2- Princípios mecânicos para análise Cinesiológica e Biomecânica-1

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Princípios mecânicos para análise
Cinesiológica e Biomecânica
Prof. Rodrigo Cunha de Mello Pedreiro
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Doutorando em Engenharia Biomédica (CITÉ/UAM)
Mestre em Ciências da Atividade Física (UNIVERSO)
Especialista em Ciências da Performance Humana (UFRJ)
Graduado em Educação Física (UNESA)
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Conceitos cinemáticos para a 
análise do movimento humano
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Cinemática
“A forma, o padrão ou o sequenciamento do 
movimento em relação ao tempo e ao espaço.”
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Cinemática
Cinemática é o ramo da mecânica que descreve o 
movimento de um corpo sem se preocupar com as 
forças ou os torques que podem produzi-lo.
Dinâmica
Cinética
Causas do movimento (Forças e torques)
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Conceitos básicos
Avaliar as forças que agem produzindo as 
forças nos corpos (interna e externa)
Descrever o movimento, tamanho, tempo, 
sem considerar as forças aplicadas
Corpo que está em aceleração ou 
desaceleração
Corpo em repouso ou movimento retilíneo 
uniformeEstática
Dinâmica
Cinemática
Cinética Su
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Cinemática
O termo corpo é utilizado de forma flexível 
para descrever um corpo inteiro ou de uma de 
suas partes ou segmentos. 
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Formas de movimento
Translação ou movimento linear
Rotação ou movimento angular
Movimento combinado ou generalizado
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Formas de movimento
A translação descreve um movimento linear, sendo que 
todas as partes de um corpo se movem paralelamente a 
todas as outras e na mesma direção. Pode ocorrer em 
linha reta (retilínea) ou em curva (curvilínea).
Translação ou movimento linear
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Formas de movimento
Rotação ou movimento angular
A rotação é definida como movimento em que um corpo rígido 
se move de forma circular ao redor de um pivô central, o qual 
é tido como eixo de rotação para o movimento angular. 
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Formas de movimento
Movimento combinado ou generalizado
Forma de combinação de movimento de translação com 
movimento de rotação. Muito comum às atividades da 
vida diária (AVDs) e técnicas esportivas.
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Posição anatômica
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Planos e eixos
Sagital: Corre paralelamente à sutura 
sagital do crânio e, divide o corpo em 
direito e esquerdo
Frontal ou coronal: Segue paralelamente 
à sutura coronária do crânio e, divide o 
crânio em anterior e posterior
Transversal: divide o corpo 
nas porções superior e inferior
Planos cardinais
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Planos e eixos
“O ponto de pivô para o movimento das articulações 
do corpo é denominado eixo de rotação.”
Latero-lateral, médio-lateral, ou 
Transversal
Ântero-posterior
Longitudinal, crânio caudal ou crânio podálico
• Perpendicular ao plano transverso
• Perpendicular ao plano frontal/coronal
• Perpendicular ao plano sagital
Eixos
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Descrição dos Movimentos 
Articulares Relacionados com 
Planos e Eixos
Movimentos no Plano Sagital e eixo Látero-lateral
• Flexão – Ocorre a diminuição no ângulo articular.
• Extensão – Ocorre o aumento no ângulo articular. 
• Hiperextensão – Movimento que vai além da posição anatômica.
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Descrição dos Movimentos 
Articulares Relacionados com 
Planos e Eixos
Movimentos no Plano Frontal e eixo Ântero-posterior
• Abdução – movimento que tem início para fora da linha central (média)
do corpo.
• Adução – movimento em direção da linha central do corpo a partir da
abdução.
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Descrição dos Movimentos 
Articulares Relacionados com 
Planos e Eixos
Movimentos no Plano Transverso e eixo Longitudinal
• Rotação interna (medial) – superfície anterior volta-se para dentro.
• Rotação externa (lateral) – superfície anterior volta-se para fora.
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Cadeias de movimento
Cadeia cinética 
ABERTA
Cadeia cinética 
FECHADA
Cadeia cinética MISTA
Segmento distal ou último 
segmento esta livre no espaço.
O segmento distal ou último segmento 
está fixo ou encontra resistência que 
impeça sua livre movimentação.
No momento da análise são 
identificadas as cadeias abertas e 
fechadas ao longo do movimento. 
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Conceitos cinéticos para a 
análise do movimento humano
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Cinética
Ramo da mecânica que incorpora os conceitos 
de massa, força e energia
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Cinética
É o ramo de estudo da mecânica que descreve os efeitos da 
força sobre um corpo. Uma força pode ser considerada de 
tração ou um impulso que pode produzir, retardar ou modificar 
os movimentos.
Ao agir sobre o corpo, uma força, é frequentemente denominada 
de maneira geral de carga. 
Resistência 
do ar
Subidas
Fadiga
Força muscular
Empurrões
Resistência do 
ar
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Conceitos básicos em 
Cinética
• Massa
• Peso
• Força
• Pressão
• Volume
• Densidade
• Impulso
• Atrito
• Potência
• Trabalho
• Energia
• Leis de Newton (lei da inércia, lei da aceleração, lei da ação e reação)
É uma força “invisível” que atrai os 
corpos para a superfície da terra, varia 
de acordo com a gravidade.
É a quantidade de matéria presente 
em um corpo.
É uma grandeza que tem a capacidade de 
vencer a inércia de um corpoÉ a relação entre uma determinada 
força e sua área de distribuição.O volume de um corpo é a quantidade 
de espaço ocupada por esse corpo.É a relação existente entre a massa e 
o volume de um material, a uma dada 
pressão e temperatura.
É o produto da força média aplicada 
sobre um corpo pelo intervalo de 
tempo de aplicação dessa força.
É a força de contato que atua sempre 
que dois corpos entram em choque e 
há tendência ao movimento.
É a grandeza que determina a 
quantidade de energia concedida por 
uma fonte a cada unidade de tempo.
É toda atividade feita por um corpo 
que está sob uma força. Além da 
força, é necessário também um 
deslocamento (d). Quanto maior o 
deslocamento, maior o trabalho.
É a capacidade de realizar o trabalho.
A fórmula para encontrar o valor da energia cinética é:
𝑬𝒄 = 𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂. 𝒗𝒆𝒍𝒐𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆𝟐
2
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Leis de Newton
1ª lei 
“Princípio da inércia”
2ª lei 
“Princípio fundamental ou da aceleração”
3ª lei
“Princípio da ação e reação”
Corpos em 
repouso tendem 
em permanecer 
em repouso
Corpos em 
movimento tendem 
em permanecer 
em movimento
A MENOS QUE 
HAJA UMA 
FORÇA 
SOBRE!!!
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1ª lei “Princípio da 
inércia”
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2ª lei “Princípio 
fundamental”
“Ou da Aceleração”
Corrida com uma 
velocidade à 6km/h
Obs.: Se a Fr = 0, a = 0, 
Ou seja, não há mudança de VL.
Fr = m . aSe nada acontecer, desde 
fadiga, animação, aumento da 
resistência do vento ou o plano 
da corrida, ele permanecerá à 
6km/h
Mudança da velocidade
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3ª lei “Ação e reação”
Para toda ação Existe uma reação
Mesmo que 
imperceptível!
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Natureza dos Fluidos e 
Resistência Dinâmica
“Mecanicamente, os fluidos são definidos como 
substâncias que fluem continuamente ou deformam 
quando na presença de forças de cisalhamento.”
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Fluidos
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Fluxo Laminar x 
Turbilhonar
Laminar
Caracterizado por camadas regulares e paralelas de fluido.
Turbilhonar
Caracterizado pela mistura das camadas fluídicas adjacentes.
Laminar
Turbilhonar
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Flutuabilidade
Força de um fluido que atua sempre verticalmente para cima.
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Natureza dos Fluidos e 
Resistência Dinâmica
Princípio de Arquimedes Lei física que estabelece 
que a força de flutuação que 
atua sobre um corpo é igual 
ao peso do líquido 
deslocado pelo corpo.
Observar: 
• Densidade dos ossos e músculos é maior que a da gordura. 
• A água do mar é mais densa que a água doce. 
• O volume corporal deve ser grande para criar uma força de flutuação maior 
ou igual ao peso do corporal. 
• Normalmente o centro de gravidade fica abaixo do centro de volume. 31
Flutuação do Corpo 
Humano
“O ponto no qual a força de flutuação atua é o centro de 
volume do corpo.”
Força da gravidade
Força da flutuação
CG: Região pélvica (L3 e L4)
CM: S2
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Centro de Gravidade; Estabilidade 
e Movimento Humano. 
Centro de Gravidade - Pontoao redor do qual o peso de um corpo
está equilibrado igualmente em todas às direções.
A síntese da quantidade de massa que constitui um corpo em único
ponto, sofrendo a ação da gravidade é chamada - Centro de
Gravidade (CG).
Quando todos os segmentos do corpo 
estão combinados e o corpo é dado como 
um único sólido objeto na posição 
anatômica, o centro de gravidade fica 
aproximadamente anterior à segunda 
vértebra sacral
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Centro de Gravidade; Estabilidade 
e Movimento Humano. 
A ação da gravidade concorre diretamente para que eu verifique a 
estabilidade do movimento realizado. 
A projeção do centro de gravidade dentro da base de sustentação 
aumenta a estabilidade do corpo.
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Centro de gravidade
CG
PF
CG
PF
Temos tendência de rotação
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Determinação do CG
Método Direto - Segmentação de cadáveres. 
Métodos Indiretos - Plataforma de Borelli; Tomografia 
Computadorizada e Ressonância Magnética p / Imagem –
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Determinação do CG
Método direto
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Fatores que afetam a 
Estabilidade 
• Aprendizado e desenvolvimento motor;
• força e resistência muscular;
• flexibilidade. 
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Sistema de Alavancas
Uma alavanca é uma máquina 
simples, composta por um 
bastão rígido suspenso por um 
ponto de pivô. A alavanca tem 
por função converter uma força 
linear em torque rotatório.
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Sistema de Alavancas
-Alavanca é uma barra rígida também chamada de máquina simples.
-Eixo é o ponto ao redor do qual ocorre o movimento. Também chamado de fulcro.
-Força potente: atua a favor do sentido do movimento.
-Força resistente: atua contra o sentido do movimento.
Constituintes de um sistema de alavancas e suas disposições para o 
movimento (braço de alavanca, articulação (eixo), força, resistência).
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Tipos de sistema de 
alavancas
Primeiro Gênero; Primeira Classe; Interfixa; Interapoio ou 
Alavanca de Equilíbrio
O ponto de apoio está entre a força potente e a força resistente.
Exemplo: articulação atlanto-occiptal
(cervical) e extensão do cotovelo em 
elevação contraresistência (tríceps).
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Alavanca interfixa
R P
42
Tipos de sistema de 
alavancas
Segundo Gênero; Segunda Classe; Interresistente ou Alavanca de Força 
A força resistente está localizada entre o apoio e o ponto de aplicação 
da força potente.
Exemplo: “Flexão Plantar” a partir da 
postura ereta.
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Alavanca interresistente
R
P
44
Tipos de sistema de 
alavancas
Terceiro Gênero, Terceira Classe, Interpotente ou Alavanca 
de Velocidade
A força potente está localizada entre a força resistente e o 
ponto de apoio.
Exemplo: “Flexão do Cotovelo” – Postura 
Ereta – Bíceps Braquial.
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Alavanca interpotente
R
P
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Braço de alavanca ou braço 
de momento da resistência
O braço de alavanca da resistência ou braço de momento da 
resistência é a distância perpendicular que forma um ângulo de 90°
entre a resistência e articulação de movimento ou eixo.
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Torque
O torque é definido como o produto de uma 
determinada força pela distância perpendicular desde a 
linha de ação da força até o eixo de rotação.
É definido na biomecânica como uma força rotacional sobre 
uma articulação. 
O torque resistivo será formado pela 
multiplicação da distância 
perpendicular da resistência (peso 
da barra e anilha) para o eixo vezes 
o peso (Kg) dessa resistência.
T = F . r
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Tipos de Cargas Mecânicas 
Atuando nos Biomateriais
As cargas frequentemente aplicadas ao sistema
musculoesquelético podem deformá-lo e causar sua ruptura.
As cargas que atuam sobre o corpo humano são:
• tensão,
• compressão,
• flexão,
• cisalhamento,
• torção,
• forças combinadas.
A tensão é quando a carga atua para 
esticar ou separar o material.A compressão é quando uma força 
externa tende a apertar as moléculas 
de um material em conjunto.
Na flexão, temos a ação de uma força de 
compressão e uma de tensão dependendo 
do lado da estrutura analisado
O cisalhamento é uma carga em ângulo 
reto atuando em direções opostas. 
É a deformação que um objeto sofre quando 
se lhe imprime um movimento de rotação