Aula 3 - Biomecânica - Princípios Mecânicos para Análise

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Cinesiologia e biomecânica
Aula 3 - Princípios Mecânicos para Análise
Cinesiológica e Biomecânica do Movimento
Humano (Cinética)
INTRODUÇÃO
Nesta aula, vamos abordar conteúdos que nos ajudarão na explicação de como, de fato, os movimentos ocorrem.
Você terá contato com conceitos básicos de cinética, ou seja, ramo da mecânica que estuda os conceitos de força,
massa e energia, afetando o movimento. Será uma viagem por conteúdos simples como a resistência do ar, até o tipo
de deformação causada no corpo a partir das forças aplicadas.
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É importante que tentemos ao longo do processo de aprendizagem desenvolver um pouco de abstração, já que muitos
dos exemplos citados não poderão ser imediatamente visualizados. Contudo, com certeza, todos os conteúdos
tratados serão de enorme validade para o exercício dos pro�ssionais da área da saúde.
A noção de força e as diferentes formas de aproveitamento, ou, ainda, de ações sobre o corpo humano serão aqui
discutidas. Questionaremos também problemas deste tipo: “Por que uma pessoa com hiperlordose lombar tem que
tomar cuidado com determinados tipos de cargas, sob risco de acentuar ainda mais essa variação estrutural?”
Então, prepare-se para um gasto de energia que fará de você um pro�ssional diferenciado no mercado, e com muito
mais segurança no momento do exercício pro�ssional.
OBJETIVOS
Identi�car o comportamento do corpo em movimento nos diferentes meios �uidos;
Relacionar a força atuante ao movimento realizado;
De�nir o Centro de Gravidade (CG) do corpo humano na condição estática, e o comportamento do CG nas várias
condições dinâmicas;
Explicar a aplicação dos diferentes tipos de alavancas existentes no movimento humano;
Descrever a ação das cargas mecânicas agindo nas estruturas biológicas;
Identi�car os diferentes tipos de deformações possíveis de ocorrer na estrutura biológica.
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Conceitos Básicos
Você terá agora contato com os conceitos básicos de cinética, pois estes ajudarão na compreensão desta subunidade.
Leis de Newton:
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Primeira lei (lei da inércia)
Um corpo tende a permanecer em repouso ou movimento retilíneo e uniforme, a menos que uma força
atue sobre ele.
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Segunda lei (lei da aceleração)
F = m x a; ou seja, força é igual à massa multiplicada pela aceleração de um corpo.
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Terceira lei (lei da ação e reação)
Para toda ação (força) aplicada em um objeto existirá uma reação (força) de mesmo valor e direção,
mas com sentido oposto.
Agora vamos aprofundar um pouco mais nossos conhecimentos.
Natureza dos Fluidos e Resistência Dinâmica
Fluido
Substância que �ui quando submetida a um estresse de cisalhamento.
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FLUXO LAMINAR X TURBILHONAR
Laminar
Caracterizado por camadas regulares e paralelas de �uido.
Turbilhonar
Caracterizado pela mistura das camadas �uídicas adjacentes.
Flutuabilidade
Força de um �uido que atua sempre verticalmente para cima.
PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES
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Fonte da Imagem:
Lei física que estabelece que a força de �utuação que atua sobre um corpo é igual ao peso do líquido deslocado pelo
corpo.
FLUTUAÇÃO DO CORPO HUMANO
Fonte da Imagem:
Lei física que estabelece que a força de �utuação que atua sobre um corpo é igual ao peso do líquido deslocado pelo
corpo.
Resistência Dinâmica
Força causada pela ação dinâmica de um �uido que age na direção das
correntes livres do �uxo do �uido. Geralmente, a resistência dinâmica é uma
força de resistência, ou seja, torna mais lento o movimento de um corpo
através de um �uido.
Resistência de Superfície
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Deriva do atrito entre camadas adjacentes de �uido próximas de um corpo que
se movimenta através do �uido.
Resistência de Forma
Criada por um diferencial de pressão entre a superfície anterior e posterior de
um corpo que se movimenta através de um �uido.
RESISTÊNCIA DE ONDA
Fonte da Imagem:
Criada pela produção de ondas na interface entre dois �uidos diferentes, ar e água.
SUSTENTAÇÃO
Fonte da Imagem:
Força que atua sobre um corpo em um �uido na direção perpendicular ao �uxo do �uido.
Comportamento Ativo e Passivo no Movimento
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CENTRO DE GRAVIDADE, ESTABILIDADE E MOVIMENTO HUMANO
Centro de Gravidade
• Ponto ao redor do qual o peso de um corpo está equilibrado igualmente em todas as direções.
• É o resumo da quantidade de massa que constitui um corpo em único ponto, sofrendo a ação da gravidade, chamado
de Centro de Gravidade (CG). 
• No homem, o CG está localizado a aproximadamente 57% da estatura medida a partir do solo. Já na mulher este
percentual é de 55%.
• A ação da gravidade concorre diretamente para que seja veri�cada a estabilidade do movimento realizado.
Base de sustentação
• Área formada pelo posicionamento dos pés no solo. 
• A projeção do Centro de Gravidade dentro da base de sustentação aumenta a estabilidade do corpo. 
• Quanto maior a área da base de sustentação, maior é a opção do deslocamento do CG dentro da área da base. Assim,
maior é a condição para manter o equilíbrio.
Determinação do CG
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Sistema de alavancas
O sistema de alavancas serve para explicar os movimentos rotacionais.
Veja os constituintes de um sistema de alavancas e suas disposições para o movimento:
Tipos de Sistemas de Alavancas
INTERPRETAÇÃO DE TORQUE E MOMENTO DE FORÇA
Momento
É o efeito rotatório de uma força ao redor de um eixo de rotação.
É medido como o produto da força pela distância perpendicular entre a linha de ação da força e o eixo (Braço do
Momento da Força – menor distância perpendicular entre a linha de ação da força e um eixo de rotação).
A comparação entre os momentos das forças potente e resistente é chamada de torque.
O torque determina o sentido do movimento.
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VANTAGENS E DESVANTAGENS MECÂNICAS NO MOVIMENTO
VANTAGEM MECÂNICA = BMFP÷BMFR; > ou=1
Quando o braço de momento de força for mais longo do que o braço do momento de resistência, a intensidade da
força aplicada necessária para deslocar a resistência é menor do que a intensidade da resistência.
MECÂNICA DOS MATERIAIS BIOLÓGICOS OU BIOMATERIAIS
CargasMecânicas 
Forças que atuam sobre as estruturas biológicas.
Considera:
• Sentido; 
• Duração; e 
• Intensidade da carga.
Axiais (longitudinais)
• Compressão - São cargas que promovem o esmagamento da estrutura; 
• Tensão ou tração - São cargas que promovem o estiramento da estrutura.
Não axiais
• Cisalhamento ou deslizamento – São cargas aplicadas paralelas ou tangenciais a uma superfície;
• Torção ou rotação – São cargas em torno do eixo longitudinal da estrutura, em sentidos opostos;
• Inclinação ou curvamento - São cargas que promovem compressão em um dos lados e tensão do lado oposto da
estrutura.
Cargas combinadas
Mais de uma carga sendo aplicada simultaneamente sobre o corpo.
Deformações Elásticas e Plásticas
Deformação é a mudança no formato original da estrutura.
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Elasticidade é a habilidade do material em retornar ao seu tamanho e forma original (livre de estresse), quando as
cargas aplicadas são removidas.
Se uma carga é aplicada em um material, tal que o estresse gerado no material é igual ou menor que o limite elástico,
as deformações que acontecerão no material serão completamente recuperadas, uma vez que as cargas aplicadas
sejam removidas.
A plasticidade implica deformações permanentes ou “temporariamente permanentes”. Materiais podem sofrer
deformações plásticas quando são carregados além dos seus limites elásticos. As deformações plásticas podem vir
acompanhadas de falha ou ruptura.
Ponto de Cessão é o ponto em que o material passa da condição elástica para a condição plástica. Cada biomaterial
(osso, tendão, cartilagem, músculo etc.) apresenta um ponto de cessão diferente.
ATIVIDADES
1. A explicação para os movimentos humanos está relacionada aos conhecimentos cinéticos. Sendo INCORRETA a
seguinte alternativa:
O posicionamento do Centro de Gravidade (CG) afeta na estabilidade do corpo humano.
O CG modi�ca-se constantemente durante o movimento.
As mulheres tendem a apresentar o CG mais baixo do que os homens.
Quanto maior a área da base de sustentação menor será o equilíbrio.
A força da gravidade sobre um segmento pode ser considerada potente ou resistente.
Justi�cativa
2. As estruturas biológicas respondem de maneira distinta aos diferentes tipos de cargas. Sendo CORRETA a seguinte
alternativa:
Os ossos e músculos apresentam capacidade de deformação plástica iguais.
O ponto de cessão (cedência) dos ligamentos é maior do que o dos tendões.
A deformação plástica pode ou não promover falha total da estrutura.
O encurtamento e estiramento muscular é um tipo clássico de deformação plástica.
A manutenção de um determinado comprimento muscular por um período de tempo torna a estrutura menos plástica e mais
elástica.
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Justi�cativa
3. O ato de exercitar o corpo fundamenta-se no princípio das alavancas, em que a ação muscular sobre o esqueleto
gera o movimento humano. Uma alavanca é uma haste rígida que gira ao redor de um eixo ou fulcro. Alavancas são
constituídas basicamente por cinco elementos. São eles: fulcro ou eixo (e), força (P), braço de força (bP), resistência
(R) e braço de resistência (bR).
Partindo desse princípio, analise o seguinte questionamento apresentado por um aluno de musculação ao seu
professor: “Se adotei a mesma regra de treinamento para todos os grupos musculares (80% de 1-RM), por que o
desenvolvimento de hipertro�a nas panturrilhas (tríceps sural) não ocorreu na mesma proporção que nos músculos
dos braços?”
Considerando os tipos de alavancas, a �gura apresentada e o questionamento feito pelo aluno, avalie as a�rmações
que se seguem.
I. A alavanca em A é de terceira classe. O que justi�ca a facilidade com que se desenvolve a musculatura do braço em
detrimento da musculatura das pernas.
II. Na alavanca em A, o braço de potência é maior que o braço de resistência. Sendo assim, existe uma vantagem
mecânica na qual a força aplicada será menor do que a resistência a ser vencida.
III. A alavanca em B é de segunda classe. Assim exige-se que a carga a ser empregada seja bastante elevada, a �m que
se atinja maior recrutamento de unidades motoras, propiciando bom estímulo para a hipertro�a.
IV. Na alavanca em B, a desvantagem mecânica observada no exemplo exige dos músculos envolvidos um esforço
mais vigoroso.
É CORRETO apenas o que se a�rma em:
I e II
II e III
II e IV
I e III
I, III e IV
Justi�cativa
4. As estruturas biológicas respondem de maneira distinta aos diferentes tipos de cargas. Sendo CORRETA a seguinte
alternativa:
As cargas de compressão e tensão são não axiais.
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A carga de inclinação ou curvamento promove compressão nos dois lados da estrutura biológica.
A carga de cisalhamento tende a promover uma aceleração no desgaste das estruturas biológicas.
No movimento de rotação da coluna vertebral em postura ereta identi�ca-se somente a carga de curvamento.
Na postura ereta à tíbia, sofre uma carga de tensão.
Justi�cativa
5. A corrida pode ser entendida a partir do comportamento cinético do corpo. Sendo CORRETO a�rmar que:
A terceira lei de Newton explica a diferença de velocidade nos diferentes tipos de pisos.
O tempo de aplicação da força no solo não interfere no impulso.
A quantidade de massa corporal modi�ca em função da altitude.
O Centro de Gravidade corporal não é modi�cado em função do movimento.
Quanto maior a força aplicada sobre uma determinada área menor será a pressão.
Justi�cativa
Glossário