MODULO I - Biomecânica

Prof. Cleber Luz 1 Mdulo 1 - Curso de Biomecnica

Modelo pedaggico propostoOl queridos alunos; Estamos dando incio ao nosso curso de biomecnica. A proposta transmitir os conceitos de forma prtica baseado na experimentao e sistematizao metodolgica da anlise do movimento. O contedo ser ministrado em seis mdulos, sendo os dois primeiros basicamente tericos e os quatros seguintes prticos. O curso se baseia na problematizao de situaes cotidianas tornandoo apto a interpretar o as variveis biomecnicas no movimento. Abordaremos a metodologia da anlise qualitativa do movimento. Trata-se de uma atividade construtivista onde o aluno se torna pea fundamental na busca do conhecimento, retirando-o da posio de espectador para participante ativo na construo do conhecimento. Desejo a todos um excelente curso e sucesso nesta caminhada. Prof. Cleber Luz

Proposta metodolgica

Mdulo IConceitos Bsicos em Biomecnica

Mdulo IIConsideraes musculoesquelticas do movimento

Mdulo IIIConsideraes musculoesquelticas do movimento

Mdulo IVConsideraes musculoesquelticas do movimento

Mdulo VConsideraes musculoesquelticas do movimento

Mdulo VIConsideraes musculoesquelticas do movimento

Relatrio 2,5 pts

Relatrio 2,5 pts

Relatrio 2,5 pts

Relatrio 2,5 pts

Incio da Disciplina

1 Avaliao 5,0 pts

2 Avaliao 5,0 pts

Sobre a biomecnica na graduao Biomecnica estuda a aplicao dos princpios mecnicos no movimento humano. Automaticamente ao citar a palavra mecnica os alunos imediatamente associam matemtica, fsica e suas enormes equaes. Devido a isto, muitos acabam criando barreiras e supondo que esta ser uma disciplina chata e difcil. Desmistificar esta tradio que acompanha tanto os alunos de fisioterapia e de educao fsica tem sido a misso de professores tanto no Brasil como em outros pases. Para romper estas barreiras preciso inovar e buscar novas estratgias de aprendizagem, pois, o mundo mudou e as relaes humanas, principalmente a relao professor/ aluno acompanham estas mudanas. Estamos na gerao Y, a gerao da tecnologia, da internet, das redes sociais e da interatividade, onde o que importa a quantidade de informaes sem levar em considerao a qualidade e a profundidade do conhecimento. Esta superficialidade tende a nos tornar pessoas medocres (segundo dicionrio, mediocridade significa permanecer na mdia, no evoluir). A conscientizao desta realidade deve ser o primeiro passo para mud-la. Felizmente, podemos dizer que este fato no exclusivamente nosso! A professora Snia Corria da Universidade presbiteriana de Mackenze j aborda esta temtica em seus artigos e publicaes. Boa parte das minhas inspiraes para esta proposta metodolgica partiram dos seus ensinamentos. Podemos encontrar algumas respostas plausveis para o pouco comprometimento dos alunos nesta disciplina. Primeiro: Muitos alunos que se matriculam em cursos de sade acreditam que no necessitaro mais revisar os conceitos de matemtica e fsica. Segundo: estes alunos em sua maioria no tm aptido com estas matrias. Terceiro: o professor no est comprometido com o aprendizado e as novas propostas metodolgicas. Vale lembrar que este fato no se enquadra a todos, mas sim, a uma parcela dos alunos que necessitam um olhar diferenciado do professor. Neste momento o professor assume o papel efetivo de educador. Educar no uma tarefa fcil, como professor, tenho minhas angstias, inquietaes e tambm meus momentos de alegrias. Ao longo destes dois anos ministrando esta disciplina pude aprender com a experincia que conhecimento terico sem vivncia prtica no gera aprendizado. No estou me referindo s aulas prticas curricular, e sim a vivncia da biomecnica no seu dia-a-dia. O aluno tem que perceber que estes conceitos esto presentes em qualquer ao que em envolva o movimento humano, basta apenas o professor mostrar o caminho e deixar que o aluno faa as suas descobertas. Esta a minha funo como educador e como profissional que abraou a biomecnica. Para embasar este modelo proposto, busquei professores que j trabalhassem desta forma e para minha surpresa pude constatar que desde 1975 j haviam questionamentos sobre quais os princpios mnimos que deveriam ser abordados na graduao. Norman, 1975 citado por Rangel-Betti, 1996 defendia que a biomecnica deveria abordar 10 princpios bsicos e introduzir a anlise qualitativa do movimento1. Outros autores como Hudson, 1995 citado por Knudson, 2001, se baseou neste trabalho para incrementar novos conceitos e o uso de uma nomenclatura mais usual e menos cientfica, pois, acreditava que desta forma haveria maior adeso dos acadmicos2. Por fim, Correia, 2007, utilizou o modelo construtivista que foi discutido e adaptado a sua realidade com resultados positivos3. Referncias Utilizadas:1 - RANGEL-BETTI, I.C.;BETTI, M. Novas perspectivas na Formao Profissional em Educao Fsica. Motriz, v.2, n.1, p.10-15, 1996.

2 KNUDSON, D; MORRISON, CS. Anlise qualitativa do movimento humano. Ed. Manole, 1 edio, So Paulo, 2001. 3 - CORREIA, S. Biomecnica na graduao: resultados da aplicao na prtica dos princpios mnimos. Revista Mackenzie de Educao Fsica eEsporte 2007, 6(2):171-177 Prof. Cleber Luz |Todos os direitos reservados Curso de Biomecnica www.cleberluz.com / [email protected]


Conceitos Bsicos em BiomecnicaPara estudar este mdulo o acadmico dever estar disposto a iniciar o seu aprendizado partindo do ponto zero, ou seja, o aluno dever apto a compreender os conceitos fundamentais da Biomecnica. Todo edifcio erguido comeou com um bom alicerce. Segundo Hammil, 2008, um aprendizado abrangente dos diversos aspectos do movimento humano pode facilitar um ensino mais proveitoso, um treinamento bem-sucedido, uma terapia mais atenta, uma prescrio adequada de exerccios ou novas idias para pesquisa. O que biomecnica? Biomecnica o estudo da aplicao dos conceitos da mecnica aos sistemas biolgicos. Todo movimento realizado por qualquer ser vivo pode ser analisado biomecanicamente. Em nosso contexto iremos nos ater ao estudo do movimento humano. Esta anlise biomecnica pode feita de duas formas:Anlise qualitativa Trata-se de uma avaliao no numrica do movimento humano baseado na observao direta. Anlise quantitativa uma avaliao numrica do movimento com base em dados durante o desempenho.

Um exemplo pode ser o olhar tcnico do seu treinador durante uma tacada de golf. Neste caso o profissional deve ser treinado e ter experincia necessria para reconhecer e interpretar as variveis biomecnicas. Quanto maior o grau de conhecimento do profissional, melhor ser a anlise do movimento.

Foto de um laboratrio de anlise da marcha, que utiliza recursos tecnolgicos como cmeras, sensores e plataformas de fora capazes de captar as variveis biomecnicas.

Nosso enfoque neste curso ser a anlise qualitativa, por tratar-se de uma anlise bsica que necessita de poucos recursos e fundamental para aqueles que desejam iniciar nesta rea. Nesta abordagem, as principais caractersticas do desempeno motor humano como velocidade, direo, foras internas e externas aplicadas ao corpo, posies e aes idias do corpo para um movimento eficiente e efetivo sero apresentadas. Vejamos um exemplo da aplicao destes conceitos na situao abaixo apresentada:Quando a mulher faz o agachamento quais seriam as foras atuantes neste movimento? Para qual direo o movimento est acontecendo? Esta posio est adequada para minimizar a sobrecarga no quadril, coluna e joelho? Qual a angulao mxima que esta mulher pode agachar? Os msculos responsveis pelo movimento esto atuando corretamente? O que eu posso fazer para melhor este movimento?

Foto 2

Todos os questionamentos levantados na situao acima podem ser respondidos atravs de uma anlise biomecnica do movimento. Para isto, se faz necessrio que os componentes de uma anlise biomecnica sejam apresentados:

Biomecnica

Anatomia Funcional

Cinemtica

Cintica

A anlise do movimento pode conter as contribuies anatmicas para sua ocorrncia (anatomia funcional), descrio de suas caractersticas (cinemtica e determinao de suas causas (cinemtica). Prof. Cleber Luz |Todos os direitos reservados Curso de Biomecnica Hammil, Bases Biomecnicas do Movimento Humano, Pag. 05. www.cleberluz.com / [email protected]


Como a anatomia a base para o desenvolvimento de estudos sobre o movimento humano, sugiro que os alunos busquem livros e atlas de anatomia para revisar as principais estruturas anatmicas do corpo. Os livros recomendados para anatomia so: NETTER, FRANK H. NETTER ATLAS DE ANATOMIA HUMANA. ED. ELSEVIER. 5 EDIO. SOBOTTA, JOHANNES. ATLAS DE ANATOMIA HUMANA (SOBOTTA). ED. GUANABARA KOOGAN. 22 EDIO 2 VOL. SPENCE, ALEXANDER P.. ATLAS DE ANATOMAI HUMANA. ED. MANOLE. 2 EDIO.

Neste curso abordaremos os seguimentos corporais por mdulo atravs da anatomia funcional onde ser descrita a interao entre as estruturas na produo do movimento: Mdulo III Mdulo IV Mdulo V Mdulo VI Aplicao dos conceitos da biomecnica nas atividades laborais Aplicao dos conceitos biomecnicos no esporte de alto rendimento Aplicao dos conceitos nas atividades escolares e postura Aplicao dos conceitos Biomecnicos no tratamento e reabilitao MMSS MMII Coluna Marcha

Com base nos conhecimentos anatmicos do corpo humano podemos partir para a anlise biomecnica sob duas perspectivas. A primeira a cinemtica, onde os movimentos so descritos sem levar em considerao as foras causadoras e a segunda, a cintica , considerao cintica, que analisa das foras envolvidas. Com existem dois tipos de movimentos, ambos podem ser analisados pelas duas vertentes. Os tipos de movimento de movimento so: 1. Movimento translacional ou linear: Um segmento ou objeto se desloca ao longo de uma trajetria e se divide em: a. Movimento retilneo Ocorre ao longo de uma linha reta. b. Movimento curvilneo Ocorre ao longo de uma linha curva.A bola de beisebol percorre uma trajetria curvilnea. Neste Nes caso o seu centro de gravidade se descola ao longo do percurso. Percebam que neste movimento a ginasta desloca o seu centro de gravidade ao longo de uma trajetria curvilnea e ao mesmo tempo gira em torno do seu prprio eixo, gerando um movimento combinado.

O atleta se descola ao longo de uma trajetria retilnea.

2. Movimento rotacional ou angular: Um segmento ou objeto gira ao redor do seu prprio eixo.Este caso um exemplo de movimento angular, pois, a atleta gira em torno de um eixo externo.

Neste caso ocorre a flexo do cotovelo onde o eixo atravessa o cotovelo no sentido latero latero-lateral.

O eixo do movimenta est passando exatamente sobre o centro da atleta. Neste caso ela gira sob o eixo corporal perpendicular ao plano sagital.

Neste caso a patinadora gira sobre o eixo corporal, que vertical e perpendicular ao plano transverso. Prof. Cleber Lu |Todos os direitos reservados Curso de Biomecnica er Luz www.cleberluz.com / [email protected]


Baseado nas informaes acima possvel afirmar que tanto a cinemtica quanto a cintica podem ser empregadas em movimentos lineares e angulares.

Anlise do Movimento

Cinemtica

Cintica

Linear

Angular

Linear

Angular

Tempo Posio Deslocamento Velocidade Acelerao

Tempo Posio Deslocamento Velocidade Acelerao

Fora

Torque

Fonte: Hammil. Bases Biomecnicas do movimento humano. 2 edio, Ed. Manole, pag. 05.

Particularidades da Anlise cinemticaO primeiro passo ao analisar um movimento identificar o segmento em relao a um referencial, a partir da ser possvel analisar o sentido do deslocamento, a velocidade do movimento e a acelerao. Estas mensuraes so quantificveis e devem expressas em valores, pois possuem magnitude e direo e so conhecidas como grandezas vetoriais. Na prtica profissional usamos estas grandezas rotineiramente, seja para registrar o desempenho do indivduo durante um procedimento ou para estabelecer metas quantitativas para a performance motora. A terminologia utilizada juntamente com suas unidades de medida est descrita abaixo: Grandeza Tempo Conceito Medida de durao de um determinado evento. Localizao do segmento em um determinado plano, de acordo com as coordenadas cartesianas (x=horizontal e y=vertical) Trajetria do segmento de um ponto ao outro no plano Ritmo temporal do deslocamento de um segmento. Mede mudanas no ritmo temporal do deslocamento de um segmento. Linear t (x,y) Smbolo Angular t (r,) Unidade de medida* segundos (s) -

Posio Deslocamento Velocidade

d v

metros (m) m/s

Acelerao

a

m/s2

*As unidades de medidas utilizadas em biomecnica so padronizadas pelo sistema internacional de medidas.

Dica importante:No confundam deslocamento com distncia, apesar de serem usualmente utilizados como sinnimos, em biomecnica tm conceitos distintos. No exemplo ao lado percebam que um indivduo partiu do ponto A e chegou no ponto E. Contudo, so mostradas duas trajetrias. Consideraremos distncia como o comprimento real da trajetria percorrida e deslocamento como uma linha reta entre o local da partida e o ponto de chegada.

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Se o movimento em anlise for visualizado de modo bidimensional (2D), estamos realizando a cinemtica planar (mtodo mais simples e mais comum na prtica clnica), mas, caso o movimento seja visualizado tridimensionalmente, estaremos realizando a cinemtica espacial (mtodo mais complexo que requer equipamentos avanados de captao de imagem ). Anlise Bidimensional Anlise Tridimensional

Nesta forma de avaliao o profissional s visualiza altura e comprimento (cinemtica planar), pode ser filmado e auxiliado por software de analise 2D ou simplesmente observado. facilmente empregado em situaes prticas, gera dados confiveis, porm, limitado para identificar rotaes e alteraes no plano transversal.

Trata-se de uma avaliao mais complexa com riqueza de informaes (cinemtica espacial) que utiliza recursos avanados em locais preparados como laboratrio de anlise da marcha. Aplicao na prtica mais difcil e exige conhecimento tcnico destes equipamentos, e em alguns casos de uma equipe multiprofissional.

Particularidades da anlise Cintica:A descrio cinemtica uma etapa importante na anlise de qualquer movimento, entretanto, a identificao das foras envolvidas e dos seus efeitos ser atravs da cintica. Para que um determinado movimento inicie ou pare necessrio que alguma fora atue e por este motivo que a fora o agente causal do movimento. Geralmente existe mais do que uma fora atuando no movimento, portanto, no podemos subestimar a biomecnica com anlises simplistas e pouco aprofundadas. Desta forma estaremos limitando nossa capacidade de gerar bons laudos biomecnicos. Os principais conceitos relacionados cintica so: Massa Quantidade de matria em um corpo, medido em quilogramas (kg). Quanto maior a quantidade de massa maoir ser a dificuldade em moviment-lo. Centro de massa Tambm conhecido como centro de gravidade corresponde ao ponto onde as foras se equilibram e se anulam. Geralmente utilizamos o centro de massa nas anlises biomecnicas (ver figuras abaixo). Inrcia Resistncia a uma mudana no estado de movimento do corpo, ou seja, se um objeto est parado ele tende a permanecer parado ou se ele estiver em movimento tender a permanecer em movimento. Fora Ao ou efeito mecnico aplicado a um corpo que tende a produzir acelerao e medido em Newtons (N). Para que voc tenha noo de quanto vale 1 N, imagine uma fora que seja capaz de acelerar 1kg de massa em 1m/s. Torque Tambm conhecido como momento de fora medido em newtons por metro (N.m) e responsvel por gerar mudana no estado de posio angular do objeto em movimento. Este mensurao s pode ser realizada nos movimentos angulares.



Exemplo do comportamento do centro de gravidade: Na situao da foto 1 podemos observar o exemplo de um indivduo na posio anatmica onde o centro de gravidade est no prprio indivduo.

Na situao da foto 2 o centro de gravidade est fora o do indivduo representado no momento do salto. Foto 2

Foto 1

Como descobrir o torque nos movimentos angulares:Vejam os exemplos abaixo: Na foto 3 temos uma ferramenta sendo utilizada para rodar um parafuso e na foto 4 temos um mergulhador na ponta do trampolim. Em ambas as situaes h um ponto fixo, uma fora sendo aplicada e uma distncia entre o ponto fixo e o local onde a fora aplicada. Todo Todo movimento angular possui estes trs componentes. Eles so os requisitos bsicos para a identificao do torque.Foto 3

T = F. D Onde; T torque F fora aplicada D menor distncia perpendicular ao eixo (brao de alavanca)

Foto 4

Esta distncia tambm conhecida como brao de alavanca e quanto maior este brao, maior ser o torque e vice versa. Com quant , vice-versa. base neste contexto fao uma pergunta a voc . Seria mais fcil para o mergulhador saltar na ponta ou na base do trampolim? Voc j voc. deve ter imaginado qual a resposta. Agora voc j capaz de explicar este fenmeno fsico de acordo com o conhecimento sobre sobre torque.

Veja agora um exemplo aplicado ao segmento articular: Neste caso temos o msculo quadrceps p promovendo a extenso da perna, cujo ponto fixo o eixo do o joelho e o brao de alavanca e a menor distncia perpendicular ao eixo eixo. Esta distncia tende a diminuir medida que aumenta a extenso e, portanto, o torque tambm tende a tambm diminuir. Vocs acham vlido realizar atividades nas angulaes finais onde o torque encontra se vlido encontra-se reduzido? E o que aconteceria com o torque se fosse imposto mais sobrecarga resistiva nas angulaes finais? Tente responder estas questes utilizando a equao (T = F . D).

Os tipos de foras presentes nos sistemas em movimento do corpo humano so: Fora de gravidade Foras de reao; Foras de atrito; Foras compressivas; Foras msculotendneas; Foras ligamentares.

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Movimento esttico X Movimento dinmicoMuitos acadmicos quando comeam a fazer anlises biomecnicas erram por no considerarem a atividade esttica como movimento. Examine a postura utilizada quando sentado, embora no haja movimento h foras atuando constantemente. Tanto a cinemtica quando a cintica devem ser empregadas nas anlises estticas. Esttica o ramo da biomecnica que avalia sistemas que no esto em movimento ou que se movimentam em velocidade constante. A Acelerao deve ser igual a zero e o sistema apontar equilbrio das foras. Vejam o exemplo abaixo:

Este princpio amplamente utilizado pelos malabaristas e trapezistas de circo, pois, as foras produzidas tm que ser igualmente anuladas. Vejamos a posio do ltimo homem que se apia com uma mo na cabea do outro compensa o peso de uma perna com o membro superior que est livre e a outra perna. Podemos afirmar que este sistema est em equilbrio e que somente sair quando uma nova fora for aplicada ou modificada. Quando o movimento sofre novas influencias e a acelerao se torna diferente de zero, o sistema entrou no movimento dinmico.

Leis do MovimentoAs leis do movimento foram elaboradas pro Isac Newton e esto diretamente ligadas aos princpios da Cintica, pois, elas demonstram como e quando uma fora cria um movimento, possibilitando uma relao de causa e efeito indispensvel na anlise biomecnica. 1 Lei: lei da Inrcia Todo corpo tende a permanecer em seu estado de repouso ou movimento a menos que seja compelido as mudar por foras externas incidentes. Quando um carro sofre uma coliso frontal, os indivduos dentro do automvel so projetados para frente pela tendncia do corpo em permanecer no seu estado de movimentao. Esta projeo ocasiona trauma no trax, cabea e coluna. funo dos engenheiros minimizarem estes efeitos da inrcia atravs de estudos biomecnicos com simulaes.

2 Lei: lei da Aceleracao A mudanca de movimento e proporcional a forca incidente que ocorre na direcao da linha reta na qual a forca incidiu. Esta lei gera a equacao F = m . a Quando um lutador de boxe dos pesos pesados atinge o rosto do seu adversario, o impacto e muito maior do que se fosse um soco de lutador peso pena. Quanto maior a massa maior sera a forca final, porem, a relacao e a mesmo com a aceleracao, quanto mais rapido for o soco maior sera RO impacto.

3 lei: lei da ao e reao Para toda ao ha sempre um reao igual e oposta. A forca de impulso realizada pelo p no contato do solo gera uma reao contraria de mesma intensidade projetando o corpo para frente.



Exerccios de Fixao Nome: ______________________________________Data:_______________Com suas palavras explique anlise qualitativa e anlise quantitativa: _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ Quais so os tipos de movimentos analisados biomecanicamente: _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ Qual a diferena entre movimento linear e angular? _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ Quais so as variveis biomecnicas analisadas pela cinemtica linear? H diferenas para a cinemtica angular? _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ Quais a varivel biomecnica analisada pela cintica linear? H diferenas para a cintica angular? _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ Qual a diferena entre deslocamento e distncia? _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ Explique o que torque e d exemplos: _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ Conceitue movimento esttico e movimento dinmico: _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________Prof. Cleber Luz |Todos os direitos reservados Curso de Biomecnica www.cleberluz.com / [email protected]


_______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ Explique as trs leis de Newton _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________

Referncias Bibliogrficas 1. HAMILL, J.; KNUTZEN, Kleen. Bases biomecnicas do movimento humano. So Paulo: Manole, 1999. 2. WHITING, W. ZERNICKIE, RF. Biomecnica Funcional e das leses musculoesquelticas. Segunda edio, Ed. Manole, So Paulo, 2009. 3. MARCHETTI, P, CALHEIROS, R. Biomecnica Aplicada: Uma abordagem prea o treinamento da fora. 1 edio, Ed. Phorte, So Paulo, 2007


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