Biomecânica: Estudo do Movimento Humano

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Aula 3 – Biomecânica 
Profa. Msc. Thayane Antoniolli Crestani 
 
 
FACULDADE CENECISTA DE OSÓRIO 
Biomecânica 
• Área que estuda as análises físicas de sistemas biológicos e, 
consequentemente, as análises físicas dos movimentos do 
corpo humano; 
• “Biomecânica é uma ciência multidisciplinar que requer a 
combinação dos conhecimentos das ciências físicas e da 
engenharia com as ciências biológicas e comportamentais.” 
(Chaffin, Anderson & Martin, 2001); 
• Segundo Hatze (1974), é o estudo da estrutura e da função 
dos sistemas biológicos utilizando os métodos da mecânica. 
 
ANATOMIA + MECÂNICA 
 
Estudo do movimento humano 
Cinesiologia 
Kinein => mover + Logos => estudar 
Anatomia - a ciência da estrutura do corpo 
Fisiologia – a ciência da função do corpo 
“...a ciência dos movimentos do corpo” 
 
• “A biomecânica utiliza leis da física e conceitos de engenharia 
para descrever movimentos realizados por vários segmentos 
corpóreos e forças que agem sobre estas partes do corpo 
durante atividades normais de vida diária.” (Frankel & 
Nordin, 1 1980 apud CHAFFIN et al, 2001, p.1); 
 
 Área que contribui no 
entendimento das capacidades 
de movimentos e força 
 
 
 
 estudo fundamental para a 
compreensão da carga física 
no trabalho tanto estático, 
quanto dinâmico. 
 
 
 
Áreas de atuação em biomecânica 
1) Biomecânica do movimento 
- Biomecânica ocupacional e do esporte 
- Avaliação da função muscular e reabilitação 
- Biomecânica clínico-ortopédica 
 
2) Metodologia biomecânica 
- Métodos e instrumentação 
- Medição, processamento de dados e modelagem por computador 
 
3) Biomecânica músculo-esquelética 
- Controle neuromuscular do movimento 
- Biomecânica das articulações e da coluna 
 
4) Biomecânica dos tecidos e biomateriais 
- Desenvolvimento de implantes e próteses 
 
Utilidades da biomecânica 
• Intervém na prevenção de lesões musculares, 
articulares, ligamentos; 
• Melhora o rendimento físico (técnica esportiva); 
• Desenvolvimento de novos materiais para 
reabilitação de pessoas enfermas 
Conceitos básicos 
• Massa é a quantidade de matéria que compõe um corpo. 
 
• Inércia tendência de um corpo de resistir a qualquer 
mudança em seu estado de movimento. 
 
• Força impulso ou tração agindo sobre um corpo. 
 
• Forças externas afetam o corpo e são provenientes do meio 
externo. 
 
• Forças Internas são forças geradas dentro do corpo 
Princípios da Biomecânica 
• As leis de movimento de Newton ajudam a explicar a relação 
entre as forças e seu impacto sobre as articulações 
individuais, bem como sobre o movimento total do corpo. 
• A análise de um movimento exige que se conheça algumas 
variáveis como deslocamento, velocidade e aceleração. 
Variáveis essas representadas por um vetor. 
• Esta informação pode ser usada para compreender os 
mecanismos da lesão assim como para orientar as abordagens 
de tratamento. 
Leis de Newton 
• Primeiro Lei ou Lei da Inércia 
– Todo o corpo permanece em repouso ou em movimento 
retilíneo uniforme a menos que seja obrigado a mudá-lo 
por forças aplicadas sobre ele. 
– Quando agem diversas forças sobre um corpo e a 
resultante delas é nula, o corpo sempre estará em 
movimento uniforme (a=0) ou em repouso (v=0) 
– Corpo em equilíbrio 
Leis de Newton 
• Segunda Lei ou Lei da Aceleração 
– Um ponto material de massa m submetido a uma força 
resultante Fr adquire uma aceleração a na mesma direção 
e sentido da força. A resultante das forças aplicadas a um 
ponto material é igual ao produto de sua massa pela 
aceleração adquirida. 
– Força resultante não é nula. Corpo estará em movimento 
acelerado (Fr≠0  a>0) 
Fr = m . a 
Kg . m/s2 = N 
 
OBS: Newton (N) é a intensidade da força que, aplicada a massa de 1 Kg, 
produz na sua direção e no seu sentido uma aceleração de 1,0 m/s2. 
 
Leis de Newton 
• Terceira Lei ou Lei da Ação e Reação 
– Quando dois corpos interagem aparece um par de forças 
como resultado da ação que um corpo exerce sobre o 
outro. Essa força é comumente chamada de ação e reação. 
O princípio de ação e reação estabelece a seguinte 
propriedade das forças decorrentes de uma interação 
entre os corpos: 
 “A toda ação corresponde uma reação, com a mesma 
intensidade, mesma direção e sentidos contrários”. 
 
Forças fundamentais e derivadas 
• Força é uma grandeza vetorial e para descrevê-la é necessário 
conhecer sua direção e intensidade (N). 
Biomecânica 
Forças elásticas 
• Todo o corpo, ao ser submetido a certos esforços, 
geralmente sofrem deformações em suas dimensões 
lineares; 
 
• A deformação sofrida pelo corpo dependerá do esforço 
aplicado, de sua forma geométrica e da natureza do que 
material de que é constituído. Esses esforços 
deformantes podem ser: 
1) Tração 
2) Compressão 
3) Flexão 
4) Torção 
1) Tração 
2) Compressão 
3) Flexão 
4) Torção 
 
F = k x ΔL 
 
Lei de Hooke 
 
k: constante elástica do material (N/m) 
 
Ao retirar F, o corpo voltará a sua 
dimensão inicial 
 
Grau de elasticidade 
• É avaliado através da constante Y, denominada 
módulo de Young, definida como: 
 
Y = Tensão / Deformação 
 
Y = (F / A) / (ΔL / ΔL0) 
 
 
 
Y: terá unidade de N/m2 
 
Força muscular 
• Músculos: essenciais para qualquer animal. Convertem 
combustível do organismo em movimento e são capazes de 
crescer com exercícios; 
• A origem da força muscular é devido a algumas características 
físico-biológicas dos músculos esqueléticos; 
• Músculo estriado esquelético: capacidade de contração 
voluntária permitindo o movimento de diversos ossos e 
cartilagens do esqueleto; 
• Músculo = MOTOR do organismo; Ossos = alavancas 
 
 Estão dispostas paralelamente umas 
às outras 
 Cada fibra muscular é composta por 
miofibrilas, constituídas por filamentos 
grossos (miosina) e finos (actina) 
Elementos estruturais de uma fibra muscular esquelética 
 
SARCÔMERO: Trecho entre 2 linhas Z. É a 
unidade contrátil da fibra muscular. 
 
Contração: os filamentos finos deslizam 
sobre os grossos. 
 
Faixas Escuras: miosina e extremidades da 
actina (BANDA A) 
Faixas Claras: somente actina (BANDA I) 
Filamentos de actina: presos à linha Z 
BANDA H: contém somente filamentos de 
miosina 
Força muscular 
• Ao excitar um músculo qualquer no organismo, essa excitação 
é conduzida pelos neurônios até o cérebro e retorna por 
outros neurônios com a ordem até que atingem a placa 
motora, provocando a contração do músculo; 
• A contração resulta das ligações entre as pontes cruzadas da 
miosina com os filamentos de actina. Ou seja, os filamentos 
finos deslizam entre os grossos, encurtando o sarcômero; 
• A força máxima que um músculo pode exercer depende da 
área de sua seção transversal; 
• A força muscular exercida pelo músculo na contração é 
medida pela unidade de tensão, que permite a correção para 
o tamanho do músculo.