Biomecânica do Músculo Esquelético

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Biomecânica do Músculo 
Esquelético
Base Molecular da Contração Muscular
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Estrutura e Organização do Músculo
O músculo e suas características funcionais
O desempenho da fibra muscular em situações de velocidade e 
cargas variáveis é determinado por quatro propriedades.
Irritatibilidade – capacidade para responder a estimulação feita 
pelo neurotransmissor químico 
Contratilidade – capacidade do músculo encurtar-se quando o 
tecido muscular recebe estimulação suficiente
Extensibilidade – capacidade do músculo para encompridar-se 
ou alongar-se além do comprimento de repouso. 
Elasticidade – capacidade da fibra muscular retornar ao seu 
comprimento de repouso depois que a força de alongamento do músculo 
é removida.
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Funções do Músculo
a) Contribuição para a produção do movimento esquelético
b) Assistência na estabilidade articular
c) Manutenção de posturas e posicionamento corporal
d) Outras funções: suporte e proteção dos orgãos viscerais e 
tecidos internos, alteração e controle das pressões dentro 
das cavidades, manutenção da temperatura corporal pela 
produção de calor, controle das entradas e saídas do corpo 
pelo controle voluntário da deglutição, defecação e 
eliminação de urina.
Papel do músculo
•Movimentador primário e Movimentador Assistente: O 
músculo, ou músculos, primariamente responsável pela produção 
de um determinado movimento é chamado movimentador 
primário, e quanto mais forca é requerida outros músculos 
contribuem como movimentadores assistentes.
•Agonista e Antagonista: Os músculos que criam o mesmo 
movimento articular sao chamados agonistas. Por outro lado, os 
músculos opositores ou que produzem o movimento articular 
oposto são chamados antagonistas.
•Estabilizadores e Neutralizadores:Os músculos são também 
usados como estabilizadores, agindo em um segmento de modo 
que possa ocorrer um movimento específico em uma articulação 
adjacente. Os músculos sinergistas ou neutralizadores irão 
contrair-se para eliminar uma ação o indesejada causada por 
outro músculo.
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Mecânicas da Contração Muscular
�A eletromiografia vem sendo usada para 
estudar vários aspectos da contração, 
principalmente a relação de tempo entre o 
começo da atividade elétrica e o começo 
da contração muscular;
Contração Tetânica e de Somação
A resposta mecânica de um músculo a um 
único estimulo do seu nervo motor e 
conhecida como tetania, que é a unidade 
fundamental da atividade muscular 
gravável.
Entre a excitação e a contração há alguns 
milissegundos, conhecidos como período 
de latência, necessários para os 
componentes elásticos atuarem. 
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�Tempo de contração � tempo desde o 
começo do desenvolvimento da tensão à
tensão de pico;
�Tempo de relaxamento � tempo de 
tensão de pico até a queda de tensão a 
zero.
�Este tempo de contração e relaxamento 
variam conforme o músculo, dependendo 
também do aquecimento.
�Somação acontece quando são 
acrescentadas respostas mecânicas para 
estímulos sucessivos a uma resposta 
inicial;
�Se um segundo estimulo acontecer 
durante o período de latência da primeira 
tetania muscular, nenhuma resposta 
adicional é produzida e é dito que o 
músculo está completamente refratário.
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�A frequência de excitação é variável e é
modulada pelas unidades motoras 
individuais. Quanto maior a frequência de 
excitação das fibras, maior a tensão 
produzida no músculo. 
�O músculo se contrai tetanicamente 
quando está em tensão máxima e esta for 
sustentada em resultado da adição . 
Neste caso a rapidez de estimulo supera o 
tempo de contração, fazendo com que 
haja pouco ou nenhum relaxamento 
muscular antes da próxima contração. 
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Comprimento do Musculo
Tipos de Contração Muscular
� Durante a contração, a força de contração nas 
alavancas ósseas na qual é fixado é conhecida 
como tensão muscular, e a força externa 
exercida no músculo é conhecida como carga 
ou resistência.
� A medida que o músculo exerce sua força, gera 
um efeito chamado torque, ou momento.
� O momento ou torque é obtido pelo produto da 
força e a distancia perpendicular do seu ponto 
de aplicação e o centro de movimento, ou braço 
de alavanca.
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Ações Musculares Gerais
Ação Muscular Isométrica – tensão muscular 
geralmente contra uma resistência para manter a 
posição. Se o músculo está ativo e desenvolve 
tensão, sem mudança visível ou externa na posição 
articular.
Ação Muscular Concêntrica – músculo gera 
tensão ativamente com um encurtamento visível na 
extensão do músculo.
Ação Muscular Excêntrica – quando o músculo 
é sujeito a um torque externo maior que o interno 
dentro do músculo, ocorre alongamento do músculo.
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Produção de Força no Músculo
�A força total que um músculo pode 
produzir depende de suas propriedades 
mecânicas, que podem ser descritas 
quando analisamos as relações de 
comprimento-tensão, carga-velocidade, 
força-tempo e também a arquitetura 
musculoesquelética.
Relação Comprimento-Tensão
� A força, ou tensão, que um músculo exerce 
varia com o comprimento ao qual é mantido 
quando estimulado.
� Tensão máxima é produzida quando a fibra está
em seu comprimento de repouso, pois os 
filamentos de actina e miosina se sobrepõem, 
aumentando o numero de pontes cruzadas.
� Se a fibra é mantida a comprimentos mais 
curtos, as quedas de tensão caem. Se a fibra é
alongada, além do comprimento de repouso a 
tensão também diminui. 
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Potência muscular (P) é definida como o produto de forca
e velocidade (F .v). Portanto para um dada relacao de 
força-velocidade de um músculo, sua potência instantânea
é uma funçao da velocidade de contraçao (P(v)) pode ser
determinada através da quantidade de velocidade de 
encurtamento. Para muitas aplicacoes práticas é de 
interesse a qual velocidade de encurtamento a potência
máxima absoluta é atingida. A velocidade de encurtamento
em que a potência muscular máxima pode ser produzida é
aprox. 31% da velocidade máxima de encurtamento.
Nigg & Herzog (1999)
Relação Carga-Velocidade
�A relação entre a velocidade de 
encurtamento ou alongamento de um 
músculo e as cargas constantes diferentes 
pode ser observada em uma curva de 
carga-velocidade;
�Onde, a velocidade de encurtamento é
maior quando a carga for zero, e a medida 
que a carga aumenta, a velocidade 
diminui.
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Curva de Forca vs. Velocidade
+
-
Concêntrico
Exêntrico
0
Ponto Isométrico
Relação Força-Tempo
� A força, ou tensão, é proporcional ao tempo de 
contração, assim, quanto mais longo for o tempo 
de contração, maior é a força desenvolvida, até
o ponto de tensão máxima.
� A contração mais lenta conduz a maior 
produção de força, porque há tempo para que a 
tensão produzida seja transmitida aos 
componentes elásticos paralelos ao tendão.
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Efeito da Arquitetura do Músculo 
Esquelético
�O arranjo dos sarcômeros afeta 
drasticamente as propriedades contrateis 
dos músculos; 
�Quanto mais sarcomeros em séries, mais 
longa será a miofibrila; 
�Quanto mais sarcômeros em paralelo, 
maior será a área de seção transversal.
�A força que o músculo pode produzir é
proporcional à área de seção transversal 
da miofibrila.
�A velocidade e a excursão (alcance de 
trabalho) que o músculo pode produzir é
proporcional ao comprimento da miofibrila.
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Zatsiorsky (2004)Zatsiorsky(2004)
Efeito do Pré-Alongamento
�Quanto menor o tempo entre o 
estiramento de um músculo e a 
subsequente ação concêntrica, maior será
a forca de contração.
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Efeito da Temperatura
� Elevando a temperatura muscular há um 
aumento de velocidade de condução no 
sarcolema, aumentando também a força 
muscular.
� A temperatura muscular aumenta por meio de 
dois mecanismos:
� Aumentando o fluxo de sangue e também 
através da produção de calor através do 
metabolismo, liberação de energia de contração 
e também através do atrito entre os 
componentes contráteis.
Efeito da Fadiga
� Isso ocorre quando a demanda de ATP 
excede o suprimento de ATP no músculo.
�Portanto, você tornar-se-á mais fraco.
�Em biomecânica do crescimento, fadigamuscular é observada primeiramente pela 
falta de coordenação de movimento e o 
seu efeito no aumento de cargas em 
tecido.
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Diferenciação da Fibra Muscular
� Existem diferenças mecânicas na resposta das fibras 
musculares de contração rápida e lenta.
� Fibras de contração lenta – fibras oxidativas de 
contração lenta ou tipo I são encontradas em maiores 
quantidades nos músculos posturais do corpo (parte 
superior das costas e sóleo). Fibras com baixo tempo de 
contração e adequadas para trabalhos de prolongados 
de baixa intensidade.
� Fibras de contração rápida e intermediária- tipo II a, 
oxidativas glicolíticas e tipo II b glicolíticas. Corredores 
de velocidade tem maiores concentrações de fibras de 
contração rápida.
� A maioria dos músculos contém os dois tipos de fibras.
Danos Musculares
�São muitos os tipos de danos musculares, 
que podem gerar a limitação de 
movimento, inaptidão, limitação de força e 
até mesmo a inflamação e necrose.
�Estudos mostraram que o músculo 
esquelético saudável tem uma capacidade 
de se restaurar.
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Efeitos de Desuso e Imobilização
�Esses efeitos incluem perda de resistência 
e força e atrofia muscular no nível 
microestrutural e macroestrutural, como 
diminuição de número e tamanho de 
fibras;
�Mudanças bioquímicas afetam a produção 
de energia;
�Um programa de movimento imediato 
pode diminuir esses danos;
Efeitos do Treinamento Físico
�Com o treinamento físico, há o aumento 
da seção transversal, o músculo fica maior 
e mais forte;
� O alongamento aumenta a flexibilidade 
muscular, aumentando o alcance de 
movimento. Aumenta também a 
elasticidade e o comprimento da unidade 
musculotendínea 
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1. Qual é a estrutura contrátil do músculo esquelético?
2. O que é a unidade músculo tendinosa?
3. Qual é a diferença entre contração tetânica e de 
somação?
4. Caracterize contração isométrica, concêntrica e 
excêntrica .
5. Qual é a relação entre carga e velocidade?
6. O que é o efeito do pré-alongamento?
7. Quais são os 3 tipos de fibras musculares 
esqueléticas?
8. Quais são os principais efeitos da imobilização?
9. Quais são os efeitos do treinamento físico?
Atividade complementar 
Biomecânica Muscular