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BIOMECÂNICA DA AÇÃO MUSCULAR
EXCÊNTRICA NO ESPORTE
Prof. Dr. Guanis de Barros Vilela Junior
Considerações iniciais
EXCÊNTRICA CONCÊNTRICA ISOMÉTRICA
PP P
Fm
Fm
Fm
V = 0
V
V
Potência < 0 Potência > 0 Potência = 0
Considerações iniciais
 Calcular a real potência desenvolvida
durante a atividade esportiva é um desafio
metodológico na pesquisa biomecânica.
 Uma das maneiras mais confiáveis é
através da determinação da potência do
momento articular resultante (PMAR).
 A PMAR considera a cadeia muscular de
todos os músculos e tecidos passivos que
constituem a articulação, isto aumenta a
precisão na determinação da potência
desenvolvida.
Potência do Momento Articular Resultante
Fm
M
Fm
M
Fm
M
M => Momento articular
=> Velocidade angular
P = M x
P < 0 P > 0 P = 0
EXCÊNTRICA CONCÊNTRICA ISOMÉTRICA
Biomecânica do alongamento
 Durante o alongamento a força desenvolvida é maior (até 2
vezes) que a força isométrica máxima.
 Este aumento da força depende da velocidade de
alongamento.
 Tal aumento da força é consequência da sobrecarga nas
pontes cruzadas no complexo actina – miosina.
 As pontes cruzadas e as estruturas tendinosas formam os
Componentes Elásticos em Série (CES) e armazenam
energia adicional.
 A influência do alongamento na atividade muscular é maior
em velocidades lentas de contração
Biomecânica do alongamento
A energia metabólica despendida de
músculos esqueléticos é menor
durante o alongamento do músculo
ativado do que durante o encurtamento
ou em isometria. Isto, provavelmente, é
consequência da redução da taxa de
quebra de ATP durante o alongamento
de músculos ativos.
Em baixas velocidades de alongamento
esta taxa de degradação de ATP fica
até 4 vezes menor que quando em iso_
metria.
Dissipação de energia
 Durante a contração muscular excêntrica a
dissipação de energia é proporcional a energia
produzida.
 Em várias modalidades as forças de impacto
podem ser até 14 vezes maior que o peso do
atleta.
 A dissipação de energia é importante para que
os ângulos articulares sejam ótimos para a
desaceleração durante as atividades esportivas.
 Em alongamentos prolongados e com o
músculo aquecido, os tecidos comportam-se
hidraulicamente, dissipando assim energia.
Ação excêntrica no desempenho esportivo
Forçamuscular(kg)
Velocidade de contração (Cm/s)
Excêntrico Concêntrico
Forçamuscular(kg)
7 7
04 4
Fo
3131
21 21
39 39
Gráfico F x V para os
flexores do cotovelo
Quanto maior a V
maior é o momento (M)
P = M x
Os M excêntricos são
de 30 a 40% maiores
que os M concêntricos
Aumento da potência e do trabalho motor
 A potência pode ser aumentada através de três
mecanismos, são eles:
1) mudança na curva força – velocidade
2) energia aumentada no CES
3) reflexo de estiramento
 A potência articular positiva pode ser
significativamente aumentada nos movimentos
explosivos realizados imediatamente após o
alongamento (em relação às curvas F x V).
Economia e eficiência do trabalho
muscular positivo
A razão entre o trabalho mecânico positivo
realizado por unidade energia metabólica
gasta refere-se à economia do trabalho
positivo.
A eficiência (e) do trabalho positivo pode
ser calculada pela equação:
n
e =
p
E +( )
Onde:
p : é o trabalho total positivo
n
: é o trabalho negativo
E : é a energia química liberada dos músculos
Economia e eficiência do trabalho
muscular positivo (Et+; e)
 Pesquisas mostram que a Et+ é maior nos
movimentos em que o trabalho positivo é
realizado imediatamente após uma significativa
quantidade de alongamento.
 Por exemplo, corrida no plano e agachamento
possuem índices de economia maiores que os
referentes a corrida em subidas e ciclismo.
 O alongamento preliminar melhora a Et+ entre
35-53% na corrida e 27-34% no agachamento e
30-60% no salto.
Fadiga na ação muscular excêntrica
Existem dois tipos de fadiga decorrentes da atividade física:
Fadiga Metabólica:
está relacionada com a perda da eficiência na produção de ATP
Fadiga não-metabólica:
decorrente do elevado stress muscular, está associado com
a ruptura de estruturas musculares
A fadiga muscular é significativamente menor nas ações excêntricas
quando comparada com as ações concêntricas e isométricas, uma
vez que as excêntricas mobilizam menos fibras musculares.
Trabalho negativo nos esportes
 O trabalho negativo nos esportes pode ser
causado por forças externas (resistência do ar
ou da água) e/ou por forças desenvolvidas pelos
músculos e estruturas anatômicas passivas
(ligamentos, cartilagem, etc).
 No ciclismo com velocidade alta, natação, remo,
ciclismo ergométrico com alta resistência a
energia mecânica é dissipada principalmente
por forças externas.
 Nas modalidades com baixas velocidades e em
superfícies rígidas sem deslizamento a perda de
energia (trabalho negativo) é realizada
fundamentalmente pelos músculos.
Trabalho negativo nos esportes
Caminhada (~ 1,8 m/s)
A1-S: extensores do
tornozelo começam
a atuar excentricamente,
absorvendo energia entre
10 – 40% do ciclo do passo.
A2-S: extensores do
tornozelo geram energia
até o final da fase
de apoio (de 40 – 60%).
Trabalho negativo nos esportes
Caminhada (~1,8m/s)
0 – 60% fase de apoio
K0-S, K1-S, K2-S, K3-S:
onde os extensores do
joelho absorvem
energia durante o apoio
K4-S: na segunda fase
do balançoos flexores
do joelho desaceleram
a rotação anterior da
perna.
Trabalho negativo nos esportes
Caminhada (~1,8m/s)
H1-S: extensores do
quadril produzem
energia propulsora
nos 2/3 iniciais da
fase de apoio.
H2-S: flexores do
quadrildesaceleram
(antagonicamente)
a extensão do mesmo.
H3-S: flexores do
quadril produzem
energia propulsora
no final da fase de
apoio.
Trabalho negativo nos esportes
Caminhada (~1,8m/s) – considerações finais
• Aumentando a velocidade da caminhada aumentamos a quantidade de
trabalho positivo e negativo.
• Cerca de 90% do trabalho negativo total dos membros inferiores (planos:
sagital, transversal e frontal) é gerado no plano sagital.
• Variando a velocidade de caminhada de 1,4m/s para 3,3m/s, ocorre um
aumento significativo da potência negativa produzida pelos flexores do
tornozelo. Isto determina um aumento da pressão do compartimento tibial
anterior em até cinco vezes, desencadeando processo doloroso no local.
Trabalho negativo nos esportes
Descendo escadas
A maior parte do trabalho é
negativo ao descer escadas
A1: os extensores do tornozelo
absorvem energia ao receber o
peso corporal.
K1: os extensores do joelho
geram potência negativa
(absorvem energia) e assim
controlam o abaixamento.
Trabalho negativo nos esportes
Subindo escadas
K1 e k2: extensores do joelho
geram trabalho positivo e quase
nenhum trabalho negativo.
A2 e A3: extensores do torno_
zelo geram trabalho positivo
nos 65% iniciais do passo.
CPD: contato pé direito
RHE: retirada do halux esquerdo
CPE: contato pé esquerdo
RHD: retirada halux direito
Trabalho negativo nos esportes
Corrida – 3,83m/s
Durante a primeira metade do tempo
de apoio durante a corrida, o joelho e
o tornozelo absorvem energia.
Na segunda metade da fase de apoio
da corrida, o joelho e o tornozelo
geram energia
Na fase de balanço, os extensores do
joelho desaceleram a flexão do mesmo
na primeira metade do balanço.
Na segunda metade do balanço os
flexores do joelho desaceleram a
extensão do joelho
Os módulos dos trabalhos positivos e
negativos do joelho e tornozelo atestam
que sob o ponto de vista biomecânico a
corrida é mais eficiente.
Trabalho negativo nos esportes
Salto em distância – 7,2 m
75% do trabalho negativo da corrida para o salto em altura são feitos nas
articulações da perna de apoio e 14% nas articulações da perna de balanço
Os músculos extensores do joelho e do tornozelo absorvem energia durante a
primeira metade da fase de apoio e geram energia na última metade do apoio.
Músculos biarticulares podem transferir potência de articulações proximais
para articulações distais.
apoio
Salto em distância
Trabalho negativo nos esportes
Os valores máximos de potência do joelho e tornozelo são muito menores no
salto em altura quando comparados com os valores do salto em distância.
Na 1ª metade do apoio os extensores do quadril realizam trabalho positivo e
absorvem energia no final da mesma.
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Trabalho negativo nos esportes
Aterrissagem em superfícies duras e macias
Salto em superfície
dura: uma parte
significativa da
energia é dissipada
nas estruturas
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passivas.
Picos de potência
negativa são maiores
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  • 1. BIOMECÂNICA DA AÇÃO MUSCULAR EXCÊNTRICA NO ESPORTE Prof. Dr. Guanis de Barros Vilela Junior
  • 2. Considerações iniciais EXCÊNTRICA CONCÊNTRICA ISOMÉTRICA PP P Fm Fm Fm V = 0 V V Potência < 0 Potência > 0 Potência = 0
  • 3. Considerações iniciais  Calcular a real potência desenvolvida durante a atividade esportiva é um desafio metodológico na pesquisa biomecânica.  Uma das maneiras mais confiáveis é através da determinação da potência do momento articular resultante (PMAR).  A PMAR considera a cadeia muscular de todos os músculos e tecidos passivos que constituem a articulação, isto aumenta a precisão na determinação da potência desenvolvida.
  • 4. Potência do Momento Articular Resultante Fm M Fm M Fm M M => Momento articular => Velocidade angular P = M x P < 0 P > 0 P = 0 EXCÊNTRICA CONCÊNTRICA ISOMÉTRICA
  • 5. Biomecânica do alongamento  Durante o alongamento a força desenvolvida é maior (até 2 vezes) que a força isométrica máxima.  Este aumento da força depende da velocidade de alongamento.  Tal aumento da força é consequência da sobrecarga nas pontes cruzadas no complexo actina – miosina.  As pontes cruzadas e as estruturas tendinosas formam os Componentes Elásticos em Série (CES) e armazenam energia adicional.  A influência do alongamento na atividade muscular é maior em velocidades lentas de contração
  • 6. Biomecânica do alongamento A energia metabólica despendida de músculos esqueléticos é menor durante o alongamento do músculo ativado do que durante o encurtamento ou em isometria. Isto, provavelmente, é consequência da redução da taxa de quebra de ATP durante o alongamento de músculos ativos. Em baixas velocidades de alongamento esta taxa de degradação de ATP fica até 4 vezes menor que quando em iso_ metria.
  • 7. Dissipação de energia  Durante a contração muscular excêntrica a dissipação de energia é proporcional a energia produzida.  Em várias modalidades as forças de impacto podem ser até 14 vezes maior que o peso do atleta.  A dissipação de energia é importante para que os ângulos articulares sejam ótimos para a desaceleração durante as atividades esportivas.  Em alongamentos prolongados e com o músculo aquecido, os tecidos comportam-se hidraulicamente, dissipando assim energia.
  • 8. Ação excêntrica no desempenho esportivo Forçamuscular(kg) Velocidade de contração (Cm/s) Excêntrico Concêntrico Forçamuscular(kg) 7 7 04 4 Fo 3131 21 21 39 39 Gráfico F x V para os flexores do cotovelo Quanto maior a V maior é o momento (M) P = M x Os M excêntricos são de 30 a 40% maiores que os M concêntricos
  • 9. Aumento da potência e do trabalho motor  A potência pode ser aumentada através de três mecanismos, são eles: 1) mudança na curva força – velocidade 2) energia aumentada no CES 3) reflexo de estiramento  A potência articular positiva pode ser significativamente aumentada nos movimentos explosivos realizados imediatamente após o alongamento (em relação às curvas F x V).
  • 10. Economia e eficiência do trabalho muscular positivo A razão entre o trabalho mecânico positivo realizado por unidade energia metabólica gasta refere-se à economia do trabalho positivo. A eficiência (e) do trabalho positivo pode ser calculada pela equação: n e = p E +( ) Onde: p : é o trabalho total positivo n : é o trabalho negativo E : é a energia química liberada dos músculos
  • 11. Economia e eficiência do trabalho muscular positivo (Et+; e)  Pesquisas mostram que a Et+ é maior nos movimentos em que o trabalho positivo é realizado imediatamente após uma significativa quantidade de alongamento.  Por exemplo, corrida no plano e agachamento possuem índices de economia maiores que os referentes a corrida em subidas e ciclismo.  O alongamento preliminar melhora a Et+ entre 35-53% na corrida e 27-34% no agachamento e 30-60% no salto.
  • 12. Fadiga na ação muscular excêntrica Existem dois tipos de fadiga decorrentes da atividade física: Fadiga Metabólica: está relacionada com a perda da eficiência na produção de ATP Fadiga não-metabólica: decorrente do elevado stress muscular, está associado com a ruptura de estruturas musculares A fadiga muscular é significativamente menor nas ações excêntricas quando comparada com as ações concêntricas e isométricas, uma vez que as excêntricas mobilizam menos fibras musculares.
  • 13. Trabalho negativo nos esportes  O trabalho negativo nos esportes pode ser causado por forças externas (resistência do ar ou da água) e/ou por forças desenvolvidas pelos músculos e estruturas anatômicas passivas (ligamentos, cartilagem, etc).  No ciclismo com velocidade alta, natação, remo, ciclismo ergométrico com alta resistência a energia mecânica é dissipada principalmente por forças externas.  Nas modalidades com baixas velocidades e em superfícies rígidas sem deslizamento a perda de energia (trabalho negativo) é realizada fundamentalmente pelos músculos.
  • 14. Trabalho negativo nos esportes Caminhada (~ 1,8 m/s) A1-S: extensores do tornozelo começam a atuar excentricamente, absorvendo energia entre 10 – 40% do ciclo do passo. A2-S: extensores do tornozelo geram energia até o final da fase de apoio (de 40 – 60%).
  • 15. Trabalho negativo nos esportes Caminhada (~1,8m/s) 0 – 60% fase de apoio K0-S, K1-S, K2-S, K3-S: onde os extensores do joelho absorvem energia durante o apoio K4-S: na segunda fase do balançoos flexores do joelho desaceleram a rotação anterior da perna.
  • 16. Trabalho negativo nos esportes Caminhada (~1,8m/s) H1-S: extensores do quadril produzem energia propulsora nos 2/3 iniciais da fase de apoio. H2-S: flexores do quadrildesaceleram (antagonicamente) a extensão do mesmo. H3-S: flexores do quadril produzem energia propulsora no final da fase de apoio.
  • 17. Trabalho negativo nos esportes Caminhada (~1,8m/s) – considerações finais • Aumentando a velocidade da caminhada aumentamos a quantidade de trabalho positivo e negativo. • Cerca de 90% do trabalho negativo total dos membros inferiores (planos: sagital, transversal e frontal) é gerado no plano sagital. • Variando a velocidade de caminhada de 1,4m/s para 3,3m/s, ocorre um aumento significativo da potência negativa produzida pelos flexores do tornozelo. Isto determina um aumento da pressão do compartimento tibial anterior em até cinco vezes, desencadeando processo doloroso no local.
  • 18. Trabalho negativo nos esportes Descendo escadas A maior parte do trabalho é negativo ao descer escadas A1: os extensores do tornozelo absorvem energia ao receber o peso corporal. K1: os extensores do joelho geram potência negativa (absorvem energia) e assim controlam o abaixamento.
  • 19. Trabalho negativo nos esportes Subindo escadas K1 e k2: extensores do joelho geram trabalho positivo e quase nenhum trabalho negativo. A2 e A3: extensores do torno_ zelo geram trabalho positivo nos 65% iniciais do passo. CPD: contato pé direito RHE: retirada do halux esquerdo CPE: contato pé esquerdo RHD: retirada halux direito
  • 20. Trabalho negativo nos esportes Corrida – 3,83m/s Durante a primeira metade do tempo de apoio durante a corrida, o joelho e o tornozelo absorvem energia. Na segunda metade da fase de apoio da corrida, o joelho e o tornozelo geram energia Na fase de balanço, os extensores do joelho desaceleram a flexão do mesmo na primeira metade do balanço. Na segunda metade do balanço os flexores do joelho desaceleram a extensão do joelho Os módulos dos trabalhos positivos e negativos do joelho e tornozelo atestam que sob o ponto de vista biomecânico a corrida é mais eficiente.
  • 21. Trabalho negativo nos esportes Salto em distância – 7,2 m 75% do trabalho negativo da corrida para o salto em altura são feitos nas articulações da perna de apoio e 14% nas articulações da perna de balanço Os músculos extensores do joelho e do tornozelo absorvem energia durante a primeira metade da fase de apoio e geram energia na última metade do apoio. Músculos biarticulares podem transferir potência de articulações proximais para articulações distais. apoio Salto em distância
  • 22. Trabalho negativo nos esportes Os valores máximos de potência do joelho e tornozelo são muito menores no salto em altura quando comparados com os valores do salto em distância. Na 1ª metade do apoio os extensores do quadril realizam trabalho positivo e absorvem energia no final da mesma. apoio Salto em altura – 1,85 mSalto em altura
  • 23. Trabalho negativo nos esportes Aterrissagem em superfícies duras e macias Salto em superfície dura: uma parte significativa da energia é dissipada nas estruturas anatômicas passivas. Picos de potência negativa são maiores na aterrissagem dura.