ANÁLISE MECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO. Conceitos Pressão é definida como a força (F) distribuída ao longo de uma determinada área (A). p = F/A N/cm².

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1 Análise Mecânica do Movimento Humano ANÁLISE MECÂNICA DO MOVIMENTO HUMANO Cinemática Cinética Linear Angular Linear Angular Hamill e Knutzen (2008) Inércia resistência à ação ou à mudança, sendo adimensional. Massa é uma grandeza escalar e é a medida da quantidade de matéria que constitui um objeto, sendo geralmente expressa em quilogramas (kg). Inércia Massa. Conceitos Quando maior a massa de um objeto, maior será sua inércia. Todo corpo continua em seu estado de repouso, ou de movimento uniforme em linha reta força externas. Conceitos Pressão é definida como a força (F) distribuída ao longo de uma determinada área (A). p = F/A N/cm². Em um exercício na esteira a pressão arterial aumenta até certo ponto e depois se mantém constante. Porque isso ocorre? Um carro A tem os pneus com 165 mm de largura, enquanto um carro B apresenta 200 mm de largura dos pneus. Qual dos dois carros tem a maior probabilidade de atolar na areia? Impulso o movimento do corpo não depende apenas da magnitude da força aplicada, como também da duração de aplicação dessa força. I = F x t N.s

2 Força Força pode ser compreendida como uma tração ou uma impulsão agindo sobre um corpo. Força F = m x a 1N = 1 kg x 1m/s² Características da força: Magnitude quantidade de força aplicada. Direção vetor. Ponto de aplicação ponto especifico no qual a força é aplicada a um objeto (inserção). Linha de ação linha reta de comprimento infinito na direção de ação da força. Composição e Resolução de Forças Um vetor de força isolado pode ser calculado ou composto de modo a representar o efeito final de todas as forças no sistema. Composição e Resolução de Forças A resultante (efeito final), ela poder ser decomposta em seus componentes horizontal e vertical. Composição = resolução (resultante) Coplanares qualquer sistema de forças que atuam apenas num plano. Colineares quando os vetores de força atuam ao longo de apenas uma linha.

3 Velocidade da corrente FORÇA RESULTANTE Velocidade do nadador Velocidade resultante Primeira Lei: Lei da Inércia Todo corpo continua em seu estado de repouso, ou de movimento uniforme em linha reta, a menos que seja compelido a mudar esse estado por forças externas nele incidentes. LEIS DE NEWTON Para fazer com que um objeto se movimente, a inércia do objeto precisa ser superada. Velocidade= 0 repouso. F= 0, então v= 0. Para levantar um haltere de 70 kg do chão, preciso colocar um força superior a quanto?

4 Primeira Lei: Lei da Inércia Segunda Lei: Lei da Aceleração A mudança de movimento é proporcional a força incidente, e tal mudança ocorre na direção da linha reta na qual a força incidiu. Aceleração a taxa de variação da velocidade em função do tempo, ou dv/dt. F = m x a. Newton = kg-m/s². F = mdv/dt. Terceira Lei: Lei de Ação e Reação Terceira Lei: Lei de Ação e Reação Para toda ação há sempre uma reação igual e oposta; ou as ações mútuas de dois corpos atuantes um sobre o outro são sempre iguais e direcionadas para partes contrárias. F A em B = - F B em A Massas dos corpos influenciam no impacto da força. Uma pessoa que aterrissa de um salto exerce uma força sobre a Terra, e a Terra exerce uma força igual e oposta sobre a pessoa. No entanto, devido a massa da terra e do corpo serem diferentes, quem recebe mais impacto: a terra ou o corpo?

5 CG CM Como é calculado o peso corporal? CENTRO DE GRAVIDADE O vetor da força peso corporal tem origem num ponto conhecido como centro de gravidade, ou ponto em torno do qual todas as partículas do corpo estão uniformemente distribuídas centro de massa. Centro de gravidade refere-se apenas à direção vetorial. São usados como sinônimos, mas apresentam peculiaridades. Centro de massa ponto de equilíbrio. CG CM CG CM Centro de massa Ponto em torno do qual o somatório dos torques é igual a zero. T = 0

6 Onde é o CM? Onde é o CM? Estabilidade

7 CG CM Centro de Gravidade A localização do CG altera-se com a idade Força de não Contato TIPOS DE FORÇA Força da Gravidade A força da gravidade é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre os objetos que se atraem e proporcional ao produto de suas massas. F = Gm 1 m 2 /r² G = 9,81 m/s² ~10 m/s² Força Peso P = ma P = mg Massa corporal (kg) peso corporal (N) Ponto de aplicação centro de massa Linha de ação desde do centro de massa até o centro da Terra

8 Uma força de contato envolve ações de empuxo ou tração exercidas por um objeto em contato direto com outros objetos. A quantidade desse tipo de força é consideravelmente maior do que as forças de não contato. Força de reação do solo Força de reação articular Atrito Resistência de fluídos Força muscular Força elástica Força de Contato Terceira Lei de Newton Força de Contato Força de Reação do Solo O indivíduo empurra contra o solo com força e o solo empurra de volta contra o indivíduo com igual força na direção oposta. Essa força existe em qualquer superfície: areia, plano e etc. Força de Contato Força de Reação do Solo Força de Contato Atrito É uma força que atua paralelamente a interface de duas superfícies que estão em contato durante o movimento (ou durante o movimento iminente) de uma superfície ao se movimentar sobre a outra. F = ma

9 Força de Contato Atrito Força de Contato Atrito A medida que a magnitude da força aplicada aumenta, a magnitude da força de atrito contrária também aumenta até um ponto crítico atrito estático máximo. F AE = µ E N Uma fez que a caixa está em movimento, uma força de atrito constante contrária continua a atuar atrito cinético. F AC = µ C N Força de Contato Atrito Força de Contato Atrito Dois fatores determinam a magnitude da força de atrito estático máximo ou de atrito cinético em qualquer situação: Coeficiente de atrito µ Força de reação normal N Os fatores que influenciam o µ são a irregularidade e a rigidez das superfícies em contato e o tipo de interação molecular entre elas. Outras forças direcionadas verticalmente, afetam a magnitude da N, que sempre equivale à somatória vetorial de todas as forças que agem perpendicularmente sobre as superfícies de contato. Problema O coeficiente de atrito estático entre a bicicleta e a pista de corrida é de 0,18 e o coeficiente de atrito cinético é de 0,15. Um ciclista de 250 N está sentado na bicicleta de 200 N. Quanta força de pedal direcionada paralelamente a superfície horizontal é necessária para que a bicicleta inicie o movimento? Quanta força é necessária para que a bicicleta continue em movimento?

10 Não é possível exibir esta imagem no momento. Quanto MAIOR a interação MAIOR o valor de µ Excesso de atrito Redução de atrito Força de Contato Resistência dos Fluídos Força de Contato Força Muscular Tanto o ar (um gás) como a água (um líquido) são considerados fluídos. Um músculo pode gerar apenas uma capacidade força tensiva ou de tração e, portanto possui capacidade unidirecional. Corredor afetado pelo ar. Nadador afetado pela água. 90º pico de força.

11 Força de Contato Força Elástica Forças Atuantes Sobre um Sistema Extensibilidade e Elasticidade. Os tecidos (músculos, tendões e ligamentos) podem armazenar força ao serem alongados, de forma muito parecida como o que ocorre com um tira de borracha. Quando a força externa é removida, a força elástica pode retornar e, junto com a força muscular, contribui para força total de ação. Pré-alongamento. Forças Atuantes Sobre um Sistema TORQUE OU MOMENTO DE FORÇA

12 Torque Quando uma força provoca uma rotação, a rotação ocorre em torno de um ponto de pivô, e a linha de ação da força precisa atuar a distância do ponto pivô. Torque Torque ou momento da força é o produto da magnitude de uma força pela distância perpendicular desde a linha de ação força até o eixo de rotação. Torque não é uma força, mas meramente o efeito de uma força ao causar rotação. Tendência de uma força causar rotação em torno de um eixo específico. T = F x r F = Força (N) r = distância (m) entre da linha de ação da força até o eixo? r = distância ou braço de momento de força

13 Na prática O que vai ocorrer? Qual é o torque resultante? Na prática Baseado em dados hipotéticos calcule o torque resultante e estabeleça qual o movimento que o cotovelo irá fazer. A B Conceitos Alavanca é uma barra rígida que é girada em torno de um ponto fixo ou eixo (ponto de apoio). A alavanca consiste de uma força de resistência e uma força de esforço. Braço de resistência é a distância perpendicular desde a linha de ação da força de resistência até o ponto de apoio SISTEMA DE ALAVANCA Braço de esforço é a distância perpendicular desde a linha de ação da força de esforço até o ponto de apoio. VM= braço de esforço braço de resistência VM=1 VM<1 VM>1 Torque

14 O Segredo? 1. Encontrar o eixo 2. Encontrar o ponto de aplicação da força de esforço 3. Encontrar o ponto de aplicação da força de resistência Alavanca de 1ª Classe ou Interfixa A força de esforço e de resistência se em encontram em lados opostos do ponto de apoio. Vantagem mecânica pode ser igual a 1, maior que 1 e menor que 1. Exemplos: Co-contração? Alavanca de 2ª Classe ou Inter-resistente A força de esforço e de resistência atuam no mesmo lado do ponto de apoio, com a força de resistência localizada entre ponto de apoio e a força de esforço. Vantagem mecânica só pode ser maior que 1. Exemplos: Alavanca de 3ª Classe ou Interpotente A força de esforço e de resistência atuam no mesmo lado do ponto de apoio, no entanto, a força de esforço localiza-se entre ponto de apoio e a força de resistência. Vantagem mecânica só pode ser menor que 1. Exemplos: +Força +Velocidade +Presente nas articulações

15 Identifique o tipo de alavanca que o carrinho de mão representa. Qual tipo de alavanca? Calcule a força que um pedreiro tem que fazer para carregar 80 kg de pedra com a ajuda de um carrinho de mão que possui 1,80 m de comprimento. A distância entre o centro de gravidade do volume de pedra até o centro da roda do carrinho é 90 cm. A equação de equilíbrio de uma alavanca é: P x BP = R x BR Qual tipo de alavanca? Variações de Exercícios

16 Alterei o BR? Amplitude de Movimento Amplitude de Movimento: Torque? Tensão?

17 CONCLUSÃO Apesar de não ser medido no presente estudo, é provável que o uso de maiores cargas relativas para um agachamento restrito poderia produzir forças excessivas na altura dos quadris e região lombar. O agachamento deve incorporar técnicas que otimizam forças em todas as articulações envolvidas. Como tal, sugerimos que é conveniente permitir a frente o deslocamento dos joelhos passando dos dedos dos pés durante este exercício, para permitir o posicionamento adequado do tronco.

18 Se não compreendermos o uso das ALAVANCAS, algo pode dar errado: MAS EXCETO PELO ÓBVIO, O QUE DEU ERRADO? BF<BR DESVANTAGE M MECÂNICA