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1 Correção de Exercícios (Revisão) Fundamentos de Biomecânica Aplicados à Educação Física Prof. Ms. Eric Leal Avigo eric.avigo@cruzeirodosul.edu.br Universidade Cruzeiro do Sul – 2o Semestre/2017 Biomecânica O que é… Biomecânica: algumas definições... Bio- sistemas vivos ou biológicos -mecânica análise de forças e seus efeitos Refere-se à aplicação de princípios mecânicos que auxiliam no estudo dos seres vivos (Hall, 2005) É uma área de estudo em que o conhecimento e os métodos da mecânica são aplicados à estrutura e função de seres vivos (Kreighbaum & Barthels, 1996) Estudo das forças e de seus efeitos que atuam nos seres vivos e que são produzidas por estes. Por que estudar biomecânica... Métodos tradicionais de ensino e treinamento mostram quais técnicas ensinar ou treinar… Um bom conhecimento de biomecânica pode: Determinar o que está errado com o movimento; Auxiliar no diagnóstico das causas de uma lesão; Fornecer informação sobre os efeitos de um método de execução da tarefa; Facilitar o processo de aprendizagem; Etc. Biomecânica ensina porque desta ou daquela técnica ser a melhor para ensinar ou treinar. Primeira Lei do Movimento de Newton Lei da inércia Um corpo permanece em seu estado de repouso ou de movimento uniforme (velocidade constante), em linha reta, a não ser quando influenciado por uma força externa capaz de modificá-lo. Pontos importantes: É necessário força para mudar o estado de movimento de um corpo/objeto. Objetos em movimento tendem a permanecer em movimento. Segunda Lei do Movimento de Newton Lei da aceleração A taxa de mudança de movimento de um corpo é proporcional à força aplicada e ocorre na direção na qual a força é aplicada. Pontos importantes: É necessário grandes forças para produzir taxas altas de aceleração Objetos grandes necessitam de mais força para que possam ser movimentados 11/09/2017 2 Terceira Lei de Movimento de Newton Lei da ação-reação Para toda ação, há sempre uma reação igual em magnitude e oposta em direção. reaçãoação Pontos importantes: As forças resultam em forças de “reação” que agem no corpo Para cada força aplicada pelo corpo a um objeto, o objeto aplica uma força igual contra o corpo 1. Um corpo pode mudar sua direção de movimento se nenhuma força externa agir sobre ele? Não, uma mudança na direção do movimento é uma aceleração e uma força externa é necessária para ocasionar a aceleração Respostas das questões de estudo: Leis de Newton 2. Um corpo pode estar em movimento se não houver forças externas agindo sobre ele? Sim, se ele estiver se movimentando para começar – mas ele não pode mudar seu estado de movimento (aceleração). Isto é, ele não pode acelerar, diminuir ou mudar a direção, pois uma força externa é necessária para ocasionar a aceleração 3. Se você puxar uma corda de cabo de guerra com uma força de 250 N (25 kg), quanta força a corda exerce sobre você? A corda exerce 250 N (25 kg) em você, de acordo com a terceira lei de Newton – Lei da ação reação Respostas das questões de estudo: Leis de Newton O que é Cinemática Linear... Descrição dos movimentos lineares em termos espaciais e temporais sem levar em conta as forças que geram o movimento. Cinemática Descrição do movimento: Quão longe Quão alto Quão rápido Quão consistente Utiliza-se das grandezas física: comprimento e tempo e combinações... Posição – Deslocamento – Distância Percorrida Velocidade – Rapidez Aceleração Exemplos INÍCIO F I M Deslocamento Distância 3 Problemas 1. Um ciclista pedalou 30 km em 90 min. Buscando melhorar seu desempenho, ele decide calcular sua velocidade média. Para diminuir 10 minutos em seu tempo final, quanto ele precisaria aumentar em sua velocidade média? hkmv h kmv t dv /20 5,1 30 hkmv h kmv /5,22 33,1 30 hkmv v /5,2 205,22 Resposta: O ciclista precisaria aumentar em 2,5 km/h sua velocidade média, saindo de 20 km/h para 22,5 km/h. Problemas 2. A distância percorrida por um corredor durante uma sessão de treinos foi de 10000 metros. Essa distância foi percorrida em 50 minutos. Qual foi a velocidade escalar média (v) em km/h do atleta durante a corrida? smv s mv t dv /33,3 3000 10000 hkmv smv /12 6,3/33,3 Resposta: A velocidade escalar média do corredor foi de 12 km/h. Problemas 3. Qual o tempo que a bola leva para percorrer a distância entre a marca do pênalti e a linha do gol se a bola for chutada a 72 km/h (= 20 m/s), sabendo que a distância em linha reta entre a marca do pênalti e a linha é de 11,15 m? sm mt t msm t dv /20 15,1115,11/20 st 56,0 Resposta: A bola leva 0,56 s para percorrer a distância entre a marca do pênalti e a linha do gol Problemas 4. O goleiro terá mais chance de defender uma bola chutada a 5 metros de distância dele com velocidade de 10 m/s ou uma bola chutada a 10 metros de distância dele com velocidade de 40 m/s? Justifique sua resposta. v dt Resposta: O goleiro terá mais chance de defender a bola que foi chutada mais próxima dele (5m), já que foi chutada mais lentamente lhe permitindo 0,5 s para realizar a defesa, mais tempo do que teria para defender a outra bola que, apesar de chutada de mais longe (10m), possui maior velocidade e, consequentemente, menos tempo para defesa (0,25s) st sm mt 25,0 /40 10 st sm mt 5,0 /10 5 bola 1 bola 2 É mais difícil defender uma bola que você tem 0,5 s para fazer a defesa, ou uma bola que você tem apenas 0,25 s para fazer a defesa? Problemas 5. Um jogador de beisebol rebate uma bola para o meio do campo, com força suficiente para que possa correr até a terceira base. À medida que está se aproximando da terceira base, o jogador percebe que o arremesso para o receptor foi muito intenso e assim decide correr para a sua base. O receptor recupera a bola a uma distância de 10 m da base e corre de volta para ela a uma velocidade de 5 m/s. Quando o receptor começa a correr, o corredor da base, que está correndo a uma velocidade de 9 m/s, encontra-se a 15 m de distância da base. Que jogador chegará à base primeiro, o receptor ou o corredor? st sm mt 66,1 /9 15 st sm mt 2 /5 10 receptor corredor v dt Resposta: Mesmo estando mais longe (15m) o corredor chegará primeiro pois levará apenas 1,66 s para correr até a base. Já o receptor, mesmo estando mais perto (10m), chegará depois pois levará 2 s para correr até a base. Calcule a velocidade média dos recordes mundiais de provas de atletismo abaixo especificados DISTÂNCIA TEMPO (mulheres) VEL. MÉDIA (m/s e km/h) TEMPO (homens) VEL. MÉDIA (m/s e km/h) 100 m 10s 49 9,53 / 34,32 09s 58 10,44 / 37,58 200 m 21s 34 9,37 / 33,74 19s 19 10,42 / 37,52 400 m 47s 60 8,40 / 30,25 43s 18 9,26 / 33,35 800 m 01min 53s 28 7,06 / 25,42 1min 40s 91 7,93 / 28.54 1500 m 3min 50s 46 6,51 / 23,43 3min 26s 7,28 / 26,21 3000 m 08min 06s 11 6,17 / 22,22 7min 20s 67 6,81 / 24,51 5000 m 14min 11s 15 5,87 / 21,15 12min 37s 35 6,60 / 23,77 10000 m 29min 31s 78 5,64 / 20,32 26min 17s 53 6,34 / 22,82 Maratona* 02h 15min 25s 5,19 / 18,70 2h 03min 23s 5,7 / 20,52 *distância = 42.195 m hkmousmvmv t dv /7,18/19,5 8125 42195 EXEMPLO: 4 Variáveis cinemáticas Aceleração É a taxa de mudança (variação) da velocidade Um corpo ou objeto acelera se a magnitude ou direção de sua velocidade se altera Aceleração média É a mudança na velocidade dividida pelo tempo que levou para a velocidade mudar inicialfinal inicialfinal inicialfinal inicialfinal tt vv a tt vv t va Problemas 6. Uma atleta está disputando uma corrida de 100m. Ao som do tiro de largada, ela deixa o bloco de partida e continua aumentando sua velocidade até 7s de corrida, quando atinge sua velocidade máxima de 10,5 m/s. Ela mantém essa velocidade por 2 s, que depois cai para 10 m/s até o momento em que cruza a linha de chegada, 12 s depois de ter começado a prova. (0,5 cada) a) Qual foi a aceleração média da atleta durante os primeiros 7s de corrida? ²/5,1 07 05,10 smaa tt vv t va inicialfinal inicialfinal b) Qual foi sua aceleração média de 7 a 9 s de corrida? (velocidade constante, aceleração = 0) Problemas 6. Uma atleta está disputando uma corrida de 100m. Ao som do tiro de largada, ela deixa o bloco de partida e continua aumentando sua velocidade até 7s de corrida, quando atinge sua velocidade máxima de 10,5 m/s. Ela mantém essa velocidade por 2 s, que depois cai para 10 m/s até o momento em que cruza a linha de chegada, 12 s depois de ter começado a prova. (0,5 cada) c) Qual foi sua aceleração média de 9 a 12 s de corrida? ²/16,0 912 5,1010 smaa tt vv a inicialfinal inicialfinal d) Considerando que a atleta tenha corrido em linha reta, qual foi seu deslocamento? (deslocamento = 100m) Problemas 7. Um jogador de futebol cobra uma falta que sai rasteira. No momento em que saiu dos pés do cobrador, a velocidade da bola era de 32 m/s. Quando cruzou a barreira a velocidade era de 20 m/s e no momento que cruzou a linha do gol a velocidade era de 12 m/s. Calcule a aceleração média da bola na fase 1 (chute,t0=0 até a barreira, t1=0,5 s) e fase 2 (chute até o gol, t2=1,8 s). ²/1,11 08,1 3212 smaa ²/24 05,0 3220 smaa FASE 1 FASE 2 inicialfinal inicialfinal tt vv a ²/15,6 3,1 8 5,08,1 2012 smaaa FASE 3 O que é um Projétil... Movimento de projétil Projéteis e a Educação Física Objetivo: melhora do desempenho ■ Avaliar, prescrever exercícios e corrigir movimentos ■ Altura do salto ■ Deslocamento horizontal: alcance Salto em Distância/Triplo ■ Distância e/ou altura do arremesso, no lançamento de um objeto Dardo, Peso, Bola 5 Movimento de Projétil Princípio da Independência dos movimentos (Galileu) O movimento de um projétil é planar: horizontal (X) e vertical (Y); Composto de dois tipos movimentos independentes: Horizontal: movimento uniforme velocidade constante, a=0; Vertical: movimento uniformemente variado aceleração constante = g (9,81m/s2) velocidade altera a todo momento. Quando a saída e aterrissagem ocorrem no mesmo nível (altura relativa = 0), tempo de voo total = 2tsubida tvoo = tsubida + tdescida Resumindo... Deslocamento na direção horizontal (alcance) voohmáx tvd Para se descobrir o tempo de voo, usar às seguintes equações: Eq. 1: tempo até o ápice (vv_final = 0) Eq. 2: tempo do ápice até a aterrissagem (vv_incial = 0) g ht g vt descida v subida max2 (1) (2) Deslocamento na direção vertical (altura máxima) g vh vmáx 2 2 Um jogador de futebol salta verticalmente para cabecear a bola. A velocidade com que ele saiu do chão (v0) foi de 3,4 m/s. Calcule a altura (máxima) do salto e o tempo que ele leva para atingir essa altura... Lançamento Vertical ttgv 81,94,3 81,92 4,3 2 2 max 2 0 max hg vh stt 35,0 81,9 4,3 cmoumh 5959,0max Problemas 1. Se um jogador de basquetebol arremessa uma bola à cesta com velocidade inicial de 8 m/s à 60° com relação linha do horizonte. Qual é a velocidade do vetor (componente) vertical e horizontal da bola? vR= 8 m/s θ vv=? vh=? Rv vsenv )( V0 resultante= 8 m/s θ = 60 ° Sen (θ) = 0,866 Cos (θ) = 0,5 8 866,0)60( vv Hipotenusa Copostosen 8 5,0)60cos( hv Hipotenusa Cadjacente smvv vv /93,68866,0 smvv hh /485,0 Rh vv )cos( Problemas 2. Uma bola é rebatida a 1m do chão em um ângulo de 35º, com uma velocidade inicial de 12 m/s. Que altura e que distância a bola poderá atingir? É possível calcular o tempo que essa bola permanece no ar após ser rebatida? Rv vsenv )( Rh vv )cos( smvv vv /89,612574,0 smvv hh /83,912819,0 Vv = ? Vh = ? 35º V0 resultante= 12 m/s θ = 35° Sen (θ) = 0,574 Cos (θ) = 0,819 Problemas 2. Uma bola é rebatida a 1m do chão em um ângulo de 35º, com uma velocidade inicial de 12 m/s. Que altura e que distância a bola poderá atingir? É possível calcular o tempo que essa bola permanece no ar após ser rebatida? Vv Vh 35º V0 resultante= 12 m/s Vv = 6,89 m/s Vh = 9,83 m/s 62,19 44,47 81,92 89,6 2 max 2 max 2 0 max hh g vh mhmmh 42,3142,2 maxmax 6 Problemas 2. Uma bola é rebatida a 1m do chão em um ângulo de 35º, com uma velocidade inicial de 12 m/s. Que altura e que distância a bola poderá atingir? É possível calcular o tempo que essa bola permanece no ar após ser rebatida? Vv Vh 35º V0 resultante= 12 m/s Vv = 6,89 m/s Vh = 9,83 m/s 81,9 89,6 subida v subida tg vt st subida 7,0 7,0 81,9 42,322 max descidadescidadescida ttg ht stdescida 83,0 tvoo = tsubida + tdescida tvoo = 0,7s + 0,83s tvoo = 1,53 s Problemas 2. Uma bola é rebatida a 1m do chão em um ângulo de 35º, com uma velocidade inicial de 12 m/s. Que altura e que distância a bola poderá atingir? É possível calcular o tempo que essa bola permanece no ar após ser rebatida? Vv Vh 35º 53,183,9 máxvoohmáx dtvd mdmáx 04,15 V0 resultante= 12 m/s Vv = 6,89 m/s Vh = 9,83 m/s tvoo = tsubida + tdescida tvoo = 0,7s + 0,83s tvoo = 1,53 s Referências de estudo HALL, S.J. Biomecânica básica. 5ª. ed. Barueri: Manole, 2009. HAMILL, J. Bases Biomecânicas do Mov. Humano, 4ª ed. São Paulo: Manole, 2016. MCGINNIS, P.M. Biomecânica do esporte e exercício. Porto Alegre: Artmed, ATENÇÃO: Os links indicados a seguir não substituem os livros de referência básica da disciplina, utilize preferencialmente seu tempo estudando os capítulos dos livros indicados ao final das aulas. Os videos servirão apenas para complementar seu conhecimento ou revisar conteúdos do ensino fundamental e médio que possam estar defasados. Você também pode encontrar seus próprios vídeos pesquisando o assunto que apresentar maior dificuldade. Links para estudo (complementar) Aceleração e Movimento retilíneo uniformemente variado https://www.youtube.com/watch?v=vGR0dbqc464 Movimento de subida e descida de um projétil https://www.youtube.com/watch?v=aRoyVg76lbo Física - Cinemática - Lançamento de Projeteis https://www.youtube.com/watch?v=8jmC0amIgkg Matemática Básica: Regra dos Sinais https://www.youtube.com/watch?v=AxLLaIVizIs Equação de primeiro grau https://www.youtube.com/watch?v=QthgjnKjWCo Revisão trigonometria https://www.youtube.com/watch?v=--mUGgRu95c
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