Biomecânica do Tecido Muscular

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1 Biomecânica do Tecido Muscular Ricardo Martins de Souza 2013 Biomecânica do Tecido Muscular 1

2 Unidade Motora Na coordenação da contração de todas as fibras é feita através de um subdivisão em unidades funcionais as Unidades Motoras (UM); A UM consiste de um nervo motor (alfa), com seu corpo nervoso e núcleo localizado na matéria cinza da medula espinhal e forma um longo axônio até os músculos, onde se ramifica e inerva muitas fibras. Fatores Determinantes da Força Muscular Número de UM Recrutadas; Frequência dos Disparos; Número de Sarcômeros em Paralelo; Número de Fibras em Paralelo; Força Normalizada: Força / Área Sec. Transversal 2

3 Frequência dos Disparos Tipo IIb Tipo I Tipo IIa Tipo IIb (KOMI, 1992) NÚMERO DE FIBRAS Tipos de Fibras Musculares Fibras IIb Fibras IIa Fibras I INTENSIDADE 3

4 Capacidade de Resistência à Fadiga Coordenação Inter e Intramuscular 4

5 Fatores Determinantes da Força Muscular Força Muscular Extensores de Joelho Área de Secção Transversa (cm 2 ) Homens Mulheres 100 Diferenças Anatômicas; % Gordura Intramuscular; % Tecido Conjuntivo; Adaptações Neurais aos Exercícios 5

6 Relação Comprimento- Tensão Relação Contração- Tensão 6

7 Relação Força- Velocidade Descreve a relação entre a força máxima em comprimento ótimo (o comprimento no qual o músculo pode exercer sua força isométrica máxima) e a v e l o c i d a d e correspondente de encurtamento muscular; Força Relação Força-Velocidade (Contração Concêntrica) Tipo I (Lenta) Tipo II (Rápido) Velocidade Músculo Longo vs. Músculo Calibroso 7

8 Adaptações no Comprimento-Tensão Herzog et al. (1991): a relação força-velocidade pode ser adaptada para permitir uma maximização do desempenho; As propriedades do reto da coxa de ciclistas e fundistas se adaptam de acordo com as exigências diárias do treinamento; Implicações: a não especificidade do treinamento pode ter um efeito de treinamento concorrente; Força Força Ciclistas Comprimento Fundistas Força Comprimento (Sarcômero) Comprimento Componentes Elásticos em Série e em Paralelo TCI FT CEP CES Golgi FT TC ± F CC TCE FT: Fascículos do Tendão; TCI: Tecido Conjuntivo Intramuscular; TCE: Tecido Conjuntivo Extra; CEP: Componente Elástico Paralelo; CES: Componente Elástico em Série; CC: Componente Contrátil; TC: Tendão Comum; 8

9 Componentes Elásticos em Série e em Paralelo Retardo Eletromecânico Quando um músculo é estimulado, ocorre um retardo de tempo antes do início da tensão; Tempo necessário para que o componente contrátil possa alongar o CES; Durante este período a frouxidão muscular é eliminada; Varia de 20 a 100 ms; Fibras de CR tem REM mais curtos; Indivíduos altamente treinados tem REM mais curtos; Crianças tem REM mais longos. 9

10 Contramovimento Movimento inicial na direção oposta àquela do movimento (salto vertical, arremesso); Quando se realiza uma contração concêntrica sem préestiramento, a fase inicial deve retira a frouxidão do CES, que requer energia; O contramovimento realiza um ciclo estira-encurta; Efeito da Temperatura O aumento da temperatura: Melhora de transmissão nervosa (freqüência do estímulo); Melhora a atividade enzimática (eficiência da contração muscular); Relação Força-Velocidade em Função da Temperatura Aquecido Frio Melhora a elasticidade do colágeno (extensibilidade do músculo); Um menor número de UM são necessárias para sustentar uma determinada carga; Força Benefícios: aumenta a força muscular, potência e resistência; Velocidade 10

11 Cargas Mecânicas e Deformações Deformação elástica: rápida deformação do material, o qual apresenta capacidade do voltar ao seu estado original após a remoção da carga aplicada. Deformação plástica: deformação lenta e gradativa do material, as deformações são permanentes; cargas aplicadas ultrapassam o limite elástico do material. Yield point: limite elástico; Deformação plástica e elástica; Failure point: rompimento total Energia armazenada; Módulo de elasticidade: inclinação da curva Cargas Mecânicas e Deformações Stress: relação carga externa aplicada com a secção transversal da estrutura; Strain: deformação desenvolvida no interior da estrutura em decorrência de cargas externas aplicadas (distensão); Módulo de Elasticidade ou Módulos de Young: stress/strain, representando a rigidez do material; 11

12 Módulo de Elasticidade A inclinação da curva stress-strain de um material é conhecida como modulo de elasticidade ou modulo de Young (E) e mede a rigidez de um material; Stress é o produto do modulo de elasticidade pelo strain do material. Inclinação da curva; Dureza do material E = Δσ ( stress) Δε ( strain) Stress Grande rigidez- osso Rigidez moderada Cartilagem Pouca rigidez tendão Strain Viscoelasticidade Característica dos materiais que possuem propriedades fluidas e sólidas; Sólidos: deformação apenas enquanto a força externa é aplicada; Fluidos: a deformação ou deformação residual permanece após remoção da carga; Creep: se um tecido viscoelástico é mantido sobre um mesmo stress, ele será gradualmente alongando; Sólido Viscoelástico sólido Viscoelástico fluido 12

13 Histerese Histerese: caracterizada como um fenômeno pelo qual há uma perda de energia quando um material é submetido a um ciclo de carga/ descarga, a qual pode ser quantificada pela área formada pelas de curvas de carregamento e descarregamento. Deformações Plásticas e Elásticas A predominante do tipo de deformação dos biomateriais está associada a magnitude e/ou a duração das forças aplicadas. 13

14 Relação entre Estresse e Deformação 14