Biomecânica 2

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Biomecânica 
PROFESSOR MARCO ANGELO, MSC. 
BIOMECÂNICA? 
•É a área da ciência que estuda o movimento 
humano, a estrutura e a função motora, 
através da aplicação dos princípios 
mecânicos da física. 
3 
BIOMECÂNICA 
MECÂNICA 
“Ramo da Física” 
ESTÁTICA 
“Movimento constante” 
DINÂMICA 
“MOVIMENTOS 
ACELERADOS” 
CINEMÁTICA CINÉTICA 
Descrição do movimento, no 
tempo e no espaço, está 
associado a coordenação.” 
“Estuda a ação das 
forças.” 
“Ação das forças 
sobre um corpo” 
CONCEITOS 
Cinemática 
Biomecânica 
Marco Angelo - Biomecânica 4 
5 
ANÁLISE 
VISUAL 
“OLHO” 
FILMAGEM 
CINEMATOGRAFIA 
E VIDEOGRAFIA 
GONIMETRIA 
MANUAL - 
“ELÉTRO” 
ANTROPOMETRIA 
Instrumento para análise do movimento 
humano - cinemático 
Planos de 
movimentos 
Marco Angelo - Biomecânica 7 
Cinemática - conceito 
• Descreve o movimento (conseqüência) sem se preocupar com 
as forças que podem estar atuando no corpo. 
7 
Flexão e extensão 
Articulações: 
vertebrais, ombro, cotovelo, punho, metacarpofalângicas,Interfalângicas, 
quadril, joelho e metatarsofalângicas 
Cinemática 
Adução e abdução 
Articulações: 
Esternoclavicular, ombro, punho, metacarpofalângicas, quadril, 
intertársicas e metatarsosfalângicas 
Rotação medial e lateral 
articulações: 
vertebrais, ombro, quadril e joelho 
Movimentos especializados 
Cinemática 
SISTEMAS 
REFERENCIAL DE ANÁLISE 
Cinemática 
Marco Angelo - Biomecânica 14 
Sistemas Global e Local de 
referência 
BIOMECÂNICA 
Marco Angelo - Biomecânica 15 
Marco Angelo - Biomecânica 16 
PLANOS E EIXOS 
0 x 
y 
z 
Eixos 
• Eixo “Z” ou Médiolateral: 
• Eixo que passa do lado direito para 
o lado esquerdo 
• Eixo “X” ou Sagital: 
• Eixo que corre ântero-posterior ao
 corpo 
• Eixo “Y” ou Longitudinal: 
• Eixo que corta o corpo no sentido 
“Encéfalo-caudal” 
Planos e eixos 
Movimento Plano Eixo 
FLEXÃO – EXTENSÃO SAGITAL LATEROLATERAL OU 
MEDIOLATERAL 
ADUÇAO – ABDUÇÃO FRONTAL ANTEROPOSTERIOR 
ROTAÇÃO INTERNA – 
EXTERNA 
AXIL OU TRANSVERSAL LONGITUDINAL 
Marco Angelo - Biomecânica 19 
Sistemas de referência 
Global 
 
Ângulo absoluto 
Espaço segmentar 
 
 
Local 
 
Ângulo relativo 
Espaço articular 
Ângulos relativos e absolutos 
ÂNGULO RELATIVO  formado 
entre dois segmentos corporais 
adjacentes a uma articulação. 
Agora são necessários unir 3 
pontos antropométricos. 
ÂNGULO ABSOLUTO Posição 
de “UM” segmento corporal, 
medido no ponto 
antropométrico da região distal 
em relação a uma linha 
horizontal, externa ou interna. 
Traça-se a linha unindo dois 
postos do mesmo segmento 
Pontos Antropométricos - Localização dos centros 
articulares 
Cabeça – Pescoço Ponto médio entre os côndilos occipitais e a primeira vértebra cervical 
Pescoço – Tórax Ponto médio entre a sétima vértebra cervical e a primeira vértebra toráxica 
Tórax – Lombar Ponto médio entre e a décima segunda vértebra toráxica e a primeira vértebra 
lombar 
Lombar – Sacral Ponto médio entre e a quinta vértebra lombar e a primeira vértebra sacral 
Esterno – Clavicular Posição médio da junção palpável entre a extremidade proximal da clavícula e do 
externo, na borda superior do esterno. 
Claviculo -Escapular Ponto médio de uma linha entre a tuberosidade coracóide da clavícula (na borda 
posterior do osso) e a articulação acrômio-clavicular (no tubérculo da terminação 
lateral da clavícula); o ponto deve ser o ponto inferior da clavícula. 
Glenoumeral Ponto médio da linha entre o ponto palpável mais baixo no epicôndilo medial do 
úmero e um ponto 8 mm acima do rádio (junção rádio-umeral) 
Cotovelo Ponto médio da linha entre o ponto palpável mais baixo no epicôndilo medial do 
úmero e um ponto 8 mm acima do rádio (junção rádio-umeral) 
Punho No lado palmar da mão: na crista distal do punho no tendão palmar longo, no 
ponto médio da linha entre o processo estilóide e o centro do osso pisiforme. No 
lado dorsal da mão: na ranhura palpável entre os ossos lunar e capitato, na linha 
com o terceiro metacarpo. 
Quadril Aspecto lateral do quadril; no ponto mais proeminente do trocânter femoral, 
aproximadamente 1 cm anterior da projeção mais lateral do trocânter femoral. 
Joelho Ponto médio da linha entre os centros das convexidades posteriores dos côndilos 
femorais. 
Tornozelo Na linha entre o maléolo lateral da fíbula e um ponto 5 mm distal do maléolo 
tibial. 
Pontos Antropométricos - Definição dos segmentos corporais 
Cabeça Linha reta entre o côndilo occipital/C1 e o centro de massa da cabeça 
Pescoço Linha reta entre o côndilo occipital/C1 e as vértebras C7/T1 
Dorso No ponto médio da linha reta entre o côndilo occipital/C1 e o ponto médio da linha 
que passa através do centro do quadril. 
Tórax Tóraco-esterno: Um sistema de ligação fechada composta por três ligações. A ligação 
trans-tórax (direita e esquerda) são uma linha reta entre C7/T1 para a esquerda e 
direita do centro articular esterno-clavicular. A ligação trans-esterno é uma linha reta 
entre os centros articulares esterno-clavicular direito e esquerdo. Clavicular: É uma 
linha reta entre os centros articulares glenoumeral e claviculo-escapular. 
Toráxica: Linha reta entre as vertebras C7/T1 e T12/L1. 
Lombar Linha reta entre as vertebras T12/L1 e L5/S1 
Pelvis A pelvis é tratada como como uma ligação triangular, composta de três ligações. A 
ligação ilio-pélvica são linhas retas entre o centro articular das vertebras L5/S1 e o 
centro do quadril. A ligação transpelvica é uma linha reta entre os centros articulares 
direito e esquerdo do quadril. 
Braço Linha reta entre os centros articulares glenoumeral e do cotovelo 
Antebraço Linha reta entre os centros articulares do cotovelo e do punho 
Mão Linha reta entre o centro articular do punho e o centro de massa da mão 
Coxa Linha reta entre os centros articulares do quadril e do joelho 
Perna Linha reta entre os centros articulares do joelho e do tornozelo 
Pé Linha reta entre os centros articulares do tornozelo e o centro de massa do pé 
Pontos Antropométricos 
• Representação do sistema de ligações dos segmentos corporais 
Comprimentos dos segmentos corporais 
expressos como fração da estatura 
EM PÉ SENTADO 
Polaridade do movimento angular: regra da mão direita 
 
 
No plano sagital, todos os segmentos que se movem em 
sentido anti-horário a partir da horizontal direita tem polaridade 
positiva; e todos s segmentos rodando em sentido horário tem 
polaridade negativa. 
+ - 
Representação de vetores de movimento angular 
 
Cinemática 
Marco Angelo - Biomecânica 26 
O movimento de um corpo é descrito a partir da 
posição do corpo em função do tempo relativo à uma 
origem ou quadro de referência. 
origem 
x x(t1) 
x(t2) 
0 x 
a 
0 x 
y 
0 x 
y 
z 
0 x 
Coordenadas x,y 
• Indicam a posição de determinado ponto no espaço. 
Marco Angelo - Biomecânica 27 
Marco Angelo - Biomecânica 28 
Cinemática - Fases do andar 
28 
Tipos de movimentos 
• PASSIVO 
• Os movimentos são executados por força da intervenção externa. 
 
• ATIVO 
• Movimento é realizado sem intervenção externa. 
• COMPLETO 
• PARCIAL 
• FRACIONADO 
• ASSISTIDO 
• É o exercício ativo, na qual a assistência é feita por uma força externa, manual ou 
mecânica, a fim de permitir que o movimento seja completado. 
• RESISTIDOS 
• É uma forma de exercício ativo na qual uma contração muscular mecânica ou 
estática é resistida por uma força externa. A força externa pode ser aplicada 
manualmente ou mecanicamente. 
• LÚDICOS 
• Exercícios voltadospara conduzir o individua à executar uma determinada ação 
motora. 
Unidades de medidas 
medidas 
Cinamática 
Marco Angelo - Biomecânica 30 
Marco Angelo - Biomecânica 31 
Sistema de Unidades 
 No sentido de normalizar as unidades de medida, foi 
criado o Sistema Internacional de Unidades (SI), que 
determina quais são as unidades padrões para utilização. 
 
Grandeza Física Unidade (SI) 
comprimento metro (m) 
massa kilograma (kg) 
tempo segundo (s) 
Principais unidades de medida do Sistema 
Internacional de Unidades (SI) 
 
Marco Angelo - Biomecânica 32 
2 rad 
 rad 
/2 rad 
Sistemas de Unidades - Graus e Radianos 
TRIGONOMETRIA 
Marco Angelo - Biomecânica 33 
CA: cateto adjacente 
C
O
: c
a
te
to
 o
p
o
s
to
  
Teorema de Pitágoras 
Marco Angelo - Biomecânica 36 
•Unidades de comprimento (mm, m , cm, jardas, 
polegadas) 
 
• DISTÂNCIA  medido ao longo da trajetória do movimento. 
• Ex. Distância percorrida por um ciclista em um chão molhado. 
 
 
• DESLOCAMENTO  é uma linha reta medida da posição 
inicial a posição final . 
• Ex.: se a linha de saída for a mesma de chegada o deslocamento foi igual a 
zero (0). 
DISTÂNCIA E DESLOCAMENTO 
Marco Angelo - Biomecânica 38 
Posição e deslocamento 
• O corpo em t=0s ocupava a posição 1m à direita 
em relação a origem e em t=1s ocupava a posição 
2m à direita em relação a mesma origem. 
 
• Entre os instantes t=0s e t=1s, o deslocamento 
do corpo foi de 1m. 
t = 
x = 
origem 
0 s 
1 m 
1 s 
2 m 
Marco Angelo - Biomecânica 39 
POSIÇÃO E DESLOCAMENTO 
•Posição: o lugar que um corpo ocupa no espaço em 
relação a um referencial. É uma grandeza vetorial. 
•Deslocamento: a mudança de posição de um corpo 
no espaço. É uma grandeza escalar. 
 Tanto a posição como o deslocamento podem 
ser grandezas lineares (translação) ou angulares 
(rotação). 
•Unidade SI: metro (m) ou radiano (rad). 
Posição e Deslocamento 
Marco Angelo - Biomecânica 40 
Magnitude da posição angular do joelho 
durante a marcha 
 Qual é o deslocamento 
angular do joelho durante um 
ciclo completo do movimento? 
Equações aplicadas 
Biomecânica 
Cálculos 
 Os cálculos em biomecânica permite que quantifiquemos e 
avaliemos com um grau maior de precisão e façamos ajuste quanto 
ao protocolo de exercícios prescrito. 
 
 MOVIMENTO 
 O espaço (s) varia em função do tempo (t). 
 Usando o sistema cartesiano podemos relacionar o espaço e o 
tempo. 
Plano cartesiano (x,y) 
Relaciona duas varáveis: 
Espaço (m, cm ou mm) X tempo ( horas, mim e s) 
Velocidade (km/h, m/s ou cm/s) x tempo ( horas, 
mim e s) 
Em função do ângulo conheçamos o comprimento 
de um objeto ou a distância que estamos dele 
 
Marco Angelo - Biomecânica 44 
-6 -5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 5
-8
-6
-4
-2
2
4
6
8
10
Equação da reta
coeficiente angular
eixo horizontal
eixo vertical
coeficiente linear
y = a + bx
0
 
 
2
4
a = 3
b = 4/2 = 2
y
x
 y = 3 + 2 x
EQUAÇÕES 
Marco Angelo - Biomecânica 45 
Posição e Velocidade 
t (s) 
x (m) 
0 t 
x 
Δt
Δx
v
t1 t2 
x2 
x1 
v é a velocidade média 
entre os instantes 1 e 2 
Da trigonometria, x/t é a 
tangente do ângulo a 
a 
A velocidade é a inclinação da 
curva x versus t 
As inclinações reais da 
curva em cada instante são 
as velocidades 
instantâneas 
Marco Angelo - Biomecânica 46 
Equações - Velocidade 
• A taxa de variação da posição de um corpo. 
01
01
tt
xx
t
x
v








t = 
x = 
origem 
0 s 
1 m 
1 s 
2 m 
direita a para m/s 1
01
12



v

• Unidade SI: m/s ou rad/s 
Marco Angelo - Biomecânica 47 
Equações - Aceleração 
• A taxa de variação da velocidade de um corpo. 
01
01
tt
vv
t
v
a








direita a para m/s 1
12
12 2


a

t = 
x = 
origem 
0 s 
1 m 
1 s 
2 m 
2 s 
4 m 
• Unidade SI: m/s2 ou rad/s2 
Marco Angelo - Biomecânica 48 
CINEMÁTICA 
t 
x 
x0 
t 
v 
0 
t 
a 
0 
t 
x 
x0 
t 
v 
v0 
t 
a 
0 
t 
v 
v0 
t 
x 
x0 
t 
a 
a0 
Parado Velocidade constante Aceleração constante 
Marco Angelo - Biomecânica 49 
Gráfico das variáveis cinemáticas 
Calculo da altura de um ponto em função do 
ângulo 
Seja ABC o triângulo retângulo em questão: 
 A altura h dada pelo segmento AB 
 A distância é dada pelo segmento AC 
 
O cálculo da altura é a medida do comprimento do segmento oposto 
ao ângulo (cateto oposto). Logo, sabendo que a tangente de um 
ângulo no triângulo retângulo é a razão entre o cateto oposto e o 
cateto adjacente a este ângulo. 
 Assim: tg = cateto oposto / cateto adjacente 
 
tg °= cateto oposto / cateto adjacente 
Marco Angelo - Biomecânica 52 
ESCALAR E VETOR 
• ESCALAR: Uma quantidade caracterizada somente por sua 
magnitude. Exemplos são: massa, comprimento, tempo e energia. 
 
• VETOR: Uma quantidade caracterizada por sua magnitude e direção. 
Exemplos são: força, posição e velocidade. 
Marco Angelo - Biomecânica 53 
VETOR 
•Vetor 
Segmento de reta que indica quantidade, direção e sentidos. 
•FORÇA, PESO, PRESSÃO – Grandeza vetorias 
cinéticas 
•VELOCIDADE e ACELERAÇÃO – Grand. Vet. 
Cinemáticas. 
 
 
Marco Angelo - Biomecânica 54 
VETOR 
• COMPOSIÇÃO VETORIAL 
 
• Soma de vetores 
• 2 ou + vetores com a mesma direção => resultante = único vetor com a a 
grandeza igual a soma da magnitude dos vetores. 
 
 
• 2 ou + vet. Com sentidos opostos ocorre a diminuição => reultante = 
direção do mais longo menos a magnitude do menor. 
 
 
• Vetores com direções distintas são somados usando o método “ponta-
para-cauda”. 
 
+ = 
+ = 
+ 
Cinética 
Biomecânica 
Marco Angelo - Biomecânica 56 
CINÉTICA 
 
 
Torque na articulação vertebral L5-S1 criado pelos segmentos 
corporais e pela carga: 
T = (328 N)(0,10 m) + (81 N)(0,2 m) + (58 N)(0,25 m) + (111 
N)(0,4 m) = 107,9 Nm 
Se este torque for dividido por 6 cm (o braço de momento do 
músculo indicado na figura), a força que este músculo 
desenvolve é aproximadamente 1800 N (o peso de uma 
massa de 180 kg !). 
Estuda as forças (causas) que deram origem ao 
movimento. 
Marco Angelo - Biomecânica 57 
Momento de força no corpo humano 
 O movimento humano é gerado pela produção de força 
por músculos que se inserem em ossos articulados por juntas, 
constituindo alavancas, produzindo momentos de força. 
 
 
Esquema da 
estrutura 
muscular 
Estrutura Muscular – Unidade Contrátil 
SARCÔMERO 
No músculo, a força é gerada pela ação de bilhões de cabeças de miosina interagindo com 
actina (promovendo a hidrólise do ATP em ADP - a ATPase), movendo-se, desligando-se, 
interagindo com outra actina e assim por diante. 
CICLO DE PONTES CRUZADAS 
Esquema da 
Unidade 
Motora 
Tipos 
de Fibras 
Musculares 
CLASSIFICAÇÃO DAS FIBRAS 
 
SISTEMA 1 
 
contração lenta 
 
contração 
rápida a 
 
contração 
rápida b 
 SISTEMA 2 
 
Tipo I 
 
Tipo IIa 
 
Tipo IIb 
 
SISTEMA 3 
 
SO 
 
FOG 
 
FG 
 
velocidade de 
contração 
 
lenta 
 
rápida 
 
rápida 
 
resistência à 
fadiga 
 
alta 
 
moderada 
 
baixa 
 
força da 
unidade motora 
 
baixa 
 
altaalta 
 
capacidade 
oxidativa 
 
alta 
 
média 
 
baixa 
 
capacidade 
glicolítica 
 
baixa 
 
alta 
 
maia alta 
 
FIBRAS MUSCULARES 
Recrutamento das 
 
 unidades motoras 
Regulação da força muscular 
• A regulação da força muscular é 
dependente de: 
 
•Número de unidades motoras recrutadas. 
•Freqüência de disparos 
 
Recrutamento das 
unidades motoras 
em função do tipo 
de fibra 
Ações motoras 
•Agonista 
• Músculo principal na contração muscular. Agonista 
primário e acessório. Ex.: Na flexão do cotovelo, o m. 
braquial e o m. bíceps braquial são agonistas primários, o 
m. braquiorradial, m. extensor radial longo do carpo e o 
m. pronador redondo são agonistas acessórios. 
 
• Antagonista 
• Músculo que oferece resistência à contração muscular. 
opõe-se a um movimento. Gera torque em oposição 
àquele gerado pelo agonista. 
Regulação do movimento 
•Fixador 
• Imobiliza uma articulação para realizar o movimento de 
outra articulação. Ex.: o m. rombóide fixa a escápula para 
movimentar somente o braço. 
 
•Neutralizador 
• Evita a ação indesejada quando um m. agonista realiza o 
movimento. Ex.: O m. bíceps braquial produz tanto flexão 
do cotovelo quanto supinação do antebraço. Se apenas a 
flexão do cotovelo é desejada o m. pronador redondo age 
como neutralizador na supinação do antebraço. 
Alavancas 
Biomecânica 
Alavancas 
•É uma máquina simples que consiste em uma 
barra que pode ser movida em torno de um 
eixo. 
•No corpo humano é representada pelo osso. 
•A força aplicada (músculos) na alavanca 
movimenta uma resistência. 
 
Alavancas 
Constituída por três partes 
básicas: 
2 . Potência (P) 
A força gerado pelo (s) 
músculo (s) ou pela carga 
externa. 
Alavancas 
Constituída por três partes 
básicas: Ponto de Apoio 
(PA) ou fulcro. 
Alavancas 
Constituída por três partes 
básicas: 
3 . Resistência (R) 
 A força gerado 
pelo (s) músculo (s) ou 
pela carga externa. 
CARGA NAS 
ALAVANCAS 
Braço de FORÇA (BR) 
 
É distancia 
(perpendicular) entre 
o Ponto de Apoio até 
o local de aplicação 
da FORÇA. 
CARGA NAS 
ALAVANCAS 
Braço de 
RESISTÊNCIA (BR) 
 
É distancia 
(perpendicular) entre 
o Ponto de Apoio até 
o local de aplicação 
da RESISTÊNCIA. 
Classificação das Alavancas 
Biomecânica 
Alavanca de 1º Classe - INTERFIXA 
•O PONTO DE APOIO fica 
situado entre a Potência 
(P) (R) e a Resistência 
(R). 
• Classificada como: 
• ALAVANCA INTERFIXA. 
•Utilização: 
• Ganhar força ou distância, 
• Manutenção da postura ou 
equilíbrio. 
 
Exemplo 
Alavanca de 2º Classe – INTERESITENTE 
•A Resistência (R) fica 
entre ponto de 
apoio(PA) e a Potência 
(P). 
• Classificada como: 
• ALAVANCA INTER-
RESISTENTE. 
•Utilização: 
• Ganhar força. 
• o Braço de Potência (BP) é maior 
que o Braço de Resistência (BR) 
 
BP > BR 
Exemplo 
Alavanca de 3º Classe – INTERPOTENTE 
•A a Potência (P) fica entre 
Resistência (R) e O ponto 
de apoio(PA). 
• Classificada como: 
• ALAVANCA 
INTERPOTENTE 
•Utilização: 
• Ganhar VELOCIDADE. 
• Gerar velocidade 
no segmento distal. 
• Move uma carga a 
uma maior 
distância. 
BP < BR 
Exemplo 
Alavanca vantagem mecânica 
Biomecânica 
Vantagem Mecânica 
 
 A eficiência mecânica de uma alavanca em 
movimentar uma resistência é definida em relação a 
sua vantagem mecânica. Sendo está, a relação entre 
o braço de momento da força e o braço de 
momento da resistência. 
 
Resulta da relação entre o Braço de Potência e o Braço de Resistência 
VM = Braço de Potência 
 Braço de Resistência 
Braço de 
força 
• O braço de momento 
(BM) de qualquer força 
será o maior quando a 
força for aplicada a 90° ou 
o mais próximo possível 
de 90° em relação à sua 
alavanca. 
 
•O ângulo de aplicação de 
força muscular não é 
diretamente relacionado 
com o ângulo articular. 
Equilíbrio nas Alavancas 
 “Para haver equilíbrio em uma alavanca, entre a Potência e a 
Resistência, é necessário que o produto da intensidade da potência 
pelo braço de potência seja igual ao produto da intensidade da 
resistência pelo braço da resistência”. 
 
• Assim: P x BP = R x BR 
• P = (R x BR ) /BP 
• P = BP e R = BR 
Torque 
Biomecânica 
Alavancas 
CinéticA 
Torque 
•É a força aplicada a uma alavanca. 
•Depende: 
• Força aplicada. 
• Resistência 
• Ponto de apoio 
• Braço de força 
• Braço de resistência 
Sendo Torque = Força aplicada X braço de força.= NM 
 T = F *Bf 
T = 10 x 0,15 
T = 1,5 Nm 
 
Torque 
O torque 
resultante em 
relação a um 
determinado eixo 
é a soma dos 
torques de cada 
uma das forças que 
compõem o 
sistema em relação 
ao mesmo eixo.