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1 Biomecânica do Tecido Muscular Ricardo Martins de Souza 2013 Biomecânica do Tecido Muscular 2 Unidade Motora Na coordenação da contração de todas as fibras é feita através de um subdivisão em unidades funcionais as Unidades Motoras (UM); A UM consiste de um nervo motor (alfa), com seu corpo nervoso e núcleo localizado na matéria cinza da “medula espinhal” e forma um longo axônio até os músculos, onde se ramifica e inerva muitas fibras. Fatores Determinantes da Força Muscular Número de UM Recrutadas; Frequência dos Disparos; Número de Sarcômeros em Paralelo; Número de Fibras em Paralelo; Força Normalizada: Força / Área Sec. Transversal 3 Frequência dos Disparos Tipo I Tipo IIa Tipo IIb Tipo IIb (KOMI, 1992) Tipos de Fibras Musculares Fibras I Fibras IIa Fibras IIb INTENSIDADE NÚMERO DE FIBRAS 4 Capacidade de Resistência à Fadiga Coordenação Inter e Intramuscular 5 Fatores Determinantes da Força Muscular 700 450 200 Fo rç a M us cu la r 100 40 80 Área de Secção Transversa (cm2) 60 Extensores de Joelho Homens Mulheres Diferenças Anatômicas; % Gordura Intramuscular; % Tecido Conjuntivo; Adaptações Neurais aos Exercícios 6 Relação Comprimento- Tensão Relação Contração- Tensão 7 Relação Força- Velocidade Descreve a relação entre a força máxima em comprimento ótimo (o comprimento no qual o músculo pode exercer sua força isométrica máxima) e a v e l o c i d a d e c o r r e s p o n d e n t e d e encurtamento muscular; Fo rç a Velocidade Tipo II (Rápido) Tipo I (Lenta) Relação Força-Velocidade (Contração Concêntrica) Músculo Longo vs. Músculo Calibroso 8 Adaptações no Comprimento-Tensão Herzog et al. (1991): a relação força-veloc idade pode ser adaptada para permitir uma maximização do desempenho; As propriedades do reto da coxa de ciclistas e fundistas se adaptam de acordo com as exigências diárias do treinamento; Implicações: a não especificidade do treinamento pode ter um e f e i t o d e t r e i n a m e n t o concorrente; Fo rç a Comprimento Ciclistas Fo rç a Comprimento Fundistas Fo rç a Comprimento (Sarcômero) Componentes Elásticos em Série e em Paralelo ± F Golgi TCI TCE CES CEP FT TC FT CC FT: Fascículos do Tendão; TCI: Tecido Conjuntivo Intramuscular; TCE: Tecido Conjuntivo Extra; CEP: Componente Elástico Paralelo; CES: Componente Elástico em Série; CC: Componente Contrátil; TC: Tendão Comum; 9 Componentes Elásticos em Série e em Paralelo Retardo Eletromecânico Quando um músculo é estimulado, ocorre um retardo de tempo antes do início da tensão; Tempo necessário para que o componente contrátil possa alongar o CES; Durante este período a frouxidão muscular é eliminada; Varia de 20 a 100 ms; Fibras de CR tem REM mais curtos; Indivíduos altamente treinados tem REM mais curtos; Crianças tem REM mais longos. 10 Contramovimento Movimento inicial na direção oposta àquela do movimento (salto vertical, arremesso); Quando se realiza uma contração concêntrica sem pré- estiramento, a fase inicial deve retira a frouxidão do CES, que requer energia; O contramovimento realiza um ciclo estira-encurta; Efeito da Temperatura O aumento da temperatura: – Melhora de transmissão nervosa (freqüência do estímulo); – Melhora a atividade enzimática (eficiência da contração muscular); – Melhora a elasticidade do colágeno (extensibilidade do músculo); – Um menor número de UM são necessárias para sustentar uma determinada carga; Benefícios: aumenta a força muscular, potência e resistência; Fo rç a Velocidade Frio Aquecido Relação Força-Velocidade em Função da Temperatura 11 Cargas Mecânicas e Deformações B Deformação elástica: rápida deformação do material, o qual apresenta capacidade do voltar ao seu estado original após a remoção da carga aplicada. B Deformação plástica: deformação lenta e gradativa do material, as deformações são permanentes; cargas aplicadas ultrapassam o limite elástico do material. § Yield point: limite elástico; § Deformação plástica e elástica; § Failure point: rompimento total § Energia armazenada; § Módulo de elasticidade: inclinação da curva Cargas Mecânicas e Deformações 5 Stress: relação carga externa aplicada com a secção transversal da estrutura; 5 Strain: deformação desenvolvida no interior da estrutura em decorrência de cargas externas aplicadas (distensão); 5 Módulo de Elasticidade ou Módulos de Young: stress/strain, representando a rigidez do material; 12 Módulo de Elasticidade B Inclinação da curva; B “Dureza do material” Strain Stress Grande rigidez- osso Rigidez moderada Cartilagem Pouca rigidez tendão A inclinação da curva stress-strain de um material é conhecida como modulo de elasticidade ou modulo de Young (E) e mede a rigidez de um material; Stress é o produto do modulo de elasticidade pelo strain do material. )( )( strain stressE ε σ Δ Δ = Viscoelasticidade B Característica dos materiais que possuem propriedades fluidas e sólidas; B Sólidos: deformação apenas enquanto a força externa é aplicada; B Fluidos: a deformação ou deformação residual permanece após remoção da carga; B Creep: se um tecido viscoelástico é mantido sobre um mesmo stress, ele será gradualmente alongando; Sólido Viscoelástico sólido Viscoelástico fluido 13 Histerese Histerese: caracterizada como um fenômeno pelo qual há uma perda de energia quando um material é submetido a um ciclo de carga/ descarga, a qual pode ser quantificada pela área formada pelas de curvas de carregamento e descarregamento. Deformações Plásticas e Elásticas A predominante do tipo de deformação dos biomateriais está associada a magnitude e/ou a duração das forças aplicadas. 14 Relação entre Estresse e Deformação
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