Biomecânica Aula 1 Introdução

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Laboratório de BiomecânicaLaboratório de Biomecânica
Escola de Educação Física e Esporte Escola de Educação Física e Esporte –– EEFEEEFE
Universidade de São Paulo Universidade de São Paulo -- USPUSP
INTRODUÇÃO À INTRODUÇÃO À 
BIOMECÂNICABIOMECÂNICA
Prof. Prof. DrDrndanda. Ana Paula da Silva Azevedo. Ana Paula da Silva Azevedo
Graduação: EDUCAÇÃO FÍSICA e FISIOTERAPIA
Disciplina: BIOMECÂNICA
BIOMECÂNICABIOMECÂNICA
O que é Biomecânica?O que é Biomecânica?
• Estuda os movimentos dos homens e animais em função das leis da
mecânica, considerando as propriedades do sistema biológico (HOCMUTH,
1974);
• Ciência interdisciplinar que descreve e analisa o movimento humano
(WINTER, 1979);
•Estuda as forças internas e externas, e seus efeitos nas estruturas
biológicas;
• Ciência que analisa o movimento humano, utilizando a física (mecânica)
como meio de conhecimento, baseando-se em métodos científico e próprios
de investigação (AMADIO, 2000; 2002).
O que é Biomecânica ?O que é Biomecânica ?
AnáliseAnálise dosdos parâmetrosparâmetros físicosfísicos
dodo movimento,movimento, emem funçãofunção dasdas
característicascaracterísticas anatômicasanatômicas ee
fisiológicasfisiológicas dodo corpocorpo humanohumano..
EnokaEnoka (1989) (1989) 
Hall (1991) Hall (1991) 
Adrian & Cooper (1995) Adrian & Cooper (1995) 
SerrãoSerrão (2001(2001))
BIOMECÂNICABIOMECÂNICA
Análise a partir das Leis da FísicaAnálise a partir das Leis da Física
BIOMECÂNICABIOMECÂNICA
FísicaFísica MatemáticaMatemática AnatomiaAnatomia FisiologiaFisiologia
Característica multidisciplinarCaracterística multidisciplinar
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• BIOMECÂNICA: estudo do movimento do organismo.
• CINESIOLOGIA: conjuntos de toda área de conhecimento
tradicional de Educação Física, de estudo do movimento
humano (Biomecânica, Fisiologia do Exercício, Pedagogia,
Sociologia do Esporte, Comportamento Motor, etc.).
(AMERICAN ACADEMY OF PHYSICAL EDUCATION, 1989)
BIOMECÂNICA x CINESIOLOGIABIOMECÂNICA x CINESIOLOGIA
Concepção atualConcepção atual
BIOMECÂNICABIOMECÂNICA
�� DinâmicaDinâmica dasdas estruturasestruturas
internasinternas (causas(causas dodo
movimento)movimento);;
�� AnáliseAnálise dodo movimentomovimento;;
�� AdequaçãoAdequação dodo ambienteambiente;;
Biomecânica
BIOMECÂNICABIOMECÂNICA
�� DinâmicaDinâmica dasdas estruturasestruturas internasinternas::
funcionamentofuncionamento mecânicomecânico ee formaforma dasdas estruturasestruturas
ee órgãosórgãos;;
�� AnáliseAnálise dodo movimentomovimento:: estudoestudo dede
componentescomponentes internosinternos ee externosexternos dodo movimentomovimento;;
�� AdequaçãoAdequação dodo ambienteambiente:: estudoestudo dede formasformas dede
adequaçãoadequação dosdos objetosobjetos parapara minimizaçãominimização dodo
stressstress mecânicomecânico..
Como surgiu a Biomecânica?Como surgiu a Biomecânica?
História da BiomecânicaHistória da Biomecânica
� Aristóteles (384 – 322 a.C.)
- O 1º biomecânico;
- Análise de animais como sistemas mecânicos.
� Arquimedes (287 – 212 a.C.)
- Princípios da hidrostática, do empuxo;
- Alavancas, centro de gravidade.
História da BiomecânicaHistória da Biomecânica
� Galeno (130 – 210 d.C.)
- Médico: o 1º em medicina esportiva;
- "De motu musculorum" – funcionamento muscular. Mecânica
da contração muscular, sem conhecimento da macroestrutura.
� Leonardo da Vinci (1452 – 1519 d.C.)
- Anatomia humana, forças musculares e funções 
articulares – estudos e descrições anatômicas;
- Análise do movimento humano - “Mais Nobre Ciência”; 
- Escreveu a "Mecânica do movimento“.
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História da BiomecânicaHistória da Biomecânica
� Vesálius (1514 – 1564 d.C.)
- “Estrutura do Corpo Humano”: começo 
da anatomia moderna.
� Galilei (1564 – 1642)
- Resistência dos materiais (> força com > deposição de ossos);
- “O movimento dos animais”.
História da BiomecânicaHistória da Biomecânica
- Pai da biomecânica;
- Marcha humana e sistemas de alavancas;
- Estudo das forças, centro de gravidade, inspiração 
(ação muscular) e expiração (elasticidade dos tecidos).
� Borelli (1608 – 1679)
História da BiomecânicaHistória da Biomecânica
� Isaac Newton (1643 – 1727)
- Leis do movimento;
- Teoria da gravitação;
- Sintetizou a mecânica.
� Muybridge (1830 – 1904)
Estudos fotográficos sobre 
padrão de movimento 
Cronofotografias
Análise feita a partir de dois planos de movimento
� Muybridge (1830 – 1904)
História da BiomecânicaHistória da Biomecânica
� Marey, 1895
- Quantificou o estudo da locomoção através de seus inventos;
- Pioneiro da Cinematografia.
História da BiomecânicaHistória da Biomecânica
� Braune & Fischer (~1904)
- Análise matemática 3D 
da marcha;
- Análise do centro de 
gravidade e momento 
de inércia de cadáveres.
História da BiomecânicaHistória da Biomecânica
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� Braune & Fischer (~1904)
História da BiomecânicaHistória da Biomecânica Biomecânica Contemporânea
(“Ainda que velha, é nova”)
Sociedade Internacional de Biomecânica
Criada em 30 de agosto de 1973, conjuntamente
com o 1o Congresso Internacional de Biomecânica.
Sociedade Internacional de Biomecânica do Esporte
Idealizada em 20 de junho de 1982, sendo em 7
de maio de 1983, sua criação efetiva.
Biomecânica Contemporânea
Sociedade Brasileira de Biomecânica
IV Congresso Brasileiro em
Biomecânica em 4 de
dezembro de 1992.
Objetivos da BiomecânicaObjetivos da Biomecânica
Otimizar rendimentoOtimizar rendimento
Entender a mecânica do movimentoEntender a mecânica do movimento
Reduzir sobrecargaReduzir sobrecarga
Áreas de Áreas de 
atuação da atuação da 
BiomecânicaBiomecânica
Esporte e ExercícioEsporte e Exercício
Rendimento Rendimento e sobrecargae sobrecarga
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Movimento cotidianoMovimento cotidiano
Eficiência e segurançaEficiência e segurança
Movimento Laboral e ErgonomiaMovimento Laboral e Ergonomia
Produtividade e saúdeProdutividade e saúde
Clínica e Clínica e ReabilitaçãoReabilitação
Situações patológicasSituações patológicas
Ortopedia e TraumatologiaOrtopedia e Traumatologia
Lesões e prótesesLesões e próteses
InstrumentaçãoInstrumentação
Instrumentos e métodosInstrumentos e métodos
Modelagem e simulação Modelagem e simulação 
computacionalcomputacional
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BiomateriaisBiomateriais
Ossos, músculos eOssos, músculos e
articulaçõesarticulações
Como adquirir o Como adquirir o 
conhecimento em conhecimento em 
Biomecânica ?Biomecânica ?
““ChutologiaChutologia ou ou AchismoAchismo???”???”
EmpirismoEmpirismo
Ciência x Senso ComumCiência x Senso Comum
Procedimentos CientíficosProcedimentos Científicos
Utilização de Equipamentos Científicos
para obtenção e análise de resultados.
A biomecânica apresenta claramente
definido seu objeto de estudo.
Biomecânica e a Análise CientíficaBiomecânica e a Análise Científica
Resultados das investigações são obtidos
através do uso de métodos científicos próprios.
Como a Como a 
Biomecânica Biomecânica 
Operacionaliza?Operacionaliza?
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ANÁLISE EM BIOMECÂNICAANÁLISE EM BIOMECÂNICA
Biomecânica EXTERNA x Biomecânica INTERNA
CINEMETRIACINEMETRIA
CINEMETRIACINEMETRIA
AA cinemetriacinemetria éé umum conjuntoconjunto dede métodosmétodos
queque buscabusca medirmedir osos parâmetrosparâmetros
cinemáticoscinemáticos dodo movimento,movimento, istoisto é,é,
posição,posição, orientação,orientação, velocidadevelocidade ee
aceleraçãoaceleração..
AMADIO & DUARTE (1998) ÁVILA AMADIO & DUARTE (1998) ÁVILA etet alal (2002)(2002)
CINEMÁTICACINEMÁTICA
Deslocamentos angulares e linearesDeslocamentosangulares e lineares
Análise do movimento a partir de Análise do movimento a partir de 
imagens, sem levar em conta as imagens, sem levar em conta as 
forças que atuam sobre forças que atuam sobre ele.ele.
Velocidade e acelerações angulares e linearesVelocidade e acelerações angulares e lineares
CINEMÁTICACINEMÁTICA
CinemetriaCinemetria CINEMETRIACINEMETRIA
�� Registro Registro do movimentodo movimento
�� Tratamento Tratamento dos dadosdos dados
�� Análise Análise dos parâmetros dos parâmetros 
de interessede interesse
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APLICAÇÕESAPLICAÇÕES
CINEMETRIA
� Futebol:
�� FutebolFutebol
�� QuestãoQuestão fundamentalfundamental::
�� ConhecerConhecer característicascaracterísticas dada funçãofunção desempenhadadesempenhada..
�� ConhecerConhecer comportamentocomportamento dodo atletaatleta durantedurante oo jogojogo..
�� TreinamentoTreinamento esportivoesportivo específicoespecífico ee maismais eficazeficaz..
CINEMÁTICA
� Ginástica:
ANTROPOMETRIAANTROPOMETRIA ANTROPOMETRIAANTROPOMETRIA
Determinar as características e propriedades Determinar as características e propriedades 
do aparelho locomotordo aparelho locomotor
Dimensões de SegmentosDimensões de Segmentos
Posicionamento Articular e do CGPosicionamento Articular e do CG
Comprimento de Braços de AlavancaComprimento de Braços de Alavanca
Massa e Momento de InérciaMassa e Momento de Inércia
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ANTROPOMETRIAANTROPOMETRIA
Área da Biomecânica que Área da Biomecânica que 
investiga as características e investiga as características e 
propriedades do aparelho propriedades do aparelho 
locomotor, com o intuito de locomotor, com o intuito de 
determinar modelos determinar modelos 
biomecânicos que possam biomecânicos que possam 
representar o corpo humano.representar o corpo humano.
MODELOS MODELOS 
ANTROPOMÉTRICOSANTROPOMÉTRICOS
ANÁLISE DO MOVIMENTOANÁLISE DO MOVIMENTO
Geometria e propriedades Geometria e propriedades 
inerciais da massainerciais da massa
(modelos e referências)(modelos e referências)
↓↓
EquaçõesEquações
↓↓
Análise do movimentoAnálise do movimento
APLICAÇÕESAPLICAÇÕES
-- Controle de sobrecargaControle de sobrecarga
-- Rendimento Rendimento 
ESTABILIDADE E TORQUEESTABILIDADE E TORQUE
ANTROPOMETRIAANTROPOMETRIA
� Gestos esportivos:
Determinação da intensidade de Determinação da intensidade de 
exercíciosexercícios
ARTICULAÇÃOARTICULAÇÃOPP
TT
PP
BB
PPAA
BB
dd
dd
dd
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PP
TT
PP
BB
PPAA
BB
dd
dd
dd
ARTICULAÇÃOARTICULAÇÃO
T = F x dT = F x d
Determinação da intensidade de Determinação da intensidade de 
exercíciosexercícios
DINAMOMETRIADINAMOMETRIA
DINAMOMETRIADINAMOMETRIA
Estudo das forças que geram o movimento Estudo das forças que geram o movimento 
humano.humano.
�� PautadaPautada nana MecânicaMecânica ClássicaClássica →→ LeisLeis dede NewtonNewton ee
princípiosprincípios mecânicosmecânicos
ImportânciaImportância::
�� PermitePermite entenderentender comocomo ee porqueporque oo movimentomovimento
aconteceacontece→→ asas causascausas dodo movimentomovimento;;
�� VerificarVerificar sobrecarga,sobrecarga, rendimentorendimento ee adaptaçõesadaptações nono
aparelhoaparelho locomotorlocomotor..
DINAMOMETRIADINAMOMETRIA
�� Forças Internas X Forças ExternasForças Internas X Forças Externas
APLICAÇÕES PRÁTICASAPLICAÇÕES PRÁTICAS Sobrecarga na colunaSobrecarga na coluna
�� SobrecargaSobrecarga nana colunacoluna emem diferentesdiferentes movimentosmovimentos dodo
cotidianocotidiano;;
�� AplicaçãoAplicação emem situaçõessituações dodo cotidianocotidiano..
((NachemsonNachemson))
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SENTADO X EM SENTADO X EM PÉ?PÉ? ELETROMIOGRAFIAELETROMIOGRAFIA??
A A EletromiografiaEletromiografia (EMG) pode ser (EMG) pode ser 
entendida como o estudo da atividade entendida como o estudo da atividade 
elétrica gerada no músculo durante a elétrica gerada no músculo durante a 
contração. contração. 
(ARAÚJO, 1998; AMADIO ET AL, 1996; CLARYS & CABRI, 1993; WINTER, 1990(ARAÚJO, 1998; AMADIO ET AL, 1996; CLARYS & CABRI, 1993; WINTER, 1990) ) 
SISTEMA DE AQUISIÇÃO DE DADOS SISTEMA DE AQUISIÇÃO DE DADOS 
EMGEMG
SINAL EMGSINAL EMG
Quais grupamentos Quais grupamentos 
devem ser devem ser treinados?treinados?
Como eles devem ser Como eles devem ser 
treinados?treinados?
ELETROMIOGRAFIAELETROMIOGRAFIA??
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Que músculo está “pegando”???Que músculo está “pegando”???
Só é possível predizer ações musculares Só é possível predizer ações musculares 
baseado em EMG !!!baseado em EMG !!!
O movimento humano é complexo e não é O movimento humano é complexo e não é 
possível predizer ação muscular baseado na possível predizer ação muscular baseado na 
função função CinesiológicaCinesiológica!!!!!!
� Musculação:
ELETROMIOGRAFIAELETROMIOGRAFIA