ligamentos e outros tecidos, e as forças aplicadas sobre eles (ex: quando um músculo se contrai e exerce uma força sobre os ossos nos quais está inserido) são classificadas como forças internas. Por outro lado, as forças exercidas no corpo, mas derivam do lado de fora (por exemplo, por gravidade ou por gravidade com outro corpo) são chamadas forças externas. Por ser considerada uma grandeza vetorial, a força possui os seguintes elementos: Ponto de aplicação - que é o ponto sobre o qual a força atua; Sentido - que é dado pelo segmento de reta do qual a força é um componente; Sentido - que é dado pelo deslocamento percorrido desde o ponto de aplicação; Intensidade - que é a representação digital. Ponto de aplicação: ele deve se aliar à direção para definir seu modo de ação, como correr e pular (contato dos pés com o solo), projeções (contato das mãos com objetos). Direção: na qual a eficiência atlética terá maior força dependendo de sua aplicação na direção desejada, como nas competições (posição inicial, com direção para trás), e no Salto em Altura (empurrar, com direção para baixo); 1 kgf = 9,8 N 1 kgf = 1 kg Intensidade: nas atividades esportivas, em geral, é representada pelo peso do objeto que deve ser superado, como no levantamento de peso, em que se diz que o atleta exerce uma força de 100 kg levantando um peso correspondente, ou é dado da força muscular interna como no futebol (chute), peso, dardo, disco (arremesso). Abordagens de Massa Corporal e Peso Hall (2005) determina que é sempre interessante notar que existe diferença entre massa e peso. Não importa onde você esteja, a massa de um corpo não muda, porém, BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 154 seu peso, sim, acaba mudando. Então, podemos dizer que o peso de um corpo é resultante da atração da gravidade sobre este corpo (força), enquanto massa de um corpo é a quantidade de matéria desse corpo, ou seja, uma medida da inércia deste corpo. A quantidade de matéria em um corpo (massa) como medida da inércia do corpo pode ser entendida ao realizar um exercício de perna, quando, por exemplo, adicionar um peso adicional à carga que já estava suportada, aqui a massa quando levantada (medida em kg) seria aumentada proporcionalmente e a carga, na mesma proporção, distribuída pelos membros inferiores (BARBANTTI, 1997). Assim, em retrospectiva de um esporte, pode-se enfatizar que é mais fácil para um defensor de futebol modificar o movimento de um atacante que tem uma massa relativamente baixa do que fazer a mesma mudança no movimento de um atacante e / ou defensor que tem massa igual ou maior que a sua (TUBINO, 2000). Figura 4: Exercício Leg press sendo demonstrado força Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/83/Muscle_Strengthening_at_the_Gym_-_Seated_Leg_Press.webm/220px--Muscle_ Strengthening_at_the_Gym_-_Seated_Leg_Press.webm.jpg A resistência da carga aos esforços para colocá-la em movimento e, novamente, para alterar esse movimento, ou seja, sua inércia também será aumentada. Figura 5: Massas diferenciadas Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0c/Ryan_Valentine_scores.jpg/330px-Ryan_Valentine_scores.jpg De acordo com Babartti (1997), a massa de um corpo, uma quantidade muitas vezes mal compreendida e confundida com seu peso, difere da lei da gravidade de Newton https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/83/Muscle_Strengthening_at_the_Gym_-_Seated_Leg_Press.webm/220px--Muscle_Strengthening_at_the_Gym_-_Seated_Leg_Press.webm.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/83/Muscle_Strengthening_at_the_Gym_-_Seated_Leg_Press.webm/220px--Muscle_Strengthening_at_the_Gym_-_Seated_Leg_Press.webm.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0c/Ryan_Valentine_scores.jpg/330px-Ryan_Valentine_scores.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 155 porque indica que a força (definida aqui como peso) de um corpo irá variar ligeiramente dependendo de sua localização geográfica. o peso de um corpo muda dependendo de onde ele está localizado, sua massa permanece constante independentemente de sua posição. A título de exemplo, pode-se descrever a situação de um atleta escolar que ao nível do mar possui uma massa corporal de 60 kg (quilograma) e um peso corporal de 60 kgf (quilograma de força). permanece nos 60 kg, enquanto seu peso corporal tem uma pequena redução, pois a redução na aceleração da gravidade ocorre com o aumento da altitude acima do nível do mar (BALOLA, 2010). Embora massa e peso sejam diferentes dessa forma, há uma relação clara entre essas duas quantidades. mais fácil de aceitar, pois parece lógico esperar que a quantidade de matéria em um corpo não mude, apenas porque o corpo foi movido de um lugar para outro, o que nós mostramos. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 156 CAPÍTULO 15 A FORÇA E SEUS CONCEITOS NO MOVIMENTO E NOS ESPORTES No esporte e na atividade física, a força motriz se manifesta no sistema musculoesquelético, dependendo do sistema nervoso que a move, do sistema ósseo que a sustenta e dos sistemas cardiovascular e respiratório que transporta os músculos. Nutrientes necessários para o desenvolvimento de sua tarefa.Portanto, do ponto de vista prático, força motriz é a capacidade do sistema neuromuscular de superar resistências (oposição), como, por exemplo, o peso do próprio corpo, um peso, um objeto etc. Força: “é uma característica humana, com a qual se move uma massa (o seu corpo ou uma ferramenta desportiva), a sua capacidade de dominar ou de reagir à resistência por ação muscular”. A força motriz pode então ser entendida como a capacidade de superar resistências externas ou de combatê-las pela ação muscular. Figura 1: Demonstrativo da força Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/45/Esquema_de_demonstra%C3%A7%C3%A3o_de_for%C3%A7a_e_rea%C3%A7%C3%A3o.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/45/Esquema_de_demonstra%C3%A7%C3%A3o_de_for%C3%A7a_e_rea%C3%A7%C3%A3o.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 157 15.1 Tipos de força De acordo com os estudos de Pereira e Lima (2010), as forças são divididas em: FORÇA DINÂMICA: é a força muscular que pode fazer com que um grupo de músculos atue, durante um determinado movimento, contra uma determinada resistência. Os fatores limitantes do desempenho serão força estática, coordenação, massa e taxa de contração. A força dinâmica pode ser positiva ou negativa: POSITIVA: é este tipo de força em que existe uma superação da resistência (peso), sendo a força muscular exercida superior à resistência oferecida. Este tipo de força também é denominado concêntrico. NEGATIVO: Esta força ocorre quando a resistência (peso) é maior que a força • muscular, causando recuo. Também conhecida como força excêntrica, a terminologia esportiva distingue três tipos de força dinâmica: força máxima, força rápida (potência) e força de resistência. FORÇA MÁXIMA: É a força muscular máxima que um atleta pode desenvolver, independente do peso corporal. Esse desempenho é medido pela quantidade de quilogramas (kg) que uma pessoa é capaz de mover, medida pela sua massa corporal ou mesmo pelas sobrecargas que ela pode suportar. A força máxima representa a força máxima disponível com relação ao sistema neuromuscular que pode mobilizar pela contração voluntária máxima. FORÇA ESTÁTICA: força muscular que pode ativar um músculo ou um grupo de músculos contra uma resistência fixa. Os fatores limitantes no desempenho são o diâmetro, o número de estruturas de fibras musculares, bem como o comprimento e o ângulo dos músculos, sua coordenação e sua motivação para realizar o movimento. FORÇA EXPLOSIVA: também chamada de potência. “É qualquer forma de força que seja ativada no menor tempo possível” A força rápida inclui a capacidade do sistema neuromuscular de mover o corpo ou parte do corpo (braços, pernas) ou objetos (bola, peso, esferas, discos), etc.) na velocidade máxima. Movimentos rápidos de força são programados, ou seja, são processados pelo sistema nervoso central. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 158 Trabalho x energia Trabalho É o efeito produzido por uma força ao deslocar o seu ponto de aplicação. É, portanto, o produto da intensidade da força pelo deslocamento sofrido pelo corpo. Trabalho existe quando tem a ação de uma força e consequentemente um deslocamento! Fórmula: T = F. x T = Trabalho realizado pela força F = valor da Força x = Deslocamento apropriado UNIDADES no SI T = N. m massa = quilograma (kg) (unidade do sistema internacional – Joules (J) força = newton (N) deslocamento = metros (m) As unidades utilizadas para o trabalho são joule (J), caloria (cal) e quilocaloria (kcal), sendo as duas últimas mais relacionadas ao campo da educação física, pois são utilizadas para determinar a energia exigida pelo corpo humano e respondida por ingestão de alimentos. Essas unidades podem ser vinculadas da seguinte forma de acordo com Pereira e Lima (2010): 1 caloria = 4,18 joules 1 quilocaloria = 4180 joules ou 1000 calorias Podemos definir que o Trabalho ocorrerá “enquanto uma força atuar sobre um corpo, e o trabalho realizado pela força for igual ao produto de seu valor pelo deslocamento que o corpo sofre, enquanto a força é aplicada ao corpo”. Podemos, portanto, qualificar duas situações de Trabalho: Trabalho Positivo - é quando a força atua no mesmo sentido em que o corpo se move; aqui, portanto, dizemos que o trabalho feito com força é um trabalho positivo; Exemplo: crianças correndo em uma ladeira. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 159 Figura 2: Exemplificação de trabalho positivo Fonte: https://pixabay.com/pt/photos/finl%c3%a2ndia-esta%c3%a7%c3%a3o-central-de-malm%c3%b6-5156490/ O trabalho negativo ocorre quando a força atua na direção oposta ao movimento do corpo; o trabalho negativo teria sido feito à força. Exemplo: Crianças correndo em uma ladeira ainda sobem. Figura 3: Exemplificação de trabalho negativo Fonte: https://pixabay.com/pt/photos/su%c3%ad%c3%a7a-esqui-os-alpes-neve-inverno-3311392/ Um outro exemplo pode ser observado na Figura 4, onde a ginasta ergue sua outra atleta em um movimento contínuo, até levá-la acima de sua cabeça. Se a ginasta https://pixabay.com/pt/photos/finl%c3%a2ndia-esta%c3%a7%c3%a3o-central-de-malm%c3%b6-5156490/ https://pixabay.com/pt/photos/su%c3%ad%c3%a7a-esqui-os-alpes-neve-inverno-3311392/ BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 160 exerce uma força constante para cima, podemos afirmar que o trabalho realizado pela força na direção para cima é um trabalho positivo, e o trabalho realizado pela força da gravidade agindo no corpo da outra atleta é um trabalho negativo (COSTA, 2014). Figura 4: Junção do trabalho positivo e negativo Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7d/Acro-tcd.JPG/344px-Acro-tcd.JPG 15.1.1 Energia Formalmente definida como “a capacidade de um corpo produzir trabalho”, por isso é compreensível que se ouça muito e muitas vezes também se comenta que este atleta aparenta “não ter energia”, enquanto este outro atleta, quando, no contrário, “está cheio de energia” (HALLIDAY, et al., 2008). Existem 2 (dois) tipos de energia que podem e devem ser levados em consideração nas aplicações e análises esportivas: Energia cinética - é a energia que um corpo possui porque está se movendo, ou seja, a quantidade de trabalho que teve que ser feito em um determinado objeto ou corpo para que sua velocidade mudasse; BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 161 Ec = Energia cinética Fórmula: Ec = m.v²- m = massa 2 v²= Velocidade de deslocamento Energia potencial - é a forma de energia que está em um determinado sistema e pode ser utilizada a qualquer momento para realizar um trabalho, nada mais é do que a forma de energia quando é “armazenada” e que pode se manifestar a qualquer momento como, por exemplo, na forma de movimento. Dependendo de sua forma de manifestação, a energia potencial pode ser dividida em duas classes, a saber: a) Potencial gravitacional - é concebido por corpos que estão a uma determinada altura (h) de um plano de referência, que pode ser dado pela seguinte lista: Fórmula = Ep = energia potencial m = massa do corpo Ep = m.g.h g = aceleração da gravidade (9,81 m/s²) h = altura acima do solo Figura 5: Energia cinética e potencial gravitacional Fonte: https://www.oficinadanet.com.br/imagens/post/14640/energia.png b) Potencial elástico - presente em estruturas capazes de armazenar energia proveniente da deformação de corpos, como molas, arcos e flechas, trampolins e músculos. Uma das principais características dessas estruturas é a presença da constante de elasticidade (k), que pode ser entendida como sua capacidade máxima de deformação com retorno imediato ao tamanhoinicial, assim que o agente deformador (força) deixar de atuar (Figura 6). https://www.oficinadanet.com.br/imagens/post/14640/energia.png BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 162 Figura 6: Potencial elástico Fonte: https://cdn.kastatic.org/ka-perseus-images/6a35df5830b4aa4f9c8bb4466a819e474d593fc3.svg Fórmula = Ep = energia potencial elástica Epe = k.x k = constante de elasticidade 2 x = deslocamento muscular (quantidade de deslocamento muscular em estruturas que armazenam energia) Figura 7: Potencial elástico no corpo humano Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cc/Hometrampoline.jpg/800px-Hometrampoline.jpg https://cdn.kastatic.org/ka-perseus-images/6a35df5830b4aa4f9c8bb4466a819e474d593fc3.svg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cc/Hometrampoline.jpg/800px-Hometrampoline.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 163 Na Figura 7 você pode ver as mudanças características no potencial e na energia cinética durante uma performance no trampolim e o processo reverso ocorre durante a descida; A soma das energias cinética e potencial tem um valor 2. constante durante cada uma das fases do ar; A ginasta retém alguma energia potencial ao cair por estar 3. realizando a atividade em uma cama elástica fora do chão Suas três quedas dependem da posição do seu corpo. ANOTE ISSO Para medir as forças é necessário utilizar um dinamômetro, dispositivo criado com o objetivo de determinar a força / peso do motor e quantas rotações por minuto ele é capaz, ou seja, seu peso. A relação trabalho - energia pode, portanto, estar sempre ligada a problemas esportivos com gasto calórico, porém este gasto durante o exercício e atividade física irá variar de pessoa para pessoa, dependendo do metabolismo de cada pessoa (genética). E biótipo, tempo de exercício e intensidade, o gasto calórico em qualquer exercício tende a ser diferente entre uma pessoa de 90 kg e uma pessoa de apenas 60 kg. A relação entre o volume e a intensidade do exercício também terá uma relação direta com esse gasto calórico, uma vez que o tempo de realização do exercício combinado com a intensidade desse exercício ou atividade física pode ser incluído neste processo. Quantidade de movimento Costa (2014) determina que no cotidiano, nos deparamos com inúmeras situações de movimentação com o corpo humano, pois um corpo pode iniciar seu movimento após interagir com outro corpo já em movimento, como o pé de um jogador. Tal exemplo mostra que na interação entre dois corpos há uma transferência de certa amplitude associada ao movimento e, em geral, existe uma mudança no movimento de cada um dos corpos. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 164 Imagine uma situação incomum no campo esportivo, relevante para entender o que queremos ilustrar sobre o momento. Imagine a situação em que ambos os objetos estão inicialmente parados, por exemplo, um patinador com uma bola de tênis nas mãos, que será lançada em um alvo. No momento que for arremessado, o patinador, certamente, irá ter um movimento no sentido oposto ao da bola que foi arremessada. E quanto maior for essa bola (ex.: basquetebol), maior será a velocidade de recuo deste patinador, caso seja mantida a mesma velocidade de lançamento da bola de tênis. Trata-se de uma situação em que a quantidade que aparece simultaneamente em ambos os corpos, e que busca conservar-se, não muda quando se considera o sistema como um todo. Existem também casos em que a conservação do momento parece estar violada, por exemplo, na situação em que um corredor está interagindo com o solo ou a Terra. Pouse de cabeça para baixo. Por analogia às situações evocadas acima, deve-se então observar um deslocamento da Terra na direção oposta, mas esse reconhecimento é difícil porque a velocidade de recuo da Terra é desprezível, isso se deve ao fato da massa do A Terra é muito grande em comparação com as outras, mas também neste caso o princípio de conservação do momento continua válido. Agora pensemos na situação de um atleta, corredor de 100 e 200 metros, é necessário quantificar a quantidade de movimento produzido (pés, perna e coxa) que tenderá a empurrar para trás o bloco de largada com uma extensão poderosa na hora de início. Se associarmos um momento a objetos podemos dizer que para uma determinada velocidade o momento é maior para atletas com massas maiores, portanto também podemos dizer que para uma determinada massa o momento é maior, resultando em velocidades maiores (MCGINNIS, 2015). Figura 8: Movimentos em bloco Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/64/London_2012_200m_heat_1_start.jpg https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/64/London_2012_200m_heat_1_start.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 165 Organizando a ação descrita por último (corredor de 100 e 200 m) em toda a sua complexidade, esta situação de momento poderia ser esquematizada da seguinte forma: Figura 9: Fluxograma do movimento Fonte: Desenvolvido pelo autor A quantidade de movimento será, portanto, diretamente relacionada à grande massa que os pulverizadores têm e essa relação volta, proporcionalmente às forças exercidas em relação aos blocos de partida e, verificando que: O padrão das forças usadas por Sprinter tende a ser uma característica de cada um deles. Em geral, o pé que é antes e o que é 2 para começar a forçar forças nos blocos ao mesmo tempo. 15.1.1.1 Equilíbrio e centro de gravidade O equilíbrio é uma qualidade física diretamente ligada à nossa vida, sendo fundamental para cerca de movimentos ou esportes, como é o caso da ginástica olímpica. O estudo do equilíbrio corporal envolve dois parâmetros, a saber: • Manutenção da Posição, segmentos corporais em relação aos próprios segmentos e ao meio ambiente; BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 166 • Equilíbrio postural, indicado pelas interações entre as forças que atuam sobre o corpo na busca do equilíbrio corporal durante ações motoras e esportivas gerais. No caso do corpo humano, os movimentos simples e complexos requerem equilíbrio e o mesmo pode acontecer na forma estável, instável e recuperada. Equilíbrio estável é caracterizado pela situação em que o indivíduo tende a permanecer na mesma posição por muito tempo, sem que sua estabilidade corporal seja prejudicada. sapato. Equilíbrio instável é descrito como a situação em que o indivíduo se encontra em curtos intervalos de tempo, experimentando momentos de desequilíbrio e em constante risco de queda (BARBATTI, 1997). Constituindo frequentemente um estado de equilíbrio intermediário entre o equilíbrio estável e instável, o equilíbrio recuperado aparece, que se manifesta por uma alternância de novas posições de equilíbrio, tantas quantas forem necessárias para manter situações de equilíbrio. Equilíbrio e gravidade Um dos principais fatores na manutenção ou alteração do equilíbrio é a aceleração da gravidade ou o valor do campo gravitacional, que no caso do planeta Terra é de 9,81 m / s2 (em valores arredondados iguais a 10 m / s²) e está na origem da força do peso que atua no centro de gravidade dos corpos. A força do peso pode ser calculada a partir do conhecimento da massa corporal e da aceleração da gravidade, dada pela seguinte relação: P = m.g Uma fração considerável do peso corporal é suportada pela coluna vertebral do nosso corpo, que, graças à sua alta resistência mecânica e flexibilidade, resiste às variações de carga e tenta a todo o momento equilibrar o corpo humano em situações simples e complexas. movimento. Na relação entre a posição da força do peso e sua influênciano equilíbrio do corpo, a ilustração a seguir mostra as formas de equilíbrio estável e instável. Para objetos sólidos e rígidos, a ilustração a seguir ilustra as formas de equilíbrio: BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 167 Figura 10: Equilíbrio do objeto Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ae/Economic-surpluses_es.svg/450px-Economic-surpluses_es.svg.png No caso do corpo humano, constituído por estruturas ósseas relativamente rígidas, mas também por estruturas flexíveis, como grupos de músculos, ou estruturas articulares com flexibilidade variável, dependendo de uma série de fatores, as formas de equilíbrio podem ser vistas em termos ilustrativos em ambos. ilustrações. que segue: Figura 11: Equilíbrio de uma pessoa Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/65/Balance.JPG/270px-Balance.JPG https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ae/Economic-surpluses_es.svg/450px-Economic-surpluses_es.svg.png https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/65/Balance.JPG/270px-Balance.JPG BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 168 Na ilustração da esquerda (Figura 11) o modelo está em equilíbrio estável, enquanto na ilustração da direita, ao lançar o corpo para frente, a força do peso provoca o estabelecimento de um equilíbrio instável. o modelo é lançado para frente, atuando como um elemento para recuperar a posição de equilíbrio. Caso contrário, as chances de queda ao solo são consideráveis (CORRÊA e FREIRE, 2004) Outro gatilho para a passagem de uma posição de equilíbrio estável para uma posição de equilíbrio instável é o afastamento do solo de uma das bases de apoio, ainda em posição bípede, como no caso da figura 142: Figura 12: perda do equilíbrio Fonte: https://pixabay.com/pt/photos/saldo-roberval-planaltos-1938874/ Centro de gravidade Desde os primórdios científicos da humanidade, a gravidade da Terra tem sido objeto de estudos e considerações relevantes; o físico inglês Isaac Newton, considerado o primeiro a considerar cientificamente a existência da gravidade, pode ter sido a grande alavanca dos estudos que a ela estão vinculados. Qualquer movimento do corpo humano necessita de estabilidade para ser executado, passando por situações de equilíbrio estático, dinâmico e recuperado. Um único ponto está associado a todo o corpo, ao redor do qual a massa corporal está distribuída uniformemente em todas as direções. Este ponto é denominado centro de gravidade (CG), o ponto em torno do qual o peso do corpo é distribuído uniformemente em todas as direções. De acordo com Balola (2010) o centro de gravidade dos corpos é o ponto em que atua a aceleração da gravidade, na forma da força do peso. A posição do centro de https://pixabay.com/pt/photos/saldo-roberval-planaltos-1938874/ BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 169 gravidade de um corpo passa por vários métodos, como a forma regular ou irregular do corpo a ser considerada em primeiro lugar. O centro de gravidade de um objeto perfeitamente simétrico, com uma densidade única e, portanto, uma distribuição homogênea de massa e peso, está exatamente no centro geométrico do objeto, portanto há uma coincidência entre esses dois pontos. No caso de corpos sólidos e de forma regular, como quadrados, retângulos e outras figuras planas, o centro de gravidade pode ser determinado desenhando linhas diagonais, diâmetros ou alturas que podem se cruzar em pontos, como na Figura 13: Figura 13: Eixos de simetria da gravidade Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fc/Symmetry.jpg/330px-Symmetry.jpg Na Figura 13, podemos ver que todas as figuras componentes admitem um eixo de simetria que permite que a figura seja dividida em duas partes iguais ou simétricas. No caso do corpo humano, o eixo de simetria que divide o corpo em duas metades ou simétricas é determinado pelo plano sagital, conforme mostrado na Figura 14: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fc/Symmetry.jpg/330px-Symmetry.jpg BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 170 Figura 14: Planos e gravidade Fonte: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7e/Localiza%C3%A7%C3%A3o_do_Centro_de_Massa_pelo_m%C3%A9todo_Linha_de_Prumo. png/321px-Localiza%C3%A7%C3%A3o_do_Centro_de_Massa_pelo_m%C3%A9todo_Linha_de_Prumo.png Dessa forma a posição do centro de gravidade do corpo humano em situações de equilíbrio estável está sobre esse eixo de simetria e próximo da cicatriz umbilical, conforme a Figura 15: Figura 15 – Centro de gravidade no corpo humano Fonte: https://pixabay.com/pt/vectors/homem-vitruviano-leonardo-da-vinci-4995947/ https://pixabay.com/pt/vectors/homem-vitruviano-leonardo-da-vinci-4995947/ BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 171 Alguns fatores podem alterar o centro de gravidade do corpo humano em maior ou menor grau, esses fatores vão desde movimentos realizados, inspiração e expiração, massa corporal, hipertrofia muscular, idade e distribuição da gordura corporal. A determinação do centro de gravidade do corpo humano envolve uma série de métodos, sendo o mais utilizado o método de segmentação, onde o organismo é dividido em frações ou segmentos corporais (ver seção 5 - unidade V), onde o centro de gravidade, é determinado individualmente para os segmentos. Este procedimento parte do conceito de que, uma vez que o corpo humano é constituído por segmentos únicos (cada um com seu centro de gravidade individual), a posição do centro de gravidade do corpo é função das posições do indivíduo ou do segmento relativo. centros de gravidade. (COSTA, 2014). No método de segmentação, os modelos em que serão determinados os centróides são determinados a partir de imagens fotográficas e são dispostos em eixos cartesianos (x; y), onde são determinadas as coordenadas individuais de cada um dos segmentos do corpo humano. A posição do centro de gravidade e os pontos de referência de cada segmento do corpo humano são mostrados na Tabela 1: Segmentos corporais Pontos de referência Localização do CG (%) entre pontos de referência Cabeça Do vértice à intersecção do queixo com o pescoço 46,4% ao vértice ou 53,6% à intersecção do queixo com o pescoço Tronco Do apêndice supra-esternal ao eixo do quadril 38,0% ao apêndice supra-esternal ou 62,0% ao eixo do quadril Braço Do eixo do ombro ao eixo do cotovelo 51,3% ao eixo do ombro ou 48,7% ao eixo do cotovelo Antebraço Do eixo do cotovelo ao eixo do punho 39,0% ao eixo do cotovelo ou 61,0% ao eixo do punho Mão Do eixo do punho a 3a articulação do dedo 82,0% ao eixo do punho ou 18,0% a 3a articulação distal do dedo maior Coxa Do eixo do quadril ao eixo do joelho 37,2% ao eixo do quadril ou 62,8% ao eixo do joelho Perna Do eixo do joelho ao eixo do tornozelo 37,1% ao eixo do joelho ou 62,9% ao eixo do tornozelo Pé Do calcanhar à ponta do dedo maior 44,9% ao calcanhar ou 55,1% à ponta do dedo maior Tabela 1 – Centro de gravidade dos segmentos Fonte: Desenvolvido pelo autor BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 172 ANOTE ISSO A mecânica clássica, como campo do conhecimento humano, é muito ampla em seu objeto de estudo, seja o movimento. caminho. Entenda que na corrida de uma criança há muitas interações entre a criança e o meio ambiente, tanto o peso corporal, causado pela ação da gravidade a aceleração, o atrito de seus sapatos com o solo, que muitas vezes é o elemento mais que impede a sua queda, ou as energias que se alternam no momento do salto (energia potencial gravitacional) ou apenas no momento da corrida (energia cinética).A partir do estudo deste capítulo, procure visualizar os movimentos de forma física, analisando suas forças, revoluções, massas e pesos e interpretando como podemos melhorá-los, buscando maior otimização. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 173 CONCLUSÃO O estudo do movimento humano é uma prática muito antiga, porém foi somente no século XX que se desenvolveu uma concepção no que diz respeito às abordagens e formas de análise de cada atividade locomotora, biomecânica e cinesiológica. A principal diferença entre as duas disciplinas é a perspectiva. A biomecânica e a cinesiologia compartilham o mesmo objeto de estudo, que é o movimento humano, mas o fazem de ângulos diferentes. Consequentemente, as duas disciplinas acabam sendo complementares e fundamentais para o entendimento de cada situação esportiva. Ao prescrever um exercício, por exemplo, pode ser importante saber quando e quais músculos são utilizados em cada atividade. Além disso, as mudanças no uso muscular que ocorrem em função da intensidade ou das características do exercício são dados que podem afetar seriamente o trabalho de um atleta. É por isso que a biomecânica e a cinesiologia são duas disciplinas importantes para uma boa compreensão do funcionamento das articulações. A partir desse conhecimento, os profissionais do esporte podem formular o programa de treinamento ou determinar a carga para cada atividade. É importante que os dois domínios sejam incluídos em todos os estudos, mesmo que sejam complementares para a compreensão dos movimentos biomecânicos. Biomecânica é o uso de técnicas mecânicas clássicas para entender o sistema biológico, trata do funcionamento e geração de força em um exercício e faz comparações entre ambientes, por exemplo. É esta disciplina que tem a função de destacar a resistência em cada atividade e o efeito da força. A mecânica é usada por engenheiros para projetar e construir qualquer estrutura, pois estudam as forças envolvidas nesses projetos e ajudam a prever os movimentos de máquinas e objetos. Desenvolvida a partir da década de 1960, a biomecânica transferiu esse conhecimento das noções de mecânica para o “funcionamento” dos seres vivos. A disciplina avalia o movimento de um organismo e o efeito da força a qualquer momento, numa abordagem que pode ser qualitativa (descrição do movimento) ou quantitativa (mensuração das variáveis envolvidas). BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 174 A cinesiologia, por outro lado, permite duas formas distintas de compreensão. A disciplina é responsável pela descrição do conteúdo de uma questão em que o movimento humano é avaliado pelo exame de sua fonte e suas características. Além disso, de forma mais geral, cinesiologia é o estudo científico do movimento humano e pode ser um termo genérico usado para se referir a qualquer avaliação anatômica, fisiológica, psicológica ou mesmo mecânica do movimento. De uma forma muito simplificada, podemos tomar como exemplo a flexão do joelho de um atleta. A cinesiologia lhe dirá como o músculo se moveu e quais músculos trabalharam para chegar lá. A biomecânica explicará como a força é gerada para isso. ‘exercício o máximo possível e comparar com outras atividades para ver o que funciona melhor para cada situação de treinamento. BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 175 ELEMENTOS COMPLEMENTARES LIVRO Título: Biomecânica Básica Autor: Susan J. Hall Editora: Guanabara Koogan Sinopse: A sétima edição de Biomecânica Básica foi totalmente atualizada e reelaborada. Com os avanços no campo interdisciplinar da biomecânica, é importante que mesmo livros-textos básicos reflitam a natureza desta ciência. Desse modo, o texto foi revisado, expandido e atualizado, com o objetivo de apresentar informações relevantes das pesquisas recentes e preparar o estudante para analisar a biomecânica humana. Esta edição mantém um equilíbrio integrado de exemplos qualitativos e quantitativos, bem como aplicações e problemas criados para ilustrar os princípios discutidos. Considerando-se que alguns alunos iniciantes em biomecânica não têm uma boa base em matemática, os problemas e as aplicações apresentados são acompanhados por orientações práticas sobre a abordagem aos problemas quantitativos. WEB Que tal analisarmos biomecanicamente uma corrida? Então acesse o link e veja como podemos fazer isso. https://www.youtube.com/watch?v=wTtd9zIMuhM Vamos entender um pouco mais aprofundado a mecânica da marcha, neste vídeo iremos ver os ciclos e como se dá análise dos ciclos. https://www.youtube.com/watch?v=4BiRCzCKrd0 https://www.youtube.com/watch?v=wTtd9zIMuhM https://www.youtube.com/watch?v=4BiRCzCKrd0 BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 176 Será que a biomecânica e a cinesiologia é um bicho de 7 cabeças? Quando ouvimos falar de força, torque, movimentos angulares, o quanto isso interfere na movimentação? então vamos a uma introdução do que seria a cinesiologia e a biomecânica, assista ao vídeo. https://www.youtube.com/watch?v=LolqPVsbkDs https://www.youtube.com/watch?v=LolqPVsbkDs BIOMECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO PROF. MANOEL CARNEIRO DE OLIVEIRA JUNIOR FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 177 REFERÊNCIAS Alexander, RM. (1995). Simple models of human motion. Applied Mechanics Review, 48, 461-469. ARAUJO, L.G.; ARAUJO, L.G.; ALVES, J.V.; MARTINS, A.C.V.; PEREIRA, G.S.E MELO, S.I.L. et al. Salto vertical: Estado da arte e tendência dos estudos. Rev.bras. Cienc. e Mov., v.21, n.1, 2013 AVELAR, A.; SANTOS, K.M.; CYRINO, E.S.; CARVALHO, F.O.; DIAS, R.M.R.;ALTIMARI, L.R. E GOBBO, L.A. Perfil antropométrico e de desempenho motor de atletas paranaenses de futsal de elite. Revista Brasileira de Cineantropometria e Desempenho Humano, v.10, n.1, p.76-80, 2008 BALOLA, R. 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