O documento apresenta os conceitos básicos de cinemática linear, descrevendo variáveis como deslocamento, velocidade e aceleração. Explica como essas variáveis são medidas e aplicadas na análise do movimento humano, com exemplos de estudos que analisaram a marcha e o ciclismo usando esses parâmetros cinemáticos.

1. Felipe P Carpes [email_address] www.ufsm.br/gepec/biomec Cinemática linear

2. Objetivos da aula Conceituar movimento linear, angular e geral Identificar e descrever referenciais, planos e eixos associados ao movimento Determinar variáveis cinemáticas lineares do movimento humano Identificar as variáveis cinemáticas do movimento humano através de exemplos selecionados

3. Formas de movimento Movimento – mudança de posição

4. O movimento ocorrerá em um determinado espaço e durante um determinado tempo

5. Movimento Linear translação Todos os pontos do corpo movendo-se a mesma distância ou direção, ao mesmo tempo Retilíneo Curvilíneo A diferença é que no curvilíneo a direção muda constantemente

6. Movimento Angular rotação Pontos movendo-se em linhas circulares ao redor de um eixo Eixo de rotação

7. Movimento Geral generalizado combinado rotação + translação

8. Sistemas mecânicos Representações do corpo para análises mecânicas determinada pelo avaliador de acordo com terminologias e convenções

9. Terminologia de referência Movimento humano combina características lineares e angulares Terminologia serve para unificar análises diferentes posturas tipos de movimento relações de posição Terminologia para análise do movimento de comparações e inter-relações de movimento articular Requer definições de posição anatômica de referência planos anatômicos de referência eixos anatômicos de referência

10. Posição de referência anatômica Corpo na posição ereta, pés ligeiramente afastados e os braços suspensos lateralmente, com as palmas das mãos voltadas para frente

11. Termos direcionais Superior : próximo à cabeça (cranial). Inferior : afastado da cabeça (caudal). Anterior : voltado para a frente do corpo (ventral). Posterior : voltado para trás do corpo (dorsal). Medial : próximo à linha média do corpo. Lateral : afastado da linha média do corpo. Proximal : próximo ao tronco. Distal : afastado do tronco.

12. Planos anatômicos de referência Três planos dividem o corpo em três dimensões. São planos imaginários de referência que dividem o corpo em metades da mesma massa ou peso.

13. Em um indivíduo na posição de referência anatômica a interseção dos três planos cardinais se dá no centro de gravidade do corpo. Estes planos imaginários de referência existem apenas em relação ao corpo humano. Se uma pessoa gira 45º à direita, os planos de referência também giram 45º à direita. Centro de Gravidade distribuição da massa corporal

14. Planos anatômicos de referência Movimentos Plano Sagital flexão extensão hiperextensão Flexão dorsal Flexão plantar

15. Planos anatômicos de referência Movimentos Plano Frontal elevação depressão

16. Planos anatômicos de referência Movimentos Plano Transverso

17. a - plano sagital b - plano frontal c - plano rotação movimento tridimensional

18. Sistemas espaciais de referência Úteis para descrição padronizada do movimento humano Sistema mais comumente utilizado é o sistema de coordenadas Cartesianas Pontos de interesse são posicionados de acordo com coordenadas numéricas atribuídas para x, y (e z) a partir de um referencial (,0,0,0) René Descartes (1596 – 1650) Filósofo matemático francês que inventou a geometria analítica

19. Coordenadas cartesianas para a articulação do quadril Sistemas espaciais de referência (0,0) X Y (x,y) = (3,7)

20. Coordenadas podem ser positivas ou negativas Sistemas espaciais de referência x y (0,0) x = + y = + x = - y = + x = - y = - x = + y = -

21. CINEMÁTICA Ramo da mecânica que estuda a geometria, o padrão ou a forma do movimento em relação ao tempo, sem se preocupar com suas causas. Enoka, 2000 Movimento em relação a um referencial. x y (0,0) x = + y = + x = - y = + x = - y = - x = + y = -

22. Cinemática Área da mecânica que trata da descrição de componentes de movimento espaciais e temporais Hamill & Knutzen. 1999 Cinemática linear Forma, padrão ou sequência de movimento em relação ao tempo “ aparência” do movimento Descrição espaço-temporal do movimento Hall, 2006

23. Cinemática – instrumentação biomecânica Como informações cinemáticas são adquiridas Atualmente – videografia Tecnologia prove mecanismos automatizados e em tempo real movimento – filmagem – digitalização – reconstrução – processamento - resultados

28. Exemplo Vídeo e reconstrução do movimento de escalada

31. Distância e deslocamento X1 X2

32. Cinemática linear da marcha Variáveis espaciais

33. Cinemática linear da marcha Variáveis temporais Médias do tempo da fase de apoio e fase de balanço relativo ao tempo do ciclo completo do andar.

34. Velocidade Velocidade linear Taxa de variação na posição Unidade: m/s Velocidade resultante Velocidade média Velocidade instantânea

35. Velocidade da corrente Velocidade do nadador Velocidade resultante

36. Velocidade média e instantânea

37. Aceleração Aceleração linear Taxa de variação na velocidade Unidade: m/s 2 Aceleração nula Aceleração positiva Aceleração negativa

38. ACELERAÇÃO pode ser positiva, negativa ou igual a zero, dependendo da direção do movimento e da mudança na velocidade Movimento em direção negativa Vel. aumentando Vel. diminuindo Aceleração negativa Aceleração positiva Movimento em direção positiva Vel. aumentando Vel. diminuindo Aceleração negativa Aceleração positiva

39. 100m rasos - Seul 1988 Estados Unidos Canadá Ben Johnson Carl Lewis X

40. posição (m) Ben Johnson Carl Lewis tempo (s)  tempo (s) tempo (s)  tempo (s) 0 0,00 0,00 10 1,83 1,83 1,89 1,89 20 2,87 1,04 2,96 1,07 30 3,80 0,93 3,90 0,94 40 4,66 0,86 4,79 0,89 50 5,50 0,84 5,65 0,86 60 6,33 0,83 6,48 0,83 70 7,17 0,84 7,33 0,85 80 8,02 0,85 8,18 0,85 90 8,89 0,87 9,04 0,86 100 9,79 0,90 9,92 0,88

41. Comparando a velocidade escalar média v = 100m 9,92s v = 100m 9,79s Ben Johnson Carl Lewis X v = 10,21m/s v = 10,08m/s

42. Média dos 50m iniciais dos 100m Ben Johnson Carl Lewis v = 9,09m/s v = 8,85m/s v = 50m 5,50s v = 50m 5,65s

43. Média dos 50m finais dos 100m Ben Johnson Carl Lewis v = 11,66m/s v = 11,71m/s v = 50m 4,29s v = 50m 4,27s

45. Johnson ganhou a competição nos 50m iniciais Até os 50m iniciais Johnson foi o mais rápido Entre 50 – 60m eles alcançaram suas velocidades máximas Após 60m ambos reduziram mas Johnson ficou mais lento principalmente nos 10m finais

46. MOVIMENTO DE PROJÉTEIS

47. Movimento de projéteis Queda livre Trajetória Distância determinada por: ângulo de lançamento velocidade de lançamento altura relativa

48. Depois que a bola é abandonada as ações humanas não podem afetar mais o curso

49. Corpo humano como um projétil Ângulo de lançamento

50. Movimento horizontal de um projétil A velocidade horizontal de um projétil é constante e seu movimento horizontal é constante Deslocamento horizontal constante

51. Movimento vertical de um projétil A velocidade vertical do projétil está constantemente reduzida, em 9,81m/s para cada segundo de vôo para cima e constantemente aumentada em 9,81m/s para cada segundo de vôo para baixo

52. GRAVIDADE Velocidade diminui Velocidade aumenta velocidade = 0

53. Ângulo de lançamento O ângulo de lançamento é particularmente importante na prática de arremessos

54. Ângulo perfeitamente vertical (90°)  trajetória vertical seguindo o mesmo caminho retilíneo para subir e para descer Ângulo obliquo (entre 0° e 90°)  trajetória parabólica Ângulo perfeitamente horizontal (0°)  trajetória igual à metade de uma parábola

55. Determina o comprimento ou tamanho da trajetória Velocidade de lançamento

56. Diferença entre altura de lançamento e a altura de aterragem Quando a velocidade de projeção é constante uma maior altura de projeção relativa equivale a um maior período de permanência no ar e a um maior deslocamento horizontal do projétil Altura relativa de lançamento

57. Aplicabilidade da cinemática linear Artigo RBB do movimento medio lateral do joelho Estudos com cinematica espaço-temporal na marcha e corrida

58. Rev Bras Biomec 7(13):55-61, 2006 Abordagem biomecânica da relação entre a cinemática, intensidade do exercício e dominância de membros em ciclistas PEDAL força movimento PEDAL força movimento

60. y x Δ S Δ S – Deslocamento linear no plano frontal Rev Bras Biomec, 2006

61. * Diferença estatisticamente significante entre membros (p<0.05) Ŧ Diferença estatisticamente significante entre intensidades (p<0.05) Intensidade do exercício (%VO 2 max) Preferido Não-preferido

62. Assimetrias na marcha de crianças – cinemática linear Médias do tempo da fase de apoio e fase de balanço relativo ao tempo do ciclo completo do andar (N=7).

63. Algumas variáveis lineares da cinemática do andar

64. Valores médios das variáveis espaciais e temporais - letras diferentes indicam diferença estatisticamente significativa entre os resultados. As variáveis temporais são expressas em porcentagem do ciclo e as espaciais em porcentagem da estatura (p<0,05) Cinemática linear – marcha de crianças Calçado 1 Calçado 2 Calçado 3

65. Análise frontal do andar Análise sagital do andar

66. REFERÊNCIAS HALL, S. J. Biomecânica básica . 4ª edição, Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2009 HAMILL, J.; KNUTZEN, K.M. Bases biomecânicas do movimento humano . 2ª edição, Manole, 2008 ENOKA, R. M. Bases neuromecânicas da cinesiologia. 2ª edição, Barueri, SP: Manole, 2000 CARPES et al. Assimetrias na marcha de crianças obesas . Revista Brasileira de Biomecânica, submetido CARPES et al. Abordagem biomecânica das relações entre a cinemática, intensidade do exercício e dominância de membros em ciclistas. Revista Brasileira de Biomecânica , v.7, 55-61, 2006 LINK et al. Efeitos de diferentes declividades de solado sobre variáveis selecionadas no andar de crianças. Revista Brasileira de Biomecânica , v.10, 5-10, 2005