Biomecânica do Movimento Humano e Cinesiologia

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Biomecânica do movimento humano e cinesiologia

Conceitos Fundamentais – Cinesiologia

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Muito se diz que o fisioterapeuta é o profissional especialista no movimento humano, mas na prática, muito se peca no que diz respeito aos conhecimentos básicos de biomecânica e quem é terapeuta do movimento, tem que ter obrigatoriamente esses conceitos bem sedimentados na cabeça, de forma a saber com propriedade o porquê de usar determinadas técnicas e principalmente porquê elas funcionam.

Esse texto tem como objetivo trazer alguns conceitos base lá da Cinesiologia que que você viu em algum momento da graduação, mas que geralmente se perdem em algum momento da vida profissional em meio a tantos protocolos.

Então, o objetivo hoje é trazer o raciocínio biomecânico de volta ao foco.

O que é biomecânica?

Biomecânica foi um termo criado pela comunidade científica internacional por volta de 1970 para descrever a ciência voltada ao estudo dos sistemas biológicos sob uma perspectiva mecânica.

Biomecânica utiliza-se de conceitos da mecânica, ramo da física que envolve a análise das ações das forças, para estudar os aspectos anátomo-funcionais dos organismos vivos. (Hall, 2009)

Dentro da biomecânica, existem duas vertentes fundamentais, a cinemática e a cinética.

Na cinemática, o movimento é descrito através de conceitos chave como posição, velocidade e aceleração, sem se preocupar com as forças que geram o movimento.

A cinética, por outro lado, investiga as forças que geram o movimento, e o descreve utilizando conceitos como força, peso, pressão e torque.

Para a realização da análise cinética, análise das causas do movimento, ou seja, das forças que agem sobre um sistema, como o corpo humano ou um objeto, são necessários equipamentos, o que a torna mais difícil que a análise cinemática.

A análise cinética do movimento humano envolve dois componentes, o componente estático, que envolve fatores associados com sistemas imóveis ou em movimento com velocidade constante, e o componente dinâmico, que envolve fatores associados com sistemas em movimento.

O movimento humano é gerado por forças internas e externas que atuam sobre os seguimentos do corpo humano.

As forças internas são transmitidas pelas estruturas biológicas internas do corpo, como a força muscular, forças de tendões e ligamentos, a força dos ossos, e as forças transmitidas por meio das áreas de contato articular.

Já as forças externas são as interações físicas entre o corpo e o ambiente, como a gravidade, a reação do solo, o atrito, a resistência de fluidos, etc.

Os movimentos produzidos por essas forças são também chamados torques, outro alvo de estudo da cinemática.

Portando, podemos ainda dividir a biomecânica em duas vertentes:

A Biomecânica Interna

Se preocupa com a determinação das forças internas e as consequências resultantes dessas forças, e estuda o sistema esquelético, o sistema nervoso e o sistema muscular e a interação entre eles;

A Biomecânica Externa

Representa os parâmetros de determinação quantitativa ou qualitativa referentes às mudanças de lugar e de posição do corpo, ou seja, refere-se às características observáveis exteriormente na estrutura do movimento. (Amadio, 1996; McGiniis, 1999)

Leis de Newton

Como em qualquer estudo do movimento, aqui na biomecânica também devemos levar em consideração as três leis fundamentais que governam o movimento:

  • 1ª lei de Newton – Inércia (Equilíbrio): “Um corpo irá manter seu estado de repouso ou de velocidade constante, a menos que uma força externa atue e altere seu estado.”

Sabemos que quanto maior a massa de um objeto, maior a sua inércia, e a força necessária para alterar seu estado.

  • 2ª lei de Newton – Aceleração: “Uma força aplicada a um corpo provoca aceleração desse corpo em uma magnitude proporcional à força e inversamente proporcional à massa do corpo.”

Essa lei é determinada pela fórmula: F = m x a ; e quando maior a força, maior a velocidade produzida por ela.

  • 3ª lei de Newton – Ação e Reação: “Quando um corpo exerce uma força em um segundo corpo, o segundo corpo exerce uma força de reação que é igual em magnitude e em mesma direção e sentido oposto sobre o primeiro corpo.”

As Forças que atuam no corpo humano durante o movimento

Podemos resumir as forças que agem sobre um corpo da seguinte forma:

Cinesiologia - Biomecânica

A força de reação do solo (FRS) é especialmente importante nas pesquisas pois determina o desempenho dos atletas na corrida, e tem influência direta na prevalência de lesões. Ela pode ser decomposta da seguinte forma:

Cinesiologia - Biomecânica

  • A magnitude da componente vertical da FRS durante corrida em superfície plana equivale, em geral, duas ou três vezes o peso corporal do corredor.
  • Ela varia de acordo com o estilo de corrida, contato com o solo (retropé, mediopé ou antepé), velocidade e duração da corrida, ângulo de flexão do joelho durante o contato, comprimento da passada, calçado, superfície de apoio, grau de inclinação… (Hall, 2009)

O atrito é a força que atua na interface das superfícies em contato no sentido oposto ao do movimento que ocorre ou do movimento que está eminente.

A magnitude da força de atrito determina a facilidade ou dificuldade relativa ao movimento para dois objetos em contato. A força de contato é sempre perpendicular à superfície e a de atrito é paralela à superfície. (Hall, 2009).

A força peso é definida como a quantidade de força gravitacional exercida sobre um corpo, através da fórmula: P= m x g. O peso atua sobre o centro de gravidade do corpo.

A resistência do ar é entendida como qualquer resistência dos fluidos, seja gasoso ou líquido, que influencia o movimento humano e o movimento de qualquer objeto no meio. Quando o objeto passa através de um fluido, a energia se transfere do objeto para o fluido (resistência do fluido). Essa transferência depende da proporção com que o objeto perturba o fluido, e quando maior e velocidade do objeto, maior a resistência do fluido ao seu movimento.

Bases de sobrecarga mecânica

Como vimos com base nos conceitos mostrados acima, cargas mecânicas são geradas e absorvidas pelos tecidos do corpo, e as forças que causam essas cargas podem ser internas e externas.

Apenas os músculos podem gerar forças internas de forma ativas, mas tensão nos tendões, tecidos conjuntivos, ligamentos e cápsulas articulares podem gerar forças internas passivas, a a deformação dos tecidos pode ser gerada por forças externas e internas.

A avaliação de forças internas assume destacada relevância científica e tecnológica na análise biomecânica do movimento humano, principalmente em relação ao controle do movimento e da sobrecarga imposta ao aparelho locomotor, à busca de parâmetros de eficiência do movimento, de proteção do aparelho locomotor.

A análise das forças pode ser realizada por meio de dinamometria, cinemetria, eletromiografia e antropometria.

Conceitos e convenções em relação à força

O conceito de força utilizado atualmente é o de que a força é um “Agente que produz, para ou modifica o movimento dos corpos”. Pode ser associada com compressão ou tração.

As forças são grandezas vetoriais, as quais possuem, ao mesmo tempo magnitude, direção e sentido. Graficamente, as forças vetoriais são representadas por uma seta.

Cinesiologia - Biomecânica

  • Comprimento da haste – magnitude (obedece a uma escala e indica a intensidade da força)
  • Posicionamento da haste – direção (linha de ação)
  • Ponta da seta – sentido
  • Cauda da seta – origem (ponto de aplicação da força)

Agora sabemos de onde vêm os conceitos e elementos que utilizamos na análise de forças. Começamos de forma bem básica, mas o conhecimento em biomecânica é igual à construção de uma casa, sem uma boa base, o resto desaba facilmente.

Qualquer dúvida, ou se deseja saber mais sobre análise vetorial de forças, composição e resolução vetorial, entre em contato que faremos o possível para responder todas as questões.