CONCEITOS EM BIOMECÂNICA
DEFINIÇÃO DE BIOMECÂNICA
Segundo Nigg e Herzog (1995), é a ciência que examina as forças que atuam externa e internamente em uma estrutura biológica, e o efeito produzido por essas forças. Já para Donskoy & Zatsiorsky (1988), biomecânica é a ciência das leis do movimento mecânico nos sistemas vivos, e também pode ser também definida como a aplicação da mecânica a organismos vivos e tecidos biológicos.
A palavra “bio” quer dizer “vida”, um termo de origem grega utilizado em palavras que tenham alguma relação com o ser vivo. “Mecânica” significa a ciência que tem por objeto o estudo das forças ou da sua ação; combinação de órgãos próprios para produzir ou para transmitir os movimentos; mecanismo. Logo, simplificando, biomecânica significa mecânica das atividades biológicas (muscular, locomoção, exercícios físicos).
É uma ciência multidisciplinar que estuda os movimentos humanos a partir dos estudos da anatomia, fisiologia e mecânica, promovendo investigação e análise física dos sistemas biológicos, compreendendo assim os efeitos das forças mecânicas exercidas sobre o corpo humano.
O movimento linear refere-se ao deslocamento de um ponto no espaço, ao longo de uma trajetória, seja ela reta ou curva. Em vários movimentos de saltos e quedas, o foco da análise pode ser somente o movimento linear. O movimento angular caracteriza rotação ao redor de uma linha ou ponto central. O movimento misto é quando se tem uma associação entre movimentos lineares e movimentos angulares.
O estudo do movimento ocorre em caráter estático, onde a análise acontece com o corpo ou segmento em repouso, ou em movimento constante, e em caráter dinâmico, onde a análise acontece com o corpo ou segmento em aceleração e desaceleração.
O centro de gravidade é o ponto dentro de um objeto, onde se pode considerar que toda a massa que constitui o objeto esteja concentrada. A determinação do centro de gravidade do corpo humano é muito difícil, pois não apresenta densidade uniforme, não é rígido e não é simétrico. A altura, largura e velocidade do corpo interferem diretamente na localização do centro de gravidade.
A base de sustentação, ou base de apoio, é a área formada abaixo do corpo pela conexão com a linha continua de todos os pontos em contato com o solo. Pés unidos apresentam uma base pequena, portanto, com facilidade de desequilíbrio. Para cada atividade fisica, uma base é mais adequada, seja ela uma base larga, ou estreita.
A linha de gravidade é uma projeção no centro base, do ponto de intersecção dos planos sagital, frontal e horizontal.
Em biomecânica, se estuda o deslocamento e a velocidade do centro de gravidade do indivíduo, que pode ser dividida em dois ramos:
CINEMÁTICA
Preocupa-se com a descrição do movimento, classificando-o em linear e angular. Estuda as relações e variações espaciais e temporais dos movimentos do corpo humano. Na cinemática estudamos o desenho dos movimentos, tanto dos micros movimentos que acontecem dentro das articulações (artrocinemáticos), quanto nos movimentos de deslocamento dos ossos no espaço, sejam eles segmentares ou os de locomoção (osteocinemáticos).
MOVIMENTOS ARTROCINÉTICOS
São os movimentos que ocorrem no interior das articulações. Eles são classificados em:
– Deslizamento ou escorregamento: um osso desliza/escorrega sobre o outro.
– Rolamento ou balanço: um osso rola ou balança sobre o outro.
– Rotação ou giro: um osso rotaciona ou gira sobre o outro.
– Compressão: uma superfície articular se aproxima de outra.
– Tração ou decoaptação: afastamentode uma superfície articular em relação à outra.
Na grande maioria das vezes, esses movimentos ocorrem simultaneamente, promovendo maior harmonia nos movimentos articulares.
Dentro das articulações, existem relações côncavo-convexas, onde o movimento artrocinemático das superfícies articulares em relação ao movimento das diáfises dos ossos (osteocinemáticos) obedece a princípios côncavo-convexos.
– se o osso com a superfície articular convexa mover-se sobre o osso com concavidade, a superfície articular convexa move-se na direção oposta à do segmento ósseo.
– se o osso com a concavidade se mover sobre a superfície convexa, a superfície articular côncava irá se mover na mesma direção que o segmento ósseo.
MOVIMENTOS OSTEOCINEMÁTICOS
São os movimentos produzidos pelo corpo, que podem ser vistos e identificados:
– Posição anatômica: posição de referência que define os termos direcionais utilizados na descrição nas partes e nas regiões do corpo. A posição anatômica é uma postura ereta (em pé, posição ortostática ou bípede) com os membros superiores estendidos ao lado do tronco e as palmas das mãos voltadas para a frente. A cabeça e pés também estão apontados para frente e o olhar para o horizonte.
– Rotação medial ou interna: giro do osso sobre seu eixo, em que sua face anterior é direcionada ao centro do corpo.
– Rotação lateral ou externa: giro do osso sobre seu eixo, em que sua face anterior é direcionada para fora do corpo.
– Flexão: dobra de um osso sobre o outro causando uma diminuição do ângulo da articulação.
– Extensão: retorno de um osso sobre o outro, da flexão à posição neutra, causando aumento do ângulo de articulação.
– Abdução: movimento para longe da linha média do corpo.
– Adução: movimento de aproximação da linha média do corpo.
– Inclinação ou flexão lateral: desequilíbrio lateral do tronco, além da linha média do corpo, provocando aproximação do ombro e do quadril correspondente.
Para que ocorram os movimentos osteocinemáticos em harmonia, é necessário que os movimentos artrocinemáticos estejam preservados, pois a principal função dos movimentos artrocinemáticos é a de facilitar os movimentos osteocinemáticos permitindo uma amplitude completa de movimento.
CINÉTICA
Estuda as forças associadas ao movimento. Estuda as forças que atuam sobre o corpo humano e as relações entre os vetores de força, os movimentos, a estática, a dinâmica, entre outros fatores, podendo ser subdividida em linear (medida em força e centímetros) e angular (medida em torque e graus).
Quando se fala em cinética, devemos dar atenção à alguns componentes:
INÉRCIA: significa a capacidade de resistir à mudança de movimento. Similarmente, a definição mecânica é resistência à aceleração. Inércia é a tendência de um corpo manter seu estado atual de movimento em velocidade constante.
MASSA: é a quantidade de matéria que compõe um corpo, representada em gramas (g) ou quilogramas (kg).
FORÇA: pode ser definida como impulso ou tração agindo sobre um corpo, podendo produzir, parar ou alterar o movimento. A força pode ser produzida através de algumas fontes:
– Gravidade: peso das partes corporais e acessórios externos sobre o corpo.
– Músculos: através de suas contrações concêntricas e excêntricas.
– Resistência externa: halteres, anilhas, elásticos, molas, bolas, e qualquer outro objeto qu aplique resistência sobre um ou mais seguimentos corporais.
– Atrito: resistência criada pelo contato entre superfícies. Pode proporcionar estabilidade, retardar o movimento e levar a instabilidade, dependendo da sua intensidade. Leva-se em consideração o atrito que acontece dentro das articulações na execução dos movimentos.
A aplicação dessas forças levam à três consequências sobre os tecidos corporais:
– Compressão articular: diminuição do espaço articular.
– Decoaptação articular: aumento do espaço articular.
– Pressão: ponto em que os tecidos do corpo acumulam maior tensão, noemalmente na região tendoligamentar.
CINÉTICA LINEAR
Para entender esses conceitos, devemos recorrer aos concepções descobertas por Sir Isaac Newton (1642 – 1727), que fundamentou o campo da mecânica moderna.
1ª Lei de Newton: Inércia
“Um corpo manterá um estado de repouso ou de velocidade constante a menos que uma força externa altere esse estado.”
Um objeto parado permanecerá parado a menos que haja uma força líquida (uma força que não seja equilibrada por nenhuma outra força) atuando sobre ele. E, um corpo que viaja com rapidez constante ao longo de uma trajetória retilínea continuará seu movimento a menos que haja uma força líquida que altere a rapidez ou a direção do movimento.
Quando um corpo está viajando a uma velocidade constante, na maioria das situações forças externas atuam para reduzir a velocidade. Por exemplo, a lei da inércia implica que um ciclista pedalando, continuará a se deslocar com a mesma rapidez e na mesma direção, a menos que uma força externa atue sobre ele. Mas, na realidade, o atrito e a resistência do ar são duas forças habitualmente presentes que atuam desacelerando ciclistas e outros corpos móveis.
2ª Lei de Newton: Aceleração
“Uma força aplicada sobre um corpo causa a aceleração desse corpo em uma magnitude proporcional à força, na direção da força e inversamente proporcional à massa do corpo.”
É uma expressão das relações entre força, massa e aceleração. Quando uma bola é rebatida por um equipamento, ela tende
a viajar na direção da linha de ação da força aplicada. Quanto maior for o montante de força aplicada, maior será a rapidez que a bola terá. Uma expressão algébrica da lei é a fórmula bem conhecida que expressa as relações quantitativas entre uma força aplicada, a massa de um corpo e a aceleração resultante de um corpo:
F=m.a
F: força aplicada (N) m: massa do corpo (kg) a: aceleração (m/s²)
3ª Lei de Newton: Ação e Reação
“Para toda ação há sempre uma reação oposta e de igual intensidade”
Quando uma pessoa realiza uma flexão de braço contra o solo, o solo empurra a mão de volta com uma força que é igual e oposta à força exercida. Quanto mais forte a mão empurra o solo, maior é a pressão sentida sobre a superfície da mão que está apoiada.
Força de Reação no Solo – FRS
É representada como vetor e ângulo da aplicação desta força. Essa força varia em magnitude, direção e ponto de aplicação durante o tempo de contato com a superfície.
A magnitude do componente vertical (FRSx), está ligada à aceleração do corpo, que, em uma corrida, pode atingir entre 2 e 7 vezes o peso corporal.
A magnitude do componente horizontal (FRSy) , está ligada à desaceleração do corpo, retardamento ou frenagem do movimento. Quanto maior o tamanho da passada, maior maior é esse componente.
Quando um corpo está equilibrado, só existe a FRSy. Mas, se o pé é retirado do solo, a relação se inverte: a FRSx tem a função de acelerar o movimento e a FRSy se mantém, acelerando o corpo para cima. A FRSy é muito maior que a FRSx e é responsável pelo maior número de lesões por sobrecarga, tanto ósseas quanto musculares. No entanto, para deslocar-se à frente, principalmente na corrida, é a FRSx que tem maior importância.
CINÉTICA ANGULAR
Conhecido como movimento rotatório, também é possível usar as Leis de Newton, mas de forma adaptadas. Ao invés de falarmos em força, flaremos em torque, que é o efeito de rotação criado por uma força, onde quanto maior o torque, maior a rotação. A inércia será equivalente à massa. Temos, também, o impulso, que é o resultado de uma força aplicada, durante um determinado tempo.
1ª Lei de Newton: Inércia
“Uma rotação se mantém em estado de rotação constante, a menos que um torque externo altere esse estado.”
Um objeto em rotação permanecerá em rotação a menos que haja um torque líquido atuando sobre ele. Neste caso, a lei da inércia implica que um ciclista pedalando, continuará se deslocando com a mesma rapidez e na mesma direção, a menos que um torque externo atue sobre a roda ou sobre suas articulações.
2ª Lei de Newton: Aceleração
“Um torque aplicado sobre um corpo causa a aceleração angular desse corpo em uma magnitude proporcional ao torque, na mesma direção e inversamente proporcional à massa do corpo.”
É uma expressão das relações entre torque, força e distância perpendicular. Quando um rebatedor acerta a bola com seu taco, ela tende a viajar na direção da linha de ação da força aplicada. Quanto maior for o montante de torque aplicado, maior será a distância perpendicular em relação ao ângulo de contato que a bola teve com o taco.
Uma expressão algébrica da lei é a fórmula que expressa as relações quantitativas entre uma torque aplicado, a força que um corpo exerce, e a distância perpendicular resultante de um contato do corpo:
T = F.d⊥
T: torque aplicado (N-m) F: Força d⊥: distância perpendicular
3ª Lei de Newton: Ação e Reação
“Para toda ação há sempre uma reação oposta e de igual intensidade.”
Quando uma pessoa realiza uma flexão de braço contra o solo, o solo empurra a mão de volta com um torque que é igual e oposto ao torque exercido. Quanto mais forte a mão empurra o solo, maior é a pressão sentida sobre a superfície da mão que está apoiada.
A segunda-feira é hoje. Comece agora!
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