- Introdução
- Aplicação
- Princípios da Biomecânica
- Forças e Torques
- As Leis do Movimento de Newton
- Momentum
- Centro de Gravidade
- Balanço
- Biomecânica correta
- Biomecânica de membros inferiores
- Biomecânica do pé e tornozelo
- Q Ângulo
- Biomecânica da marcha
- Biomecânica do membro superior
- Ritmo escapulohumeral
- Biomecânica específica do esporte
- Biomecânica de marcha
- Ciclismo Biomecânico
- Baseball Pitching Biomechanics
- Biomecânica do tênis
Introdução
Biomecânica no desporto incorpora uma análise detalhada dos movimentos desportivos de forma a minimizar o risco de lesões e melhorar o desempenho desportivo. A biomecânica do esporte e do exercício engloba a área da ciência preocupada com a análise da mecânica do movimento humano. Ela se refere à descrição, análise detalhada e avaliação do movimento humano durante as atividades esportivas. A mecânica é um ramo da física que se preocupa com a descrição do movimento/movimento e como as forças criam movimento/movimento. Em outras palavras, a biomecânica do esporte é a ciência de explicar como e por que o corpo humano se move da forma como ele se move. No esporte e no exercício, essa definição é muitas vezes estendida para considerar também a interação entre o praticante e seu equipamento e ambiente. A biomecânica é tradicionalmente dividida nas áreas da cinemática que é um ramo da mecânica que lida com a geometria do movimento dos objetos, incluindo deslocamento, velocidade e aceleração, sem levar em conta as forças que produzem o movimento enquanto a cinética é o estudo das relações entre o sistema de forças que atua sobre um corpo e as mudanças que ele produz no movimento corporal. Em termos disso, há considerações esqueléticas, musculares e neurológicas que também precisamos considerar ao descrever a biomecânica.
Aplicação
De acordo com Knudson, o desempenho do movimento humano pode ser melhorado de muitas maneiras, uma vez que o movimento eficaz abrange fatores anatômicos, habilidades neuromusculares, capacidades fisiológicas e habilidades psicológicas/cognitivas. A biomecânica é essencialmente a ciência da técnica do movimento e como tal tende a ser mais utilizada nos esportes onde a técnica é um fator dominante do que a estrutura física ou capacidades fisiológicas. A seguir estão algumas das áreas onde a biomecânica é aplicada, seja para apoiar o desempenho dos atletas, seja para resolver problemas no esporte ou no exercício:
- A identificação da técnica ideal para melhorar o desempenho desportivo
- A análise da carga corporal para determinar o método mais seguro para realizar um determinado desporto ou tarefa de exercício físico
- A avaliação do recrutamento e carga muscular
- A análise do desporto e equipamento de exercício físico, por exemplo sapatos, superfícies e raquetes.
Biomecânica é utilizada para tentar melhorar o desempenho ou reduzir o risco de lesões no desporto e nas tarefas de exercício examinadas.
Princípios da Biomecânica
É importante conhecer vários termos e princípios biomecânicos ao examinar o papel da biomecânica no esporte e no exercício.
Forças e Torques
Uma força é simplesmente um empurrar ou puxar e altera o movimento de um segmento do corpo ou a raquete. O movimento é criado e modificado pelas ações das forças (principalmente forças musculares, mas também por forças externas do ambiente). Quando a força gira um segmento de corpo ou a raquete, este efeito é chamado de torque ou momento de força. Exemplo – Os músculos criam um torque para girar os segmentos do corpo em todas as pancadas de tênis. Na ação de serviço a rotação interna do antebraço, tão importante para a potência do serviço, é o resultado de um torque de rotação interna na articulação do ombro causado por ações musculares (latissimus dorsi e partes do peitoral maior e deltóide). Para girar um segmento com mais potência, um jogador geralmente aplicaria mais força muscular.
As Leis do Movimento de Newton
As Três Leis do Movimento de Newton explicam como as forças criam movimento no desporto. Estas leis são geralmente referidas como as Leis da Inércia, Aceleração e Reação.
- Lei da Inércia – A Primeira Lei da Inércia de Newton afirma que os objetos tendem a resistir a mudanças em seu estado de movimento. Um objeto em movimento tenderá a permanecer em movimento e um objeto em repouso tenderá a permanecer em repouso, a menos que seja agido por uma força. Exemplo – O corpo de um jogador a correr rapidamente pelo campo tenderá a querer manter esse movimento, a menos que forças musculares possam superar essa inércia ou um patinador a deslizar no gelo continuará a deslizar com a mesma velocidade e na mesma direcção, a menos que a acção de uma força externa.
- Lei da Aceleração – A Segunda Lei de Newton explica precisamente quanto movimento uma força cria. A aceleração (tendência de um objeto a mudar de velocidade ou direção) que um objeto experimenta é proporcional ao tamanho da força e inversamente proporcional à massa do objeto (F = ma). Exemplo – Quando uma bola é lançada, chutada, ou golpeada com um implemento, ela tende a viajar na direção da linha de ação da força aplicada. Da mesma forma, quanto maior a quantidade de força aplicada, maior a velocidade que a bola tem. Se um jogador melhora a força das pernas através do treino mantendo a mesma massa corporal, terá uma maior capacidade de acelerar o corpo usando as pernas, resultando em melhor agilidade e velocidade. Isto também está relacionado com a capacidade de rodar segmentos, como mencionado acima.
- Lei da Reacção – A Terceira Lei estabelece que para cada acção (força) existe uma força de reacção igual e oposta. Isto significa que as forças não agem sozinhas, mas ocorrem em pares iguais e opostos entre os corpos que interagem. Exemplo – A força criada pelas pernas “empurrando” contra o solo resulta em forças de reação no solo em que o solo “empurra para trás” e permite ao jogador se mover através da quadra (Como a Terra é muito mais maciça que o jogador, o jogador acelera e se move rapidamente, enquanto a Terra realmente não acelera ou se move de forma alguma). Esta acção-reacção também ocorre no impacto com a bola, uma vez que a força aplicada à bola é igualada com uma força igual e oposta aplicada à raquete/corpo.
Momentum
A Segunda Lei de Newton também está relacionada com o momento variável, que é o produto da velocidade e massa de um objecto. O momento é essencialmente a quantidade de movimento que um objeto possui. Momentum pode ser transferido de um objeto para outro. Existem diferentes tipos de momento, cada um com um impacto diferente no esporte.
Momento linear
Momento linear é o momento em linha recta, por exemplo, o momento linear é criado à medida que o atleta desce em linha recta os 100m em linha recta na pista.
Momento angular
Momento angular é o momento rotacional e é criado pelas rotações dos vários segmentos do corpo, por exemplo, a posição aberta para a frente utiliza um momento angular significativo. O tremendo aumento no uso do momento angular nas pancadas no solo e nos serviços tem tido um impacto significativo no jogo de ténis. Uma das principais razões para o aumento da potência do jogo hoje em dia é a incorporação do momento angular nas tacadas no solo e nas técnicas de saque. No ténis, o momento angular desenvolvido pela acção coordenada dos segmentos do corpo transfere-se para o momento linear da raquete no impacto.
Centro de Gravidade
O Centro de Gravidade (COG) é um ponto imaginário em torno do qual o peso do corpo é distribuído uniformemente. O centro de gravidade do corpo humano pode mudar consideravelmente porque os segmentos do corpo podem mover as suas massas com rotações articulares. Este conceito é fundamental para compreender o equilíbrio e a estabilidade e como a gravidade afeta as técnicas esportivas.
A direção da força da gravidade através do corpo é para baixo, em direção ao centro da terra e através do COG. Esta linha de gravidade é importante para entender e visualizar ao determinar a capacidade de uma pessoa de manter o equilíbrio com sucesso. Quando a linha de gravidade cai fora da Base de Apoio (BOS), então uma reação é necessária para manter o equilíbrio.
O centro de gravidade de uma raquete de squash é um processo muito mais simples e normalmente pode ser encontrado identificando o ponto onde a raquete se equilibra no seu dedo ou outro objecto estreito.
Balanço
Balanço é a capacidade de um jogador controlar o seu equilíbrio ou estabilidade. Você precisa ter uma boa compreensão tanto do equilíbrio estático quanto do dinâmico:
Equilíbrio estático
A capacidade de controlar o corpo enquanto o corpo está estacionário. É a habilidade de manter o corpo em alguma postura fixa. Equilíbrio estático é a habilidade de manter a estabilidade postural e orientação com centro de massa sobre a base de apoio e o corpo em repouso.
Equilíbrio Dinâmico
A capacidade de controlar o corpo durante o movimento. A definição da estabilidade dinâmica postural é mais desafiadora, o equilíbrio dinâmico é a capacidade de transferir a projecção vertical do centro de gravidade em torno da base de apoio. O equilíbrio dinâmico é a capacidade de manter a estabilidade e orientação postural com centro de massa sobre a base de apoio enquanto as partes do corpo estão em movimento.
Biomecânica correta
Como mencionado acima, a biomecânica correta proporciona movimento eficiente e pode reduzir o risco de lesão. No esporte, é sempre bom considerar a biomecânica anormal ou defeituosa como uma possível causa de lesão. Esta biomecânica anormal pode ser devida a anormalidades anatômicas ou funcionais. Anormalidades anatômicas, como discrepâncias no comprimento das pernas, não podem ser alteradas, mas os efeitos secundários podem ser abordados, como o acúmulo de um sapato ou ortopedia, por exemplo. As anormalidades funcionais que podem ocorrer podem ser desequilíbrios musculares após um longo período de imobilização.
Na biomecânica os diferentes planos de movimento e eixos são frequentemente referidos. Dê uma olhada neste vídeo, para refrescar sua memória.
A técnica incorreta pode causar biomecânica anormal que pode levar a lesões. Abaixo estão alguns exemplos da relação entre a técnica defeituosa e as lesões associadas.
Sportar | Técnica | Injúrio |
---|---|---|
Cricket | Acção mista de bowling | Fractura de tensão interarticulares |
Ténis | Punho com acção excessiva com a mão traseira | Tendinopatia tendinosa do cotovelo |
Nadar | Rotação externa reduzida do ombro | Tendinopatia do manguito rotador |
Correr | Inclinação pélvica anterior | Lesão no tendão do tendão do braço |
Reduzir | Mudança do lado da proa para o curso lado | Fracturas por tensão da borda |
Ballet | Volta de membros inferiores | Fracturas por tensão da borda |
Biomecânica de membros inferiores
Como humanos, A ambulação é a nossa principal forma de movimento, ou seja, caminhamos de pé e dependemos muito das nossas pernas para nos mover. A forma como o pé bate no chão e a pancada no efeito que isto tem nos membros inferiores até ao joelho, ancas, pélvis e costas baixas em particular, tornou-se um assunto de muito debate e controvérsia nos últimos anos.
Biomecânica de membros inferiores refere-se a uma complexa interacção entre as articulações, músculos e sistema nervoso que resulta num certo padrão de movimento, frequentemente referido como “alinhamento”. Grande parte do debate centra-se no que é considerado “normal” e no que é considerado “anormal” em termos biomecânicos, bem como na medida em que devemos intervir no caso de achados anormais serem encontrados na avaliação. Esta secção examina a biomecânica da extremidade inferior em particular a anatomia e biomecânica do pé e tornozelo, o impacto do ângulo Q na mecânica do quadril e joelho e finalmente as implicações disto na marcha.
Biomecânica do pé e tornozelo
O pé e tornozelo formam um sistema complexo que consiste em 26 ossos, 33 articulações e mais de 100 músculos, tendões e ligamentos. Funciona como uma estrutura rígida para suportar o peso e também pode funcionar como uma estrutura flexível para se adaptar a terrenos irregulares. O pé e o tornozelo proporcionam várias funções importantes que incluem: suportar o peso corporal, proporcionar equilíbrio, absorção de choques, transferir forças de reacção ao solo, compensar o desalinhamento proximal e substituir a função da mão em indivíduos com amputação/parálise das extremidades superiores, todas elas fundamentais quando envolvidas em qualquer exercício ou desporto que envolva os membros inferiores. Esta página examina em detalhe a biomecânica do pé e tornozelo e o seu papel na locomoção. Ir para a página
Q Ângulo
A compreensão das características anatómicas e biomecânicas normais da articulação patelofemoral é essencial para qualquer avaliação da função do joelho. O ângulo Q formado pelo vetor para a tração combinada do músculo quadríceps femoral e do tendão patelar, é importante devido à tração lateral que exerce sobre a patela.
A direção e magnitude da força produzida pelo músculo quadríceps tem grande influência na biomecânica da articulação patelofemoral. A linha de força exercida pelo quadríceps é lateral à linha articular principalmente devido à grande área transversal e ao potencial de força do vasto lateralis. Como existe uma associação entre a patologia patelofemoral e o rastreamento lateral excessivo da patela, avaliar a linha lateral global de tração do quadríceps em relação à patela é uma medida clínica significativa. Tal medida é referida como o ângulo Quadríceps ou ângulo Q. Foi inicialmente descrita por Brattstrom. Vá para a página
Biomecânica da marcha
Sandra J. Shultz descreve a marcha como: “…o modo de alguém deambular ou de locomoção, envolve o corpo total. A velocidade da marcha determina a contribuição de cada segmento do corpo. A velocidade normal de marcha envolve principalmente as extremidades inferiores, com os braços e o tronco fornecendo estabilidade e equilíbrio. Quanto mais rápida for a velocidade, mais o corpo depende das extremidades superiores e do tronco para a propulsão, bem como para o equilíbrio e estabilidade. As pernas continuam a fazer o maior trabalho à medida que as articulações produzem maiores amplitudes de movimento através de maiores respostas musculares. No sistema bípede, as três articulações principais da parte inferior do corpo e da pélvis trabalham uma com a outra à medida que os músculos e o impulso movem o corpo para a frente. O grau em que o centro de gravidade do corpo se move durante a translação para a frente define a eficiência. O centro do corpo move-se de um lado para o outro e para cima e para baixo durante a marcha”. A marcha bípede é uma característica importante dos humanos. Esta página apresentará informações sobre as diferentes fases do ciclo de marcha e funções importantes do pé durante a marcha. Vá para a página
Biomecânica do membro superior
Biomecânica correcta é tão importante nas actividades dos membros superiores como nas actividades dos membros inferiores. As capacidades do membro superior são variadas e impressionantes. Com a mesma estrutura anatómica básica do braço, antebraço, mão e dedos, os Pitchers da liga principal de basebol lançam bolas rápidas a 40 m/s, os nadadores atravessam o Canal da Mancha, os ginastas fazem a cruz de ferro, e os boxers olímpicos em classes de peso que vão desde o flyweight ao superweight mostraram um alcance de 447 a 1.066 libras de pico de força de perfuração.
A estrutura da extremidade superior é composta pela cintura do ombro e o membro superior. A cintura do ombro é composta pela escápula e clavícula, e o membro superior é composto pelo braço, antebraço, punho, mão e dedos. No entanto, uma cadeia cinemática estende-se desde a coluna cervical e torácica superior até à ponta dos dedos. Só quando determinados segmentos múltiplos são completamente fixos é que estas partes podem funcionar independentemente em funções mecânicas.
Esta secção revê as estruturas anatómicas que permitem estes diferentes tipos de movimento e examina a biomecânica ou formas de cooperação dos músculos para alcançar a diversidade de movimentos de que a extremidade superior é capaz.
Ritmo escapulohumeral
Ritmo escapulohumeral (também chamado de ritmo glenoumeral) é a interação cinemática entre a escápula e o úmero, publicado pela primeira vez pelo Codman na década de 1930. Esta interação é importante para a função ótima do ombro. Quando há uma mudança da posição normal da escápula em relação ao úmero, isto pode causar uma disfunção do ritmo escapulo-umeral. A mudança da posição normal também é chamada de discinesia escapular. Vários estudos sobre o mecanismo da articulação do ombro que tentaram descrever a capacidade de movimento global do ombro referem-se a essa descrição, Você pode avaliar o ombro para ver se a função está correta e explicar as complexas interações entre os componentes envolvidos na colocação da mão no espaço? Vá para a página
Biomecânica específica do esporte
Biomecânica de marcha
Correr é semelhante à marcha em termos de atividade locomotora. No entanto, existem diferenças fundamentais. Ter a capacidade de andar não significa que o indivíduo tenha a capacidade de correr. Existem algumas diferenças entre o ciclo de marcha e de corrida – o ciclo de marcha é um terço mais longo no tempo, a força de reacção ao solo é menor no ciclo de marcha (por isso a carga é menor), e a velocidade é muito maior. Em corrida, há também apenas uma fase de postura enquanto em passo há duas. A absorção de choques é também muito maior em comparação com a marcha. Isto explica porque os corredores têm mais lesões por sobrecarga.
A corrida é necessária:
>
- Grande equilíbrio
- Grande força muscular
- Grande amplitude de movimento articular Vá à página
Ciclismo Biomecânico
Ciclismo foi inicialmente inventado pelo Barão Carl von Drais em 1817, mas não como nós o conhecemos. Esta era uma máquina que inicialmente tinha duas rodas que estavam ligadas por uma tábua de madeira com um leme para a direcção. Ela envolvia pessoas correndo ao longo do chão enquanto se sentavam; dando-lhes o nome de uma ‘máquina em funcionamento’ (em todos os sentidos) ou um velocipede. Isto era usado apenas pela população masculina na altura da invenção. O velocipede fez então um enorme desenvolvimento de design nos anos 1860, na fábrica Michaux em Paris. Eles acrescentaram à roda dianteira braços de leaver que eram impulsionados por pedais nos pés. Esta foi a primeira bicicleta convencional, e desde então e até os dias atuais a bicicleta fez grandes avanços tecnológicos e de design.
Uma pesquisa em 2014 estimou que mais de 43% da população do Reino Unido tem ou tem acesso a uma bicicleta e 8% da população com 5 ou mais anos de idade pedalou 3 ou mais vezes por semana. Com um número tão grande de pessoas pedalando, seja profissional, recreativo ou para deslocar-se, aumenta a chance de desenvolver uma lesão, então é hora de entender a biomecânica do ciclismo. Vá para a página
Baseball Pitching Biomechanics
Baseball pitching é um dos movimentos atléticos mais intensamente estudados. Embora o foco tenha sido mais no movimento dos ombros, o movimento de todo o corpo é necessário para realizar o lançamento de beisebol. O arremesso também é considerado um dos movimentos humanos mais rápidos realizados, e a velocidade máxima de rotação interna umeral atinge cerca de 7000 a 7500o/segundo. Vá para a página
Biomecânica do tênis
Biomecânica do tênis é uma tarefa muito complexa. Considere bater uma bola de ténis. Primeiro, o atleta precisa de ver a bola a sair da raquete do seu adversário. Depois, em ordem, eles têm que julgar a velocidade, o giro, a trajetória e, o mais importante, a direção da bola de tênis. O jogador então precisa ajustar rapidamente a posição do corpo para se mover em torno da bola. Enquanto o jogador se prepara para bater a bola, o corpo está em movimento, a bola está a mover-se tanto no sentido linear como no sentido de rotação, se houver spin na bola, e a raquete também está em movimento. O jogador deve coordenar todos esses movimentos em aproximadamente meio segundo para que eles atinjam a bola tão perto do centro da raquete a fim de produzir o giro desejado, velocidade e direção para o retorno da bola. Um erro em qualquer um destes movimentos pode criar um erro.
A Federação Internacional de Ténis (ITF) fornece recursos detalhados sobre biomecânica do ténis incluindo uma série de apresentações abaixo.
Biomecânica do Ténis: Uma Introdução
Princípios Biomecânicos do Servir no Ténis
Biomecânica do Forehand Stroke
Estes artigos fornecem alguma informação mais detalhada sobre Biomecânica do Servir e do Ground Stroke e também analisam as implicações para o treino de força e reabilitação.
Biomecânica do Atletismo do Ténis em Relação à Velocidade da Esfera e Lesões da Junta do Membro Superior
Biomecânica do Atletismo do Ténis: Implicações para o treino de força
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