DP Biomecânica FMU

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Biomecânica aplicada
Prof. Me. Silvio Pecoraro
Biomecânica
Definição: 
Biomecânica é a ciência que examina as forças que atuam no corpo e seus efeitos (Hay, 1981).
Biomecânica é uma área de investigação científica que tem como objeto de estudo o movimento animal, especialmente, o humano, sob o ponta de vista da mecânica clássica. (Vilela Junior, G.B., 1996).
Áreas da Mecânica
ESTÁTICA 
CINEMÁTICA 
DINÂMICA 
MECÂNICA
Áreas da biomecânica
Antropometria 
Cinemática
Cinética
Eletromiografia 
Corpo 
Movimento 
Forças 
Ativação muscular 
Segmentos
Estrutura 
Proporções 
Potenciais
Elétricos nos 
músculos
Forças (x,y,z)
Momento/Torque
△S
V
a
ANÁLISE BIOMECÂNICA
Biomecânica e treinamento
							H: Habilidade 
							F: Força 
							V: Velocidade 
							p: precisão (controle motor) 
							D: Determinação 
H ~ F.V.p.D
“variáveis biomecânicas” 
Torque 
Efeito de rotação sobre um eixo de movimento, decorrente da aplicação de uma força;
Depende da força aplicada e da distância perpendicular ao eixo de movimento;
Torque interno (músculos)
Torque externo (resistência) 
Torque
Distância (1m)
FORÇA
(Okuno & Fratin, 2009; Marchetti, 2007)
FORÇA
Distância (0,2 m)
T = F.d (Nm)
T = 10.1
T = 10Nm
T = 10.0,2
T = 2Nm
T = 50.0,2
T = 10Nm
Mín.
Máx.
Torque EXTERNO (N.m)
TORQUE X ÂNGULO
Ângulo articular (graus)
Inicial
Final
Reflexos medulares
O que é reflexo medular? 
Reflexo medular é uma resposta nervosa que sinalizará para um neurônio específico, de modo que promova uma resposta muscular esquelética involuntária.
Tipos de reflexos medulares
Proprioceptivos (ou cinestesia, termo utilizado para nomear a capacidade em reconhecer a localização espacial do corpo, em relação às demais, sem utilizar a visão);
Exteroceptivos (fornecem informações acerca do ambiente externo);
Obs: para entender os reflexos medulares, temos que conhecer a anatomia do sistema nervoso.
Divisão anatômica do sistema nervoso
Central e periférico
O que compõe?
SNC = Encéfalo e a medula espinal
SNP = Nervos cranianos e nervos espinais
Forames da base do crânio, não passam pela medula (nervos cranianos, ex.: coração, pulmão)
Divisão
Central (encéfalo e medula espinal;
Periférico (nervos cranianos e nervos espinais)
Na medula, substância cinzenta e branca 
Dois ramos (ventral e dorsal)
O que diferencia os ramos?
É o caminho que a corrente elétrica irá seguir:
	- Da periferia para o centro;
	- Do centro para periferia. 
Ramo ventral = motora (via eferente); toda vez que houver uma resposta ela se originará por essa via;
Ramo dorsal = sensitiva (via aferente); tudo que acontece na periferia é informado ao SNC;
Inter neurônio de comunicação reposta imediata reflexa (arco reflexo simples) exteroceptivo.
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Receptores sensoriais mecanorrecepetores
Proprioceptores
O que são proprioceptores?
São receptores sensoriais especializados que recebem informações da periferia e enviam ao sistema nervoso central
 Quais são os 4 proprioceptores que estão associados ao aparelho motor?
Fuso neuromuscular
Órgão tendinoso de Golgi (OTG)
Terminações nervosas livres 
Corpúsculos de Paccini
 Divisão anatômica do sistema nervoso?
Central e periférico
 O que compõem?
SNC = Encéfalo e a medula 
SNP = nervos cranianos e nervos espinhais
Forames da base do crânio e não passa pela a medula (nervos cranianos, ex coração, pulmão)
Na medula substância cinzenta e branca 
2 ramos (ventral e dorsal)
 O que diferencia os ramos?
É o caminho da corrente elétrica vai tomar
Da periferia para o centro
Do centro para periferia 
Ramo ventral = motora (via eferente); toda vez que haver uma resposta a resposta vem por essa via Ramo dorsal = sensitiva (via aferente); tudo que acontece na periferia é informada ao SNC
Inter neurônio de comunicação reposta imediata reflexa (arco reflexo simples)
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Fuso neuromuscular
Localizado no ventre muscular; 
Leva a informação ao SNC; 
Esse motoneurônio só inerva as fibras do fuso; 
Neurônios enrolados na fibra (fibra do fuso), informa sobre a distensibilidade dessa musculatura, mostra um risco, mecanismo de proteção; 
Órgão tendinoso de Golgi (OTG)
Localizado na região do tendão; cápsula;
Relaciona a tensão exercida sobre esse tendão;
Fadiga da musculatura associada a tensão do tendão, indica risco de lesão, resposta do sistema nervoso central é inibir a contração muscular;
Falha concêntrica momentânea; inter-neurônio inibitório.
Terminações nervosas livres 
Ligados às articulações; especificamente na cápsula articular, na membrana fibrosa; 
Função de informar a posição e velocidade do movimento articular; 
Condições de defesa quando necessário. 
De que forma elas informam o SNC? 
Resp: a terminação está localizada em toda a cápsula, através da tensão que a cápsula recebe, enviando a informação ao SNC proveniente da articulação.
Corpúsculos de Paccini
 Ligados às articulações; monitoram a diferença em relação às mudanças quanto às deformidades, informando a noção de espaço e tempo.
Gradação de força 
Força muscular
É a capacidade de produzir tensão muscular contra uma resistência, podendo ser para cada ângulo articular ou movimento específico.
Quais são os fatores que geram e controlam a força aplicada na realização de determinado gesto? 
Fator de interferência recrutamento seletivo das unidades motoras;
1) Lei do tudo ou nada;
2) Princípio do rampa;
3) Princípio do tamanho;
4) Tamanho do sarcômero;
5) Frequência de estímulo / taxa de disparo.
Fator de interferência recrutamento seletivo das unidades motoras
Recrutar os tipos de fibras de forma seletiva;
“Lei do tudo ou nada”: ela determina que todas as fibras ligadas ao neurônio vão se contrair ou nenhuma vai se contrair, ou seja, se o estimulo for suficiente, todas vão se contrair, senão nenhuma;
UM podem ter muitas ou poucas fibras ligadas aos neurônios;
Gesto motor fino (movimento preciso), porém não muito forte (poucas 1/20 fibras ligadas ao neuromotor, ex. Globo ocular); 
Muita força porém pouco preciso. Ex.: Quadríceps 1/1000
Unidade motora e tipologia das fibras musculares
UM = composta por um único neurônio motor alfa e todas as fibras musculares que ele inerva; é componente funcional da atividade muscular sob controle neural direto;
Podendo ser:
Tipo I;
Tipo II;
Tipo IIb.
Eletromiografia (EMG)
Exemplos de utilização da eletromiografia
Bailarina no granget;
Fadiga aumenta a lesão;
Pullover (qual musculo é mais. utilizado?)
EMG 
Eletro = sinal elétrico
Mio = músculo
Grafia = escrita 
Exemplo do eletrocardiograma com padrão 
Exemplo da eletromiografia sem padrão
SENIAM (Surface EMG for the Non Invasive Assessment of Muscle)
Fases da EMG
AQUISIÇÃO
1.1 eletrodos tipos e diferenças
TRATAMENTO
2.1 captação do sinal; conversor; amplificação e filtros
ANÁLISE 
3.1 software; retificação; envoltório linear; RMS; normalização
Cinemática
Podemos conceituar a cinemática como descrição de movimento que pode ser classificado em linear e angular. No movimento linear a primeira característica é o conceito de posição (localização no espaço) (Marchetti e cols. 2014). 
Em relação a cinemática linear, um professor pode estimular os escolares a calcularem a velocidade média durante trechos de caminhada e corrida. Adicionalmente, ele pode sugerir aos escolares para estimar o comprimento das passadas durante o trajeto. Uma vez que se sabe o comprimento da caminhada (por exemplo, 20 metros), os alunos podem filmar a caminhada e contar o número de passadas realizadas. De posse dessa informação, eles poderão calcular o comprimento médio de cada passada. Com essa informação o professor de educação física pode partir para aula sobre corridas, discutindo o que acontecerá com o comprimento da passada na medida em que a velocidade de corrida aumenta. Isto nos mostra uma possível relação transdisciplinar da Educação Física Escolar
Dagnese et al. (2013) 
Cinemática 
Estuda as forças associadascom o movimento;
Qualitativa: quantas articulações, grupos musculares, movimentos articulares, etc.
Quantitativa: qual a força aplicada ao sistema para determinar a análise que está sendo feita.
Conceito
Descrição do movimento que pode ser classificado em linear e angular.
Cinética 
Estuda as forças associadas ao movimento;
Qualitativa: força aplicada, velocidade do movimento;
Quantitativa: articulações envolvidas no movimentos, grupos musculares;
Também pode ser dividida em cinética linear e angular.
cinemática linear
Movimento linear: A primeira característica é o conceito de posição (localização no espaço);
Trajetória = distância percorrida (velocidade escalar);
Deslocamento = distância em linha reta entre o ponto inicial até o ponto final (velocidade vetorial);
Velocidade escalar  velocidade (m/s) = distância percorrida (m) / tempo (s);
Ex.: DI= 0/ DF = 400m / TI = 0m / TF = 50s
Resp: 400 – 0 / 50 – 0 = 8m/s
Linear
Movimento linear: primeira característica é o conceito de posição (localização no espaço)
Distância: trajetória percorrida;
Distância = velocidade escalar ou instantânea;
Deslocamento: distância em linha reta a partir da posição inicial até a posição final;
Deslocamento = velocidade vetorial (direção específica).
deslocamento = ?
travessia de um rio 
Distância= ?
1km
PI
PF
A
B
Pista de 400m
distância = ?
A
B
Deslocamento = 1km
50m
Um corredor percorreu 
distância = 200
deslocamento = 0
Sistema Internacional de medidas – 
Unidade de medidas
CONVERSÃO
km

m
=
x1000
min

s
=
x 60
h

s
=
x 3600
km/h

m/s
=
/ 3,6
m/s

km/h
=
x 3,6
graus

rad
=
/ 57,3
Porque a Biomecânica é importante? 
Para uma melhor compreensão das atividades locomotoras;
Para que a teoria do treinamento seja cada vez melhor; 
Para que o índice de lesões (no esporte e no trabalho) seja menor; 
Para o aprimoramento das estratégias e ações na reabilitação; 
Para um aumento da eficiência de nossa interação com o ambiente (ergonomia); 
Para uma melhor Qualidade de Vida.