para Análise Bidimensional em Biomecânica

Manual do Software SKILL SPECTOR (versão 1.2.3, Dinamarca)

para Análise Bidimensional em Biomecânica

Nelson Kautzner Marques Junior [email protected]

2013

2ª edição

Ampliada e Revisada

2

Sumário Página

Introdução, 3

1. Procedimentos Importantes para a Coleta de Dados, 4

1.1. Análise do Movimento com o Skill Spector, 5

1.2. Tipos de Análise com o Skill Spector, 8

1.3. Filmadora, 10

1.4. Roupa, 11

1.5. Marcadores Reflexivos, 13

1.6. Pontos Anatômicos para colocar os Marcadores Reflexivos, 21

1.7. Ambiente da Coleta de Dados, 31

2. Etapa 1 para Calibrar o Skill Spector, 35

3. Etapa 2 para Calibrar o Skill Spector, 41

4. Análise do Movimento, 48

5. Fórmulas para Utilizar nos Resultados da Análise Cinemática do Skill Spector, 57

6. Conclusão, 69

3

Introdução

A tecnologia na educação física e nas áreas da saúde é importante quando o

profissional necessita coletar os dados para fazer um artigo científico ou gerar mais

precisão na análise de um movimento durante o seu trabalho. Entretanto,

geralmente isso não é possível porque poucos professores, fisioterapeutas e outros

não podem dispor de elevada quantia em dinheiro para utilizar a tecnologia de

ponta.

Porém, atualmente existe um software produzido na Dinamarca

(www.video4coach.com/, [email protected]/) que pode ser utilizado na

biomecânica para análise bidimensional (2D) ou tridimensional (3D). Esse programa

na análise bidimensional realiza análise cinemática dos seguintes quesitos:

velocidade linear, velocidade angular, aceleração linear e aceleração angular. O

Skill Spector é um programa confiável porque já foi utilizado por diversos

pesquisadores renomados que publicaram em periódicos respeitados no meio

acadêmico. Alguns desses estudos ocorreram em algumas revistas científicas com

alto valor no Qualis CAPES no triênio de 2007 a 2009 e no triênio de 2010 a 2012,

sendo os seguintes:

• Panchuk D, Vickers J (2009). Using spatial occlusion to explore the control strategies used in rapid interceptive action:

predictive or prospective control? J Sports Sci 27(12):-. (A1)

• Nicolas G, Bideau B (2009). A kinematics and dynamic comparison of surface underwater displacement in high level swimming. Hum Mov Sci 28(4): -. (A1)

• Bini R et alii (2012). Joint kinematics assessment during cycling incremental test to exhaustion. Isokinetic Exerc Sci

20(2):-. (A2)

• Leporace G et alii (2010). Diferenças na cinemática entre dois tipos de aterrissagens em atletas de voleibol masculino. Rev Bras Cineantropometria Desempenho Hum 12(6):464-70. (B1)

• Detanico D et alii (2011). Aspectos cinemáticos e neuromusculares relacionados com o desempenho da saída do

bloco na natação. Rev Bra Educ Fís Esporte 25(4):559-66. (B1)

Através desse manual será possível do aluno de graduação ao pesquisador da

Universidade manusear com facilidade o Skill Spector na análise bidimensional

(2D). Boa leitura e sucesso na pesquisa!!!

4

1. Procedimentos Importantes para a Coleta de Dados

Quando utilizar o Skill Spector para análise cinemática é necessário estar

atento em alguns procedimentos com o intuito da sua coleta de dados e

posteriormente a análise biomecânica ter sucesso. Consultando algumas referências

(Amadio e Barbanti, 2000; Bauer, 1999; Hall, 1993; Durward, Baer e Rowe, 2001) foi

possível elaborar essa etapa inicial do manual. Caso o leitor queira se aprofundar

nas informações obtidas nessa fase recorra a essa literatura:

• Bauer J (1999). Ferramentas do biomecânico: uma breve revisão de três tecnologias.

Artus 1999; 19(1):9-34.

• Amadio C, Barbanti V (2000). A biodinâmica do movimento humano e suas relações

interdisciplinares. São Paulo: Estação de Liberdade.

• Hall S (1993). Biomecânica básica. São Paulo: Manole.

• Durward B, Baer G, Rowe P (2001). Movimento funcional humano. São Paulo: Manole.

Os subcapítulos dessa etapa do manual são constituídos pelos seguintes

temas:

1.1. Análise do Movimento com o Skill Spector,

1.2. Tipos de Análise com o Skill Spector,

1.3. Filmadora,

1.4. Roupa,

1.5. Marcadores Reflexivos,

1.6. Pontos Anatômicos para colocar os Marcadores Reflexivos e

1.7. Ambiente da Coleta de Dados.

5 1.1. Análise do Movimento com o Skill Spector

Skill Spector realiza análise cinemática e cinética do movimento. Okazaki et alii

(2012) definiram esses conteúdos da biomecânica:

• “Cinemática é a análise das características espaço e temporais do

movimento” (p. 147).

• “Cinética é a análise das forças relacionadas ao movimento” (p. 148).

Okazaki V et alii (2012). Ciência e tecnologia aplicada à melhoria do desempenho esportivo. Rev Mackenzie

Educ Fís Esporte 11(1):143-57.

O Skill Spector numa análise bidimensional (2D) só é possível realizar o estudo

da cinemática linear e angular. Esse software pode investigar na cinemática a

velocidade linear, a velocidade angular, a aceleração linear e a aceleração angular.

Rasch (1991) definiu com maestria o que é velocidade linear e angular:

• Velocidade Linear é o deslocamento que ocorre em um dado intervalo de

tempo.

• Velocidade Angular é a rotação de uma alavanca em torno de um eixo que

ocorre em um intervalo de tempo.

Rasch J (1991). Cinesiologia e anatomia aplicada. 7ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara.

6

1.1. Análise do Movimento com o Skill Spector

As principais unidades de medida utilizadas na velocidade linear e angular são

apresentadas por Hall (1993):

• Velocidade Linear costuma ser em metros por segundo (m/s).

• Velocidade Angular é mais comum em graus por segundo (º/s).

Hall S (1993). Biomecânica básica. São Paulo: Manole.

Os cálculos que determinam esses dois conteúdos da cinemática também são

apresentadas por Hall (1993), elas são:

• Velocidade Linear = mudança de posição : intervalo de tempo = ? m/s

• Velocidade Angular = mudança da posição angular : mudança no tempo = ? º/s

A aceleração linear e angula foi definida por Rasch (1991) através de uma

breve explicação.

• Aceleração Linear é a alteração da velocidade que ocorre em um dado

intervalo de tempo.

• Aceleração Angular é a alteração na velocidade durante a rotação de uma

alavanca em torno de um eixo que ocorre em um intervalo de tempo.

7

1.1. Análise do Movimento com o Skill Spector

As principais unidades de medida utilizadas na aceleração linear e angular são

(Hall, 1993):

• Aceleração Linear é em metros por segundo ao quadrado (m/s²).

• Aceleração Angular é em graus por segundo ao quadrado (º/s²).

Os cálculos que determinam esses dois conteúdos da cinemática são

apresentados por Hall (1993):

• Aceleração Linear = alteração da velocidade : intervalo de tempo = ? m/s²

• Aceleração Angular = mudança na velocidade angular : mudança no tempo = ? º/s²

A leitura de um gráfico gerado pelo Skill Spector sobre a velocidade ou sobre a

aceleração necessita de um pouco de atenção do professor para interpretar o

resultado (Magill, 2000). A figura mostra como merece ser realizada a leitura do

resultado:

Magill R (2000). Aprendizagem motora. 5ª ed. São Paulo: Edgard Blücher.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Quanto mais positiva é a velocidade, maior é ela.

Velocidade (m/s)

0

Quanto mais negativa é a velocidade, menor é ela. Tempo (s)

positiva

negativa

8 1.2. Tipos de Análise com o Skill Spector

Usar o Skill Spector para uma análise bidimensional (2D) ou tridimensional (3D)

é possível no seu estudo ou para detectar mudança cinemática (velocidade e/ou

aceleração) de uma técnica esportiva ao longo da temporada. Esportes que não

possuem o teste específico, como karatê e outras lutas similares podem fazer bom

uso desse software.

A análise bidimensional acontece apenas nas coordenadas do eixo X e Y

(Teixeira, 2006). Essa análise pode ser representada geometricamente num plano

cartesiano, no eixo da abscissa (horizontal) corresponde à coordenada X e ao longo

do eixo da ordenada corresponde à coordenada Y (vertical) (Morettin, Hazzan e

Bussab, 2010). O eixo X representa a variável independente, enquanto que Y é a

variável dependente (Guimarães, 2001). Por exemplo, geralmente a variável

independente causa um efeito na variável dependente, ou seja, o treino de soco do

gyaku zuki (fala-se giapi zuki) do karatê shotokan é a variável independente

enquanto que a melhora da velocidade linear em metros por segundo desse golpe é

a variável dependente. Caso o pesquisador faça análise apenas em uma das

ordenadas, na X ou na Y, a análise será unidimensional (1D). A representação

geométrica do par ordenado de X e Y é apresentada a seguir:

Guimarães P (2001). Ajuste de curvas experimentais. Santa Maria: Editora UFSM.

Morettin P, Hazzan S, Bussab W (2010). Cálculo: função de uma e várias variáveis. 2ª ed. São Paulo: Saraiva.

Teixeira L (2006). Controle motor. Barueri: Manole.

0

Y

X

Variável Dependente

Variável Independente

Gyaku Zuki

9

1.2. Tipos de Análise com o Skill Spector

A análise bidimensional (2D) acontece em um único plano (frontal, sagital ou

transverso) e exige apenas uma câmera (Teixeira, 2006). Os planos imaginários do

corpo humano são expostos pelo desenho.

A análise tridimensional (3D) acontece nas coordenadas do eixo X, Y e Z

(Guidorizzi, 2012). O eixo Z corresponde à altura ou a profundidade (Teixeira, 2006).

A análise acontece em mais um plano, conseguindo uma medida do movimento

mais detalhada. Exige no mínimo duas filmadoras gravando o evento

simultaneamente (Bauer, 1999).

Bauer J. Ferramentas do biomecânico: uma breve revisão de três tecnologias. Artus 1999; 19(1):9-34.

Guidorizzi H. Um curso de cálculo. 5ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012.

0

Y

X

Z

10 1.3. Filmadora

Segundo Bauer (1999), a filmagem para a análise biomecânica pode possuir

duas velocidades, sendo:

Velocidade Lenta e Rápida

• Uma câmera com uma velocidade de aquisição de 10 a 60 (hertz) Hz.

• Indicado para a coleta de dados de uma corrida, golpe na luta, chute do

futebol etc.

Velocidade Muita Rápida

• Uma câmera com uma velocidade de aquisição de 1000 Hz.

• Recomendada para análise do motociclista da corrida de moto, fórmula 1,

acrobacia do avião etc.

Bauer J (1999). Ferramentas do biomecânico: uma breve revisão de três tecnologias. Artus 19(1):9-34.

11 1.4. Roupa

A roupa própria para análise biomecânica deve ser bem grudada no corpo e de

fácil fixação dos marcadores reflexivos que ajudam quando o pesquisador vai

calibrar a sua análise no Skill Spector (ver adiante as explicações). A figura

apresenta os cientistas da biomecânica preparando a roupa de um sujeito para a

coleta de dados.

Obs.: O leitor do manual pode consultar o site www.ebm.ufabc.edu.br/leb/dainae, e observar a roupa utilizada

pela ginasta Daiane dos Santos para a análise do salto duplo twist carpado, o dos Santos.

Porém, nem todo pesquisador possui condição financeira de comprar uma

roupa própria para análise biomecânica. Oliveira et alii (2008) utilizaram uma roupa

de lycra justa no corpo com velcro para fixar os marcadores reflexivos durante a

execução do mae geri (chute frontal) do karatê shotokan. Nos pés esses lutadores

utilizaram meia com velcro para prender os fixadores reflexivos possuindo na sola

material antiderrapante.

Oliveira L et alii (2008). Simetria intermembros no desempenho do chute mae geri do karatê. Rev Bras Ci Mov

16(4):-.

As figuras a seguir apresentam roupas de baixo custo financeiro que podem

ser utilizados durante a coleta de dados e posteriormente facilitar a calibragem do

Skill Spector.

12

1.4. Roupa

A roupa de lycra e a meia do mesmo material ou similar, o cientista do estudo

precisa ter algumas, 5 ou 6, geralmente a quantidade de sujeitos para análise de

algum movimento fica em torno de 10 a 15 pessoas. Como a coleta de dados não

acontece no mesmo dia, costuma ser possível usar um número menor de roupas

para uma quantidade maior de indivíduos. Contudo, é necessário que após o uso da

roupa ela seja lavada e nem sempre o clima permite a rápida secagem do material.

Para solucionar esse problema, indica-se que a roupa para a pesquisa da

biomecânica seja através de sunga para os homens e maiô para as mulheres,

lembrando que a vestimenta do sexo feminino precisa ser um maiô “comportado”

para não causar nenhum “ruído” na coleta de dados.

13 1.5. Marcadores Reflexivos

Segundo Moraes (2000), os marcadores reflexivos podem ser ativos ou

passivos.

• Ativos: possuem emissores de luz (LEDs).

• Passivos: refletem a luz ambiente e/ou de um mine holofote.

Moraes J (2000). Instrumentação para análise da biodinâmica do movimento humano. In. Amadio A, Barbanti V (Orgs.). A

biodinâmica do movimento humano e suas relações interdisciplinares. São Paulo: Estação Liberdade. p. 15-44.

14

1.5. Marcadores Reflexivos

Moraes (2000) informou que existe vantagem e desvantagem quando é

utilizado os marcadores reflexivos passivos, sendo:

• Vantagem: não são necessários de cabos e fios para entrada de energia.

Exemplo de um marcador ativo reflexivo com o cabo de alimentação de energia.

• Desvantagem: necessitam de uma adequada iluminação para os marcadores

ficarem visíveis na filmagem.

Marcadores passivos reflexivos com adequada iluminação no experimento do golfe.

15


Os marcadores reflexivos confeccionados por empresas especializadas em

biomecânica costumam não ser baratos para um pesquisador que não possui

patrocínio ou alta quantia em dinheiro (veja na internet através da palavra-chave reflective

markers e reflective markers for motion analysis). Pensando nisso, Oliveira et alii (2008)

elaborou seu estudo de karatê com bola de isopor pintada.

Oliveira L et alii (2008). Simetria intermembros no desempenho do chute mae geri do karatê. Rev Bras Ci Mov

6(4):-.

Baseado nesse experimento, o autor desse manual confeccionou um marcador

reflexivo passivo com um material de baixo custo financeiro, fácil de ser construído e

sendo possível achar em qualquer grande loja de material escolar ou para festa. O

implemento é elaborado da seguinte maneira:

a) Bola de isopor de 35 milímetros (mm) de diâmetro.

b) Corte a bola no meio, você vai utilizar a metade desse material. Uma bola

corresponde um total de 2 marcadores reflexivos.

16


c) Embrulhe a bola de isopor com papel laminado metálico (Obs.: foram testadas várias

cores – dourado, vermelho e metálico, a que refletiu melhor a luz foi o metálico) e fixe com cola de

isopor. Deixe secar algumas horas.

d) Quando a cola de isopor fizer efeito na colagem, finalize seu marcador reflexivo.

Corte uma fita dupla face na dimensão da bola, cole no material e ela esta pronta

para o uso. Você já pode colar no ponto anatômico do seu objeto de estudo.

17


Observe que o marcador reflexivo passivo de baixo custo financeiro ficou com

um aspecto bem próximo do confeccionado pela indústria da biomecânica.

Quando estiver preparando para filmar um movimento, existem certas diretrizes

que são fundamentais no uso do Skill Spectos, elas são:

a) Para uma articulação ser analisada pelo Skill Spector, é necessário que forme

“dupla articular” para ela ser estudada.

b) Realize isso com articulações próximas, ou seja, na “dupla” ombro e cotovelo está

sendo analisado o ombro, mas na “dupla” cotovelo e punho a análise é no cotovelo.

c) Somente com a união de um eixo anatômico é possível a leitura do Skill Spector.

18


d) Você precisa estabelecer em qual articulação inicia e termina o movimento. Por

exemplo, num soco do karatê shotokan com rotação do tronco, o gyaku zuki (fala-se

giapi zuki), a ação começa nos pés e termina na mão quando o golpe é efetuado.

A B

Obs.: Caso queira saber detalhes sobre o gyaku zuki ou outro golpe do karatê shotokan, leia Marques Junior N

(2011). Karatê shotokan: biomecânica dos golpes do kumite de competição. Lecturas: Educ Fís Deportes

16(158):1-28.

e) Antes de filmar e colar os marcadores reflexivos, você deve estabelecer as duplas

no scout sugerido nesse manual. Esse scout é adaptado do original de Marques

Junior (2001).

Marques Junior N (2001). Voleibol: biomecânica e musculação aplicadas. Rio de Janeiro: GPS. www.pluridoc.com/

19


Scout dos Movimentos Articulares para Análise Biomecânica do

Skill Spector

Modalidade ou Atividade Física: Karatê shotokan

Tipo de Análise: Bidimensional

Plano do Estudo (sagital, frontal anterior, frontal posterior e transverso): Sagital (de lado)

Ação Pesquisada: Gyaku zuki

Etapa da Análise Biomecânica: Todo o movimento do braço que faz o soco

Dupla Articular Articulação Analisada

Início do Movimento

1) pé + tornozelo

= PÉ

2) tornozelo + joelho = TORNOZELO

3) joelho + quadril

= JOELHO

4) quadril + pelve

= QUADRIL

5) pelve + ombro

= PELVE

6) ombro + cotovelo

= OMBRO

7) cotovelo + punho

= COTOVELO

Fim do Movimento

8) punho + mão

= PUNHO

Na próxima página é fornecido o scout dos movimentos articulares para o seu

uso.

Atenção - Na formação das duplas, sempre uma articulação aparece duas vezes. - Isso é útil para verificar se está correta a sua organização.

20


Scout dos Movimentos Articulares para Análise Biomecânica do

Skill Spector

Modalidade ou Atividade Física: ....................................

Tipo de Análise: .............................

Plano do Estudo (sagital, frontal anterior, frontal posterior e transverso): ............................

Ação Pesquisada: .........................................

Etapa da Análise Biomecânica: .........................................................................

Dupla Articular Articulação Analisada Início do

Movimento

Fim do Movimento

21 1.6. Pontos Anatômicos para colocar os Marcadores Reflexivos

Quando for colocar os marcadores reflexivos em algum ponto anatômico para

uma adequada coleta de dados, ideal que saiba as normas de algum órgão para

usar o protocolo. Moraes (2000) informou que o protocolo aceito mundialmente e

aplicado pela biomecânica da USP nos seus estudos e por diversas instituições é o

protocolo do Hospital Helen Hayes, localizado em Nova York, Estados Unidos. Esse

protocolo também é conhecido por HHH. Utilizando esse protocolo ele fornece os

padrões adequados para o posicionamento dos marcadores reflexivos nos pontos

anatômicos.

Moraes J (2000). Instrumentação para análise da biodinâmica do movimento humano. In. Amadio A, Barbanti V

(Orgs.). A biodinâmica do movimento humano e suas relações interdisciplinares. São Paulo: Estação

Liberdade. p. 15-44.

Os procedimentos iniciais do protocolo HHH são:

a) Marque os pontos anatômicos com um lápis dermatográfico. Caso não disponha

desse instrumento, use um pilot de ponta grosa, azul escuro ou preto.

b) Depois fixe os marcadores reflexivos.

Os pontos anatômicos são utilizados conforme o tipo de análise, bidimensional

(2D) ou tridimensional (3D). Os planos investigados pela biomecânica são

compostos pelo sagital (de lado), frontal anterior (de frente), frontal posterior (de

costas) e transverso. A figura apresenta os planos e as coordenadas do plano

cartesiano (ver em 1.2. Tipos de Análise com o Skill Spector), caso o leitor tenha esquecidos:

22

1.6. Pontos Anatômicos para colocar os Marcadores Reflexivos

Os pontos anatômicos mais aplicados nos estudos quando o autor segue as

normas do protocolo HHH são (Obs.: foram listados os principais, existem outros):

Plano Sagital (de lado)

Maleolo lateral da fíbula (tornozelo)

Mesquita C et alii (2002). Estudo biomecânico comparativo de aspecto cinemáticos do andar de judocas. Rev

Bras Biomec 3(5):31-8.

Cabeça do 2º metatarso

(dorso do pé)

23


cont. Plano Sagital

Para facilitar a visualização desse ponto, são apresentadas mais figuras.




(dorso do pé)

2º


24


cont. Plano Sagital

Espinha ilíaca ântero-superior (pelve)



Côndilo

lateral do

fêmur

(joelho)

Trocanter

maior do

fêmur

(quadril)

25


cont. Plano Sagital

Streicher M (2007). Kinematics comparison of marker set techniques used in biomechanical analysis of

the pitching motion. [Thesis of Mastership – Master of Science]. Akron: University of Akron.

www.drc.ohiolink.edu

Acrômio (ombro) Epicôndilo lateral do úmero (cotovelo)

Acrômio (ombro)

Epicôndilo lateral do úmero (cotovelo)

Processo estiloide da ulna (punho)

26


cont. Plano Sagital

Streicher M (2007). Kinematics comparison of marker set techniques used in biomechanical analysis of

the pitching motion. [Thesis of Mastership – Master of Science]. Akron: University of Akron.

www.drc.ohiolink.edu

3º

Cabeça do 3º metacarpo

(dorso da mão esquerda)


27


Plano Frontal Posterior (de costas, Streicher, 2007)




Trocanter

maior do

fêmur

(quadril)

Extremidade posterior do calcanhar (pé)

Côndilo lateral do fêmur

(joelho)

Maleolo lateral da fíbula

(tornozelo)

Sacro (pelve)

Borda medial da espinha da escápula (ombro)

Borda medial da espinha da escápula (ombro)

28


Cont. Plano Frontal Posterior


Sacro (pelve)

Entre o ponto médio das espinhas ilíacas póstero-superiores


29


Plano Frontal Anterior (de frente, Streicher, 2007)

O plano transverso pode utilizar alguns pontos anatômicos recomendados para

os planos que foram expostos anteriormente. O quadro apresenta todos os pontos

anatômicos para cada plano cardinal.


(mão)

Trocanter maior do fêmur

(quadril)

Côndilo lateral do fêmur

(joelho)

Maleolo lateral da fíbula

(tornozelo)



Acrômio (ombro)

Espinha ilíaca ântero-superior

(pelve)


(dorso do pé)

30


Pontos anatômicos e planos do corpo humano.

Ponto Anatômico para fixar o Marcador Reflexivo Plano

1) PÉ:

cabeça do 2º metatarso (dorso do pé)

extremidade posterior do calcanhar

sagital, frontal anterior e transverso

frontal posterior e transverso

2) TORNOZELO: maleolo lateral da fíbula

sagital, frontal e transverso

3) JOELHO: côndilo lateral do fêmur


4) QUADRIL: trocanter maior do fêmur


5) PELVE:

espinha ilíaca ântero-superior

sacro



6) OMBRO:

acrômio

borda medial da espinha da escápula



7) COTOVELO: epicôndilo lateral do úmero


8) PUNHO: processo estiloide da ulna


9) MÃO: cabeça do 3º metacarpo


ATENÇÃO!!!

Antes da sua coleta de dados, ideal que faça as medidas antropométricas

(estatura, massa corporal total, comprimento do membro superior e inferior e outros)

para seu estudo ficar mais detalhado. Siga uma obra conceituada para realizar as

medidas antropométricas.

31 1.7. Ambiente da Coleta de Dados

O ambiente da coleta de dados precisa atenção do pesquisador porque

influencia no movimento que esta sendo observado. Geralmente nos estudos

acontece no laboratório ou no local do treino (Moraes, 2000) com fundo preparado

com o intuito de facilitar na calibragem do Skill Spector. As figuras apresentam uma

coleta no laboratório e no local do treino que simula uma situação próxima da

realidade do esporte.

Coleta de dados no laboratório

Coleta de dados no local de treino, com intuito de descrever a cinemática dos movimentos articulares do

cavalo e do cavaleiro no salto. No fundo é fixado um pano preto para facilitar no momento da calibragem da ação.

LADEq (Rural) em 2010 na Escola de Equitação do Exército, www.eseqex.ensino.eb.br

Moraes J (2000). Instrumentação para análise da biodinâmica do movimento humano. In. Amadio A, Barbanti V (Orgs.). A

biodinâmica do movimento humano e suas relações interdisciplinares. São Paulo: Estação Liberdade; 2000.

32

1.7. Ambiente da Coleta de Dados

Porém, quando o ambiente do estudo não é tomado os devidos cuidados, por

exemplo, sem um fundo adequado para facilitar na calibragem da ação, isso

compromete a investigação. A figura a seguir ilustra um ambiente inadequado para o

uso do Skill Spector.

Note que os torcedores no fundo dificultam na visualização dos movimentos do

atleta, comprometendo a análise biomecânica.

Na página 33 foram apresentadas algumas sugestões para preparar o

ambiente antes da coleta de dados com intuito do uso do Skill Spector ser

adequado.

33


a) Fixe um pano preto numa parede amarrando uma corda “barbante” em algum

lugar.

b) Nesse pano você deve determinar a distância das coordenadas de X (largura) e Y

(altura). De preferência essa distância precisa estar relacionada com o tipo de

movimento que irá estudar. Isso é importante porque no momento da calibragem

você vai ter que digitar os valores no software.

c) Para as distâncias de X e Y estarem bem evidentes, marque com um pano

vermelho pregando com fita dupla face para a região de movimento estar aparente.

Y

X

34


c) A parte do solo do pano preto deve ser fixada com preda e/ou uma ripa de

madeira para não ter interferência do vento.

d) Utilize lâmpadas num mine holofote (Obs.: 4 lâmpadas de 100 watts dá um bom resultado)

ou similar para conseguir destaques nos marcadores reflexivos.

e) A localização dessas lâmpadas deve ser na frente do testado e vindo do solo a

iluminação.

f) A filmadora precisa estar presa num tripé para ocorrer sucesso na filmagem.

Obs.: Todas essas sugestões foram testadas pelo criador do manual.

Y

X

35

2. Etapa 1 para Calibrar o Skill Spector

1

a) A filmagem que realizou você deve converter para AVI porque o Skill Spector faz

análise somente nessa versão.

b) Existem diversos programas AVI na internet, uma excelente palavra chave para

busca é Free AVI Video Converter.

c) Após a instalação do AVI, baixe na internet o Skill Spector, versão 1.3.2 no site

www.video4coach.com/. Caso não consiga abrir o site nesse código, escreve no

google Skill Spector e logo vai aparecer o que deseja.

2

- Dê 2 cliques no ícone do Skill Spector. O programa vai abrir.

3

- Agora você deve calibrar a sua análise bidimensional.

a) Clique em file b) Clique nova sequência

(new sequence).

36

2. Etapa 1 para Calibrar

4

- Clique na barra de ferramenta em DIGITIZING, depois escolha MODE e clique em

MOVEMENT (boneco correndo). Após o clique vai aparecer uma tela pequena e você

deverá clicar em SIM e em seguida, vai aparecer o New Model.

5

Escolha o botão novo modelo (new model).

a) Digite o nome do seu estudo no espaço model profile name.

b) Nesse campo, informe a quantidade de articulações envolvidas na investigação

(the number points to be digitized).

c) Clique em avançar (next).

37


6

7

- Nessa etapa da calibragem você deve digitar no Skill Spector as “duplas

articulares” estabelecidas no Scout dos Movimentos Articulares (Em caso de dúvida, veja

a explicação em 1.5. Marcadores Reflexivos na página 18 a 20).

a) Na coluna point name, digite o nome das articulações envolvidas

na sua pesquisa. ombro

cotovelo

punho

mão


a) Clique em Add e escreva os segmentos envolvidos na pesquisa.

Ombro Cotovelo OMBRO

Cotovelo Punho COTOVELO

Punho Mão PUNHO

b) Em caso de erro clique em remover (remove).


38


8

9

Clique em concluir.

Happy Digitizing

concluir

a) Escolha a análise bidimensional, descrita por Default_2D.

b) Clique em avançar (next).

39


10

- Você vai visualizar uma tela preta com as barras de ferramentas do programa.

File

11

- Clique em file.

File

3. Etapa 2 para Calibrar o Skill Spector

O

40


12

- Vai aparecer essa coluna.

Clique em salvar como (save as).

Atenção !!! - Salvar nessa etapa é importante porque você pode fazer várias análises sobre o movimento estudado. - Deixe o arquivo na memória do computador e em mais de um pen drive, em 2 já está bom.

41


1

2

- Nessa fase você vai informe ao Skill Spector as distâncias das coordenadas X e Y

para a análise bidimensional (2D).

Y

X

Y = 2,10 m

X = 1,45 m

Y = 2,10 m

X = 1,45 m

a) Clique em sequência (sequence)

b) Clique calibre opções (calibration options)

42


- Observe que existem dois valores de X (largura = 1,45 m e 1, 45 m) e de Y (altura

= 2,10 e 2,10) que precisam ser digitados no software.

3

a) Clique em file.

a) Selecione 2D frame (quadro) X Y Z 0.000 0.000 0.000 1.45 2.10 0.000 1.45 2.10 0.000 0.000 0.000 0.000

b) Escreva as distâncias de X e Y em metros no local que mostra na figura.

As demais regiões ficam com zero igual ao exemplo.

c) Clique em Ok.

b) Clique em salvar como (save as) as distâncias das coordenadas.

Atenção !!! - Salvar nessa etapa é importante porque você pode fazer várias análises sobre o movimento estudado com a distância da coordenada investigada.

43


4

a) Clique em Load Calibration Video (formato de um cubo) para inserir a filmagem em AVI no Skill Spector.

5

a) Clique em file.

b) Clique em salvar como (save as).

Atenção !!! - Salve a imagem para o fim da calibração.

44


6

a) Clique em digitalizar modo de calibração (digitize calibration mode)

7

a) Vai aparecer uma cruz vermelha e você vai calibrar conforme uma análise bidimensional (tendo 4

pontos), estando na ordem dos números da figura.


1

2 3

4

45


8

c) Clique em file e faça igual anteriormente, salve esse procedimento.

9

a) Clique em digitalizar movimento (digitize movement)


b) Clique transformar dados de imagem (transform image data)

46


10

a) Vai aparecer uma cruz vermelha e você vai ter que digitar ela em cima dos marcadores reflexivos

até acabar o movimento analisado.

b) Essas informações vão estar de baixo da filmagem. Imagem e coordenada mudam os valores, a

articulação altera o nome, tudo isso acontece conforme você avança na marcação da cruz nos

marcadores reflexivos.

11

c) Clique em file e salve esse procedimento.

lado articulação que inicia a análise imagem coordenada

+

+

+


b) Clique transformar dados de imagem (transform image data)

47


- Pronto! Você calibrou todas as articulações envolvidas na análise do movimento.

- Vamos para última etapa, fazer análise do movimento.

48

4. Análise do Movimento

- Essa é a última fase do Skill Spector, onde você observa os resultados gerados

pelo programa.

1

a) Clique em file.

b) Clique em exportar para gerar dados em TXT.

49


2

a) Clique em analisar (analysis) que se localiza na barra de ferramenta.

b) Selecione linear, selecione cinemática (kinematics) e clique em velocidade e aceleração

(velocity and acceleration) para apresentar a tela que está abaixo.

Obs.: Na análise bidimensional o programa não faz leitura da cinética linear.

c) Escolha as articulações que deseja analisar. d) Defina a análise – velocidade linear ou aceleração linear.

e) Clique na coordenada X e/ou Y.

f) Clique sem filtrar (UnSmoothed) a curva do gráfico.

g) Conclua digitando em adicionar curva (Add Curves).

50


3

a) Vai aparecer o gráfico de velocidade linear ou aceleração linear na tela toda do Skill Spector.

b) Clique em restaurar tamanho para reduzir a dimensão do gráfico.

Obs.: Caso tenha esquecido como fazer a leitura do gráfico, veja na página 7.

c) Reduzir o tamanho do gráfico é importante porque você pode visualizar, por exemplo, a técnica

esportiva ao mesmo tempo da velocidade linear ou aceleração linear do gráfico.

e) Movimente esse ícone para visualizar simultaneamente filmagem e gráfico.

51


4

a) Caso queira aumentar ou diminuir o tamanho da filmagem, dê um clique nela e depois na lupa.

b) O gráfico aumenta ou diminui com o cursor.

c) Para movimentar a filmagem e o gráfico, utilize o cursor.

52


5

a) Dê um clique com o cursor no gráfico usando o mouse direito e selecione propriedades do gráfico (graph

properties).

53


6

- Vai aparecer essa tela.

7

a) Dê 2 cliques com o cursor na linha de uma curva.

a) Título (title) coloque o nome do gráfico, por exemplo, velocidade linear do ombro.

b) Cor do fundo (background) do gráfico pode ser alterada.

c) Curvas (curves) pode mudar a cor de uma linha.

d) Gráficos (graphs) é possível modificar a cor das grades e do eixo do gráfico.

e) X e Y você ajusta os valores das coordenadas.

e) Clique em Ok para verificar as alterações.

54


8

- Vai aparecer a tela das propriedades da curva.

9

a) Dê um clique com o cursor no gráfico usando o mouse direito e verifique os seguintes itens:

a) Nome da linha da alteração.

b) O tipo de linha pode ser modificada.

c) A espessura da linha é possível alterar.

d) A marca da linha é possível ser mudada (bola, cruz etc).

e) A cor da linha pode ser alterada.

f) Clique em Ok para verificar as alterações.

55


10

a) Clique em analisar (analysis) que se localiza na barra de ferramenta.

b) Selecione angular, selecione cinemática (kinematics) e clique em ângulo do segmento (segment

angle) para apresentar a tela que está na página seguinte.

Obs.: Na análise bidimensional o programa não faz leitura da cinética angular.

b) Clicando nesse ícone não é preciso clicar em analisar (analysis), basta verificar os resultados da cinemática (linear e angular).

Linear

Angular

c) Novo gráfico (new graph) você inseri um gráfico do lado do que você fez análise.

c) Limpeza de gráfico (new graph) exclui as curvas do gráfico.

d) Remover gráfico (remove graph) exclui um gráfico.

56


- Após o resultado da cinemática angular, os demais procedimentos são iguais aos

da página 49 a 55.

c) Escolha as articulações que deseja analisar.

d) Defina a análise – velocidade angular ou aceleração angular.

e) No eixo de rotação (axis rotation), clique na coordenada X e/ou Z. - Z corresponde ao Y.

f) Clique sem filtrar (UnSmoothed) a curva do gráfico.

g) Conclua digitando em adicionar curva (Add Curves).

Obs.: Na coordenada do eixo Y aparece deg. - deg é abreviação em inglês de degrees, que significa graus.

57 5. Fórmulas para Utilizar nos Resultados da Análise Cinemática do Skill Spector

Em biomecânica, a maioria dos movimentos estudados é efetuada através de

fases ou etapas (preparatória, execução e conclusão), com o intuito da análise ficar

mais detalhada (Chow e Knudson, 2011).

Chow J, Knudson D (2011). Use of deterministic models in sports and exercise biomechanics research. Sports

Biomech 10(3):219-33.

Por exemplo, na investigação de Piemontez et alii (2011) sobre o chute

semicircular do karatê (denominado de mawashi geri), o gráfico da sua investigação

apresenta a velocidade linear em metros por segundo (m/s) da coordenada X e Y

das articulações do tornozelo e do quadril em três fases (ataque, contato no saco de

pancada e retorno da perna do golpe) e também, o tempo em segundos de todos

esses eventos, em apenas um gráfico.

Piemontez G et alii (2011). Características cinemáticas do chute semicircular no karatê. Lecturas: Educ Fís Deportes 16(163):1-13.

Segundo Gianino (2010), isso é efetuado através da média de cada

componente envolvido na execução do movimento (coordenada X e Y, articulações,

fases e segundos).

Gianino C (2010). Physics of karate. Kinematics analysis of karate techniques by digital movie camera. Lat Am J Phys Educ 4(1):32-4.

58

5. Fórmulas para Utilizar nos Resultados da Análise Cinemática do Skill Spector

Portanto, se um estudo tiver um total de 10 sujeitos, o pesquisador deve

calcular a média e o desvio padrão de toda amostra, por exemplo, da velocidade

linear em metros por segundo do tornozelo e do joelho da coordenada X e Y, do

tempo em segundos do tornozelo e do joelho da coordenada X e Y, todos esses

cálculos devem ser em cada fase do movimento estudado. Para gerar um gráfico

similar ao de Piemontez et alii (2011). Sendo apresentada na tabela a média e o

desvio padrão dos valores desse cálculo.

Como isso é trabalhoso, o ideal é tabular os dados no Excel® para efetuar os

cálculos nesse software. Caso o leitor não domine esse programa, são apresentados

abaixo os respectivos símbolos em azul para o pesquisador efetuar os cálculos

necessários nas células do Excel®.

- subtração, + soma, / divisão, * multiplicação e ^ potenciação (elevado ao quadro ou ao cubo).

O Excel® tem as seguintes leituras:

A B

C

1 2 5 3

3

4

a) As letras indicam o nome das

colunas do Excel®.

b) Coluna de números que

indicam as linhas do Excel®.

c) A linha de letras e a coluna

de números do Excel® auxiliam

o usuário na elaboração dos

cálculos.

d) Onde está escrito no

sombreado amarelo significa as

células do Excel que estão

calculando.

59


Quando quiser fazer um cálculo, digite = e depois um dos símbolos referente

ao cálculo (- subtração, + soma, / divisão e * multiplicação) na célula do Excel®. Por

exemplo, 5 menos 3:

A B

C

1 2 =B2-C2 5 3

3

4

Para calcular a potenciação é um pouco diferente, por exemplo, 3 elevado ao

quadrado.

A B

C

1 2 =(B2)^C2 3 2

3

4

a) Digitou o sinal de igual na

célula do resultado.

b) Coloque a letra e o número

dos números do cálculo após o

igual com o seu respectivo sinal

de cálculo.

Por exemplo, 5 está na coluna B

e na linha 2.

c) Clique no Enter para ter o

resultado.

a) Digitou o sinal de igual na célula do resultado.

b) Coloque em parêntese a letra e o número do

número que está elevado ao quadrado.

c) Digite o símbolo da potenciação e depois o

local que está quadrado (letra e número). Para

acontecer o cálculo é necessário que o número 2

esteja digitado na célula.

c) Clique no Enter para ter o resultado.

60


Para calcular raiz quadrada, logaritmo natural e função exponencial basta o

pesquisador efetuar o seguinte procedimento:

A B

C

1 2 =RAIZ(B2) 3

3

4 =RAIZ(3)

Para fazer vários cálculos é simples. Por exemplo, desejo multiplicar e depois

subtrair.

A B

C

1 2 =(B2*B3)-B4 3

3 3

4 2

a) Após o sinal de igual, na raiz quadrada digite

RAIZ em letra maiúscula em seguida o parêntese

com a letra e o número da célula do valor que vai

calcular ou coloque o número 3 entre parêntese.

b) Clique no Enter para ter o resultado.

c) Logaritmo natural e função exponencial, você

faz igual ao que foi ensinado, mas com uma

única modificação:

=EXP(B2), para função exponencial

=LN(B2), para logaritmo natural

a) Vamos multiplicar 3 vezes 3 e depois subtrair

esse resultado por 2.

b) Digite igual, coloque entre parêntese as

respectivas letras e números com o sinal de

multiplicação e fora do parêntese o símbolo da

subtração e a letra e o número desse cálculo.


61


Caso queira fazer mais cálculos do que o exemplo anterior é simples.

A B

1 2 =B3+B4(B5*(B6-B3) 3 10 4 3 5 2 6 20 7 5

Retornando o exemplo do gráfico de Piemontez et alii (2011) – ver página 57 e

58, determinar a média da velocidade linear e depois (Atenção: você precisa determinar

as médias dos segundos para fazer o gráfico), construir um gráfico igual a desse autor, ou

seja, em cada fase vai existir algumas médias. Vamos resolver no Excel®.

1) Organize no Excel® uma coluna para os sujeitos, outra para a velocidade linear e

outra para estabelecer a média da velocidade linear da coordenada X.

A C

D

1 Sujeitos

Velocidade Linear do

Tornozelo na Coordenada X

(m/s)

Média da Velocidade Linear

2 João 5

=MÉDIA(C2;C3;C4)

3 Marcos 10 =MÉDIA(5;10;15)

4 Fábio 15

a) Vamos subtrair no parêntese, depois

multiplicar no segundo parêntese, em seguida

somar o resultado do parêntese com outra soma.

b) Digite as letras e os números dos respectivos

cálculos, similar ao que foi ensinado

anteriormente.


a) Você pode determinar a média digitando igual

e média em letra maiúscula, depois digite no

parêntese a letra e o número de cada valor.


c) o segundo modo, é mais demorado, sempre vai

ter que digitar os valores da velocidade linear

para ter o resultado após o clique no Enter.

62


Caso você queira saber o desvio padrão é igual ao procedimento da média.

Vamos resolver no Excel®.

1) Organize no Excel® uma coluna para os sujeitos, outra para a velocidade linear e

outra para estabelecer a média da velocidade linear da coordenada X e por último

uma coluna do desvio padrão.

A C

D

E

1 Sujeitos

Velocidade Linear do Tornozelo

na Coordenada

X (m/s)

Média da

Velocidade Linear

Desvio Padrão da Velocidade Linear

2 João 5

10 =DESVPAD.A(C2;C3;C4)

3 Marcos 10 =DESVPAD.A (5;10;15)

4 Fábio 15

Caso o pesquisador queira alguma referência sobre Excel® para se aprofundar

nesse software, são indicadas duas:

• Frye C (2012). Microsoft Excel® 2010: passo a passo. Porto Alegre:

Bookman.

• Marques Junior N, Pereira T (2013). Ajuste da curva monoexponencial da

cinética do VO2: um estudo com Excel®. Lecturas: Educ Fís Deportes

18(180):1-21.

a) Você pode determinar o desvio

padrão digitando igual e DESPAD.A

em letra maiúscula, depois digite no

parêntese a letra e o número de cada

valor.


c) o segundo modo, é mais demorado,

sempre vai ter digitar os valores da

velocidade linear para ter o resultado,

depois clicar no Enter para ter o

resultado.

63


Terminada o ensino do Excel®, serão oferecidos alguns cálculos úteis para o

pesquisador utilizar após os resultados do Skill Spector.

1º cálculo) Baseado em Piemontez (2012), Piemontez et alii (2013).

Piemontez G (2012). Cinemáticas do chute semicircular no karatê em relação às variáveis antropométricas: comparação entre as

fases de ataque e retorno. [Dissertação de Mestrado – Programa de Pós-Graduação em Ciências do Movimento Humano]. Florianópolis:

UDESC.

Piemontez G et alii (2013). Cinemáticas do chute semicircular no karatê: comparação entre as fases de ataque e retorno. Rev Educ

Fís/UEM 24(1):51-9.

Para saber o tempo em segundos das fases do movimento e de todo o

movimento estudado, basta o pesquisador realizar uma simples subtração.

Tempo da Fase Preparatória: subtrair o tempo final em segundos dessa fase do movimento pelo tempo

inicial. O cálculo é expresso da seguinte maneira: ∆t = t2 – t1 = ? segundos.

Tempo da Fase de Execução: subtrair o tempo final em segundos dessa fase do movimento pelo tempo final

da fase preparatória que é t2 . O cálculo é expresso da seguinte maneira: ∆t = t3 – t2 = ? segundos.

Tempo da Fase de Conclusão: subtrair o tempo final em segundos dessa fase do movimento pelo tempo

final da fase de execução que é t3 . O cálculo é expresso da seguinte maneira: ∆t = t4 – t3 = ? segundos.

64


Tempo Total do Movimento: subtrair o tempo final da fase de conclusão, que é t4, pelo tempo inicial da fase

preparatória que é t1. O cálculo é expresso da seguinte maneira: ∆t = t4 – t1 = ? segundos.

Na velocidade (linear e angular) e na aceleração (linear e angular) as mesmas

regras das subtrações de Piemontez (2012) são aplicadas para identificar as fases

do movimento e para determinar o tempo total do movimento estudado. Isso é

realizando observando o gráfico do Skill Spector e ao mesmo tempo a técnica

esportiva, como é apresentado abaixo.

Movimente esse ícone para visualizar simultaneamente a movimentação da filmagem e do gráfico.

Obs.: A velocidade e a aceleração, quando um valor da subtração inicial (- 5) for maior do que o valor

final (2), o resultado será negativo (sendo – 3). Caso ocorra o contrário, o maior valor positivo, o

resultado será positivo. Quando os dois valores forem negativos, o resultado da subtração é negativo.

Quando for necessário identificar a velocidade máxima (linear e angular) ou a

aceleração máxima (linear e angular), basta destacar do gráfico onde ocorre o pico

da fase ou de todo o movimento desse acontecimento cinemático (Piemontez,

2012).

65


Quando você determinar a velocidade linear pelo Skill Spector, pode-se fazer

os seguintes cálculos:

Força do Impacto (FI) (cinética linear)

- Ocorre num golpe de luta, na cortada do voleibol, na batida da raquete do tênis na

bola e em outras situações similares.

Wasik J (2011). Kinematics and kinetics of taekwon-do side kick. J Hum Kinet 30(-):13-20.

FI = [massa em kg . (veloc. linear máxima)2]: (2 . tempo em segundos) = ? N (newton)

A massa deverá ser calculada conforme os membros envolvidos na ação. Veja

abaixo como é realizado isso:

Exemplo:

- Chute mae geri de um karateca de 88 kg.

- Partes do Corpo do membro inferior envolvido no chute: pé, perna, coxa e tronco.

Mae geri é um chute frontal.

Obs.: Num estudo detalhado deveria estar inserida a perna de apoio, ela também atua no impulso do golpe.

66


Consulte a tabela das massas percentuais das partes do corpo humano de

Okuno E, Fratin L (2003). Desvendando a física do corpo humano: biomecânica.

Barueri: Manole.

Partes do Corpo Massa (%)

Cabeça 6,9

Tronco e Pescoço 46,1

Braço Esquerdo 3,3

Braço Direito 3,3

Antebraço Esquerdo 2,1

Antebraço Direito 2,1

Mão Esquerda 0,85

Mão Direita 0,85

Coxa Esquerda 10,75

Coxa Direita 10,75

Perna Esquerda 4,8

Perna Direita 4,8

Pé Esquerdo 1,7

Pé Direito 1,7

Some as partes em percentual do corpo envolvidas no mae geri, sendo o

seguinte:

Soma = 1,7 (pé) + 4,8 (perna) + 10,75 (coxa) + 46,1 (tronco) = 63,35%

- Karateca de 88 kg.

Calcule a Massa = (88 . 63,35) : 100 = 55,74 kg

Agora aplique esse resultado na fórmula de Força do Impacto.

FI = [massa em kg . (veloc. linear máxima)2]: (2 . tempo em segundos) = ? N (newton)

67


Sabendo a velocidade linear, você pode fazer outro cálculo:

Energia Cinética (EC) (cinética linear)

- Definida como a capacidade de executar trabalho mecânico.

Wasik J (2009). Chose aspects of physics in martial arts. Archives of Budo 5(-):11-4.

EC = [massa em kg . (veloc. linear)2]: 2 = ? J (joule)

A massa deverá ser calculada igual ao exemplo da página 65 e 66.

Momento (M) (cinética linear)

- Quando ocorre uma colisão entre dois objetos, existe uma tendência de que ambos

continuem movendo-se na direção seguida pelo objeto com maior momento.

Hall S (1993). Biomecânica básica. RJ: Guanabara.

M = massa em kg . veloc. linear = ? kg.m/s (quilograma metros por segundo)


68


Identificando a aceleração linear pelo Skill Spector, é possível calcular a 2ª Lei

de Newton, a lei da aceleração (cinética linear).

- Uma força aplicada a um corpo provoca uma aceleração deste corpo, com uma

magnitude proporcional a ela, na sua direção e inversamente proporcional à massa

do corpo (definição).

Wasik J (2007). Power breaking in taekwon-do – physical analysis. Archives of Budo 3(-):68-71.

Força = massa em kg . aceleração linear = ? N (newton)


69

6. Conclusão

O manual do Skill Spector ensinou ao leitor os procedimentos importantes para

a coleta de dados no estudo da biomecânica e explicou como calibrar e analisar os

resultados desse software quando gera os valores da cinemática linear e angular.

Esse manual é interessante para os envolvidos na ciência do esporte e da

atividade física, porém, ainda ele necessita de constante melhoria para facilitar o uso

desse programa. Os interessados podem enviar suas críticas com o objetivo do

autor desse trabalho fornecer nas próximas edições um manual de melhor

qualidade. Favor enviar suas sugestões para o e-mail [email protected].

Desejo aos profissionais um bom uso desse manual e do Skill Spector!!!

ATT.

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para Análise Bidimensional em Biomecânica