Biomecanica articulações

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BiomecânicaBiomecânica
Prof. Ernesto Vilar FilgueirasProf. Ernesto Vilar Filgueiras
Programa de aulas e avaliaPrograma de aulas e avaliaççãoão
-- Origem da Biomecânica;Origem da Biomecânica;
-- Terminologias em Biomecânica;Terminologias em Biomecânica;
-- ArticulaArticulaçções do corpo Humano;ões do corpo Humano;
-- ForForçça, Potencia e Resistência muscular; a, Potencia e Resistência muscular; 
-- IntroduIntroduçção ao sistema mão ao sistema múúsculosculo--esquelesqueléético;tico;
-- Antropometria;Antropometria;
-- Conceitos cinemConceitos cinemááticos para anticos para anáálise do movimento;lise do movimento;
-- Conceitos cinConceitos cinééticos para anticos para anáálise do movimento;lise do movimento;
-- Gasto energGasto energéético e carga;tico e carga;
-- Resistência dos fluidos.Resistência dos fluidos.
ArticulaArticulaççõesões
ArticulaArticulaççõesões
““Mecanicamente o sistema esquelMecanicamente o sistema esqueléético podetico pode
ser idealizado como um arranjo de ser idealizado como um arranjo de eloselos
rríígidosgidos conectados um ao outro porconectados um ao outro por
articulaarticulaççõesões para permitir movimentospara permitir movimentos
especespecííficos.ficos.”” ((PeterPeter McGinnisMcGinnis, 2002), 2002)
O Corpo Humano adulto possui 
206 ossos e estes formam 
aproximadamente 200 
articulações entre si.
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As articulações efectuam a 
junção de dois ou mais ossos do 
esqueleto humano. 
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A principais articulações 
do corpo são:
• Ombro, 
• Cotovelo,
• Articulação Radioulnar Proximal,
• Articulação Radioulnar Distal,
• Punho,
• Quadril,
• Joelho e,
• Tornozelo. 
ArticulaArticulaççõesões
As funções principais das 
articulações do corpo são:
• Permitir ou inibir um 
movimento em uma dada 
direcção (Limitação da 
translação ou deslizamento 
de um osso em relação a 
outro);
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As funções principais das 
articulações do corpo são:
• Permitir ou inibir um movimento em uma dada direcção 
(Limitação da translação ou deslizamento de um osso 
em relação a outro);
• Transmitir forças de um 
osso para um outro;
• Absorção e distribuição de 
cargas;
ArticulaArticulaççõesões
As funções principais das 
articulações do corpo são:
• Permitir ou inibir um movimento em uma dada direcção 
(Limitação da translação ou deslizamento de um osso 
em relação a outro);
• Transmitir forças de um osso para um outro;
• Absorção e distribuição de cargas;
• Melhora do ajuste das 
superfícies ósseas;
• Protecção da periferia da 
articulação,
ArticulaArticulaççõesões
As funções principais das 
articulações do corpo são:
• Permitir ou inibir um movimento em uma dada direcção 
(Limitação da translação ou deslizamento de um osso 
em relação a outro);
• Transmitir forças de um osso para um outro;
• Absorção e distribuição de cargas;
• Melhora do ajuste das superfícies ósseas;
• Protecção da periferia da articulação,
• Lubrificação
ArticulaArticulaççõesões
As funções principais das 
articulações do corpo são:
As articulações são feitas de 
vários tipos de tecidos, 
estando muito bem 
projectadas para situações 
extremas. 
Em condições saudáveis as 
articulações mantém-se 
saudáveis por 70 anos. 
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TIPOS DE ARTICULAÇÕES
• Sinartroses (Fibrosa e Não Sinoviais) - IMÓVEIS;
• Anfiartroses (Cartilaginosas) - LIGEIRAMENTE MÓVEIS;
• Diartroses (Sinoviais) - COMPLETAMENTE MÓVEIS.
No corpo Humano e na maioria dos seres vertebrados, as 
articulações se dividem em 3 tipos principais:
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• Sinartroses (Fibrosa e Não Sinoviais) + ou - 3%;
• Anfiartroses (Cartilaginosas) + ou - 9%;
• Diartroses (Sinoviais) + de 80%.
No corpo Humano e na maioria dos seres vertebrados, as 
articulações se dividem em 3 tipos principais:
TIPOS de ARTICULAÇÕES
ArticulaArticulaççõesões
Somos FORÇA ou AGILIDADE?
FORÇA/RESISTENCIA = Sinartroses e Anfiartroses
AGILIDADE = Diartroses (Sinoviais)
TIPOS de ARTICULAÇÕES
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Sinartroses (Fibrosa e Não Sinoviais)
Este tipo de articulação é caracterizado pela junção de dois ossos
que são considerados quase imóveis por não apresentarem 
nenhum tipo específico de movimento.
Função: Dar estabilidade estrutural e dissipar alguma energia.
Dividem-se em: Suturas, Sidermoses e Gonfoses
TIPOS de ARTICULAÇÕES
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Sinartroses (Fibrosa e Não Sinoviais)
TIPOS de ARTICULAÇÕES
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Anfiartroses (Cartilaginosa)
Articulações cartilaginosas têm uma capacidade maior de 
movimento do que a das juntas fibrosas, no entanto, também 
apresentam rígidas restrições na variação do movimento.
Função: excelente para absorver choques, pois a camada 
fibrocartilaginosa fornece um bom amortecimento das forças que 
tendem a separar ou aproximar os dois ossos (Rigidez histerese).
Dividem-se em: Sincodroses e Sínfeses
TIPOS de ARTICULAÇÕES
ArticulaArticulaççõesões
TIPOS de ARTICULAÇÕES
Anfiartroses (Cartilaginosa)
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Diartroses (Sinoviais)
As juntas deste tipo são caracterizadas pela presença da cápsula 
sinovial que contém o fluido sinovial. Esse fluido, juntamente 
com as capas de cartilagem que revestem as extremidades dos 
ossos, auxilia na lubrificação da junta, permitindo assim, uma 
ampla capacidade de movimentação. É a articulação mais comum 
encontrada no corpo humano.
Função: Existem vários tipos de articulações sinoviais, consoante 
a sua função e movimento (eixos).
Dividem-se em: Simples, Compostas ou Complexas
TIPOS de ARTICULAÇÕES
Diartroses (Sinoviais)
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TIPOS de ARTICULAÇÕES
ArticulaArticulaççõesões
Diartroses (Sinoviais)
Para além da classificação anterior, a articulações Sinoviais 
podem ser classificada de acordo com a sua forma, tipo e 
accionamento dos eixos de referencia durante o movimento, 
podendo ser:
TIPOS de ARTICULAÇÕES
• Possibilidade de movimentar-se em apenas 1 eixo: Uniaxiais;
• Possibilidade de movimentar-se em apenas 2 eixos: Biaxiais;
• Possibilidade de movimentar-se nos 3 eixos: Triaxiais ou 
Poliaxiais.
• Não-Axiais: Planar, Deslizante ou Artródia
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Diartroses (Sinoviais) – Planares, Deslizante ou Artródia
TIPOS de ARTICULAÇÕES
As articulações desse tipo permitem movimentos de translação e 
rotação bastante moderados de um osso contra o outro.
As superfícies articulares são geralmente planas e pequenas, e 
deslizam umas sobre as outras. 
São permitidos seis graus de liberdade de movimento, porém, 
todos com muito pouca amplitude.
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TIPOS de ARTICULAÇÕES
Diartroses (Sinoviais) - Planares, Deslizante ou Artródia
ArticulaArticulaççõesões
Diartroses (Sinoviais) - Uniaxiais
TIPOS de ARTICULAÇÕES
As articulações desse tipo são caracterizadas pela presença de 
apenas um eixo de rotação no movimento ou um grau de 
liberdade, (gdl).
Uma articulação deste tipo permitem rotação em torno de um 
eixo perpendicular ao comprimento dos ossos envolvidos.
Normalmente a extremidade de um osso é côncava, enquanto 
que a extremidade do outro é convexa.
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Diartroses (Sinoviais) - Uniaxiais
TIPOS de ARTICULAÇÕES
Essa forma complementar é responsável pelo movimento tipo 
dobradiça observado na articulação, que é limitado a flexão e 
extensão. Os tipos são:
• Dobradiça, Trocleartrose ou Gínglimo;
• Pivot ou Trocóide.
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Diartroses (Sinoviais) - Uniaxiais
TIPOS de ARTICULAÇÕES
Dobradiça
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Diartroses (Sinoviais) - Uniaxiais
TIPOS de ARTICULAÇÕESPivot
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Diartroses (Sinoviais) - Biaxiais
TIPOS de ARTICULAÇÕES
Permitem movimentação em torno de dois eixos, o que 
caracteriza a presença de dois graus de liberdade no movimento. 
Os tipos são:
• Condilartrose
Apresentam duas superfícies paralelas e arredondadas que se 
articulam com superfícies planas. Por terem um movimento 
muito similar ao das juntas elipsóides, algumas classificações 
incluem as articulações condilares no mesmo grupo das 
elipsoidais.
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Diartroses (Sinoviais) - Biaxiais
TIPOS de ARTICULAÇÕES
Condilartroses
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Diartroses (Sinoviais) - Biaxiais
TIPOS de ARTICULAÇÕES
• Elipsóide (condilóidea ou ovóide)
Uma cabeça ovalada em um dos ossos se articula com um 
encaixe também ovalado no outro osso. Esta classe de 
articulações é muito parecida e permite todos os tipos de 
movimento de uma junta poliaxial esferóide (apresentada a 
seguir), excepto rotação, que é evitada pela forma elipsoidal das 
superfícies articulares.
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Diartroses (Sinoviais) - Biaxiais
TIPOS de ARTICULAÇÕES
Elipsóide
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Diartroses (Sinoviais) - Biaxiais
TIPOS de ARTICULAÇÕES
• Sela
Estas articulações permitem os mesmos tipos de movimento das 
juntas elipsoidais. A diferença está na forma da articulação. Cada 
extremidade articulante em uma junta deste tipo tem dupla 
curvatura, e quando colocadas juntas, a curvatura convexa de 
uma extremidade encaixa-se na curvatura côncava da outra. 
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Diartroses (Sinoviais) - Biaxiais
TIPOS de ARTICULAÇÕES
Sela
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Diartroses (Sinoviais) – Triaxiais ou Poliaxiais
TIPOS de ARTICULAÇÕES
Este tipo de articulação permite movimento em torno de três 
eixos, definindo três graus de liberdade (gdl).
As articulações poliaxiais humanas, também chamadas esferóides
ou enartroses, consistem de uma cabeça esférica em um dos 
ossos e um encaixe côncavo no outro.
É o tipo de articulação mais versátil, e permite amplo movimento 
em todos os planos, incluindo flexão/extensão, abdução/adução, 
rotação e circundação.
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Diartroses (Sinoviais) – Triaxiais ou Poliaxiais
TIPOS de ARTICULAÇÕES
Esferóide ou Enartroses
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Diartroses (Sinoviais) – Triaxiais ou Poliaxiais
TIPOS de ARTICULAÇÕES
O alcance do movimento depende muito da profundidade do 
encaixe côncavo. Um encaixe menos profundo, como o do 
ombro, aumenta a variedade de movimentos possíveis. Por outro 
lado, um encaixe mais profundo, como o do quadril, aumenta a 
estabilidade da articulação.
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JUNTAS MECÂNICAS E GEOMETRIA
As articulações sinoviais possuem estruturas 
complexas que dificultam a sua modelação 
computacional e matemática.
Para simplificar e facilitar a representação
computacional e matemática as articulações 
biológicas são substituídas por juntas 
mecânicas com Geometria Ideal (aplicado a 
maioria dos casos)
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Juntas Biológicas com Geometria Ideal
JUNTAS MECÂNICAS E GEOMETRIA
Triaxial
Biaxiais
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Juntas Biológicas com Geometria Ideal
JUNTAS MECÂNICAS E GEOMETRIA
Uniaxial
ArticulaArticulaççõesões
Juntas Biológicas com Geometria Ideal
JUNTAS MECÂNICAS E GEOMETRIA
Planar, Deslizante Triaxiais
Um corpo rígido no espaço 3D tem no máximo 6 graus de 
liberdade (gdl) sendo: 3 translações e 3 rotações.
No plano 2D, só é possível existir 3 graus de liberdade 
(gdl), sendo: 2 translações e 1 rotação.
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Juntas Biológicas com Geometria Ideal
JUNTAS MECÂNICAS E GEOMETRIA
O número total dos g.d.l de um sistema mecânico é
calculado como sendo o número total de coordenadas 
subtraindo do número total de constrangimentos
cinemáticos de junta e de corpo rígido.
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Juntas Biológicas com Geometria Ideal
JUNTAS MECÂNICAS E GEOMETRIA
ngdl = nc - nh nc = nº de coordenadas
nh = nº de constrangimentos
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TIPOS de ARTICULAÇÕES
BiomecânicaBiomecânica
Terminologia em BiomecânicaTerminologia em Biomecânica
EXERCICIO DE AULAEXERCICIO DE AULA
Considerando que os casos Considerando que os casos aa e e bb são planares 2D e o são planares 2D e o cc
como tridimensional 3D, descreva e calcule os graus de como tridimensional 3D, descreva e calcule os graus de 
liberdade articular de cada uma das figuras: liberdade articular de cada uma das figuras: