Este documento discute os conceitos de análise mecânica estática e dinâmica aplicados ao movimento articular. Apresenta exemplos de cálculos estáticos para determinar forças desconhecidas em equilíbrio e discute conceitos como torque, potência muscular, trabalho e energia. Também aborda a análise dinâmica da flexão e extensão do joelho.

1. Felipe P Carpes [email_address] www.ufsm.br/gepec/biomec Tipos de análises mecânicas

2. Objetivos da aula Definir e conduzir uma análise estática sobre um movimento articular simples Compreender o conceito de estabilidade Definir e conduzir uma análise dinâmica sobre um movimento articular simples Discutir o conceito de potência muscular Definir a relação impulso-momento e trabalho-energia Discutir os conceitos de trabalho interno e externo

3. Cinemática descreve o movimento Cinética envolve as forças que causam o movimento Cinética causa, cinemática o produto relação causa e efeito Relação entre cinética e cinemática – tipos de análises mecânicas O efeito de uma força num instante de tempo O efeito de uma força aplicada durante um período de tempo O efeito de uma força aplicada por uma distância

4. Efeitos de uma força num instante de tempo a = 0 Estática a ≠ 0 Dinâmica

5. Análise estática

6. Análise estática F3 F1 F2 W F1 = 100 N F2 = 212,13 N W = 50 N F3 = ?

7. Análise estática F3 F1 F2 W 30º 45º y x

8. Análise estática F3 F1 F2 W F1y F1x F2x F2y

9. Análise estática F1x = F1.cos30 F1y = F1.sen30 = 100N.cos30 = 100N.sen30 = 86,6N = 50,0N F2x = F2.cos45 F2y = F2.sen45 = 212,13N.cos45 = 212,13N.sen45 = 150N = 150N

10. Análise estática F1x = F1.cos30 F1y = F1.sen30 F1 + F2 + F3 + W = 0 = 100N.cos30 = 100N.sen30 = 86,6N = 50,0N F2x = F2.cos45 F2y = F2.sen45 = 212,13N.cos45 = 212,13N.sen45 = 150N = 150N

11. Análise estática Fx = 0 F3x – F1x – F2x = 0 Fy = 0 F3y + F1y – F2y – P = 0

12. Análise estática Fx = 0 F3x – F1x – F2x = 0 F3x – 86,6M – 150N = 0 F3x = 236,6N Fy = 0 F3y + F1y – F2y – P = 0 F3y = - 50N + 150N + 50N F3y = 150N

13. Análise estática F3 F1 F2 W F3y F3x F3 = 280N Todas as forças estão atuando em um mesmo ponto com resultante nula (= 0) Nessa situação, não haverá translação do sistema

14. Fg Fh Facl Fpcl Fpt Ftf Facl – força tensiva do lca Fg – força exercida pelo Gastrocnêmios Fh – força exercida pelos isquiotibiais Fpt – força tensiva do tendão patelar Fpcl - força tensiva do lcp Ftf – força compressiva devido ao contato tibiofemoral

15. Quanto torque é gerado Quando forças não são concorrentes? Não coincidem em um mesmo ponto de aplicação e assim causam rotação. Para o equilíbrio, o somatório das rotações também deve ser igual a zero logo , o somatório dos torques deve ser igual a zero

16. A = 670N B = 541N 2,3 m 2,85 m TA = 670N.2,4m TA = 1541N.m TA = TB TB = 541N.2,85m TB = 1541N.m

17. Análise estática Sendo: Peso do antebraço = 45N CM do antebraço distante 15cm do eixo de rotação do cotovelo Peso do altere = 420N Distância de 40cm do haltere até o eixo de rotação do cotovelo Distância da inserção do bíceps até o eixo de rotação = 5cm Qual o torque muscular necessário para manter o sistema em equilíbrio ?

18. Equilíbrio Estático, Estabilidade e Equilíbrio corporal Se o CG é projetado fora da base de suporte Cria-se um momento angular

19. Vantagem e desvantagem da instabilidade

20. Princípios da estabilidade Base de apoio Altura Massa

21. Análise dinâmica Flexão

22. Análise da extensão do joelho

23. Data from Escamila, Fleisig, Zheng, et al., 1998. Ângulo (rad) Ângulo (rad) Forças durante a extensão do joelho no agachamento e na extensão sentado 3 rad = extensão máxima LCP

24. Potência muscular M = momento muscular total ω = velocidade articular angular Potência positiva = trabalho positivo ou concêntrico Potência negativa = trabalho negativo ou excêntrico Sinal negativo – divergência entre a ação muscular e a ação externa

25. Redrawn from Putnam, 1983. Linha = torque joelho

26. Efeito de uma força aplicada por um tempo

27. P = 10N W = 15N Fm = ? R = ? a = 15cm b = 35cm c = 45cm θ = 15°

28. Atividade Prática Cálculo do torque extensor do joelho em duas situações diferentes Usar notas da aula de cinética angular para pesos relativos e raios proximais Data entrega – 27/11/2009 Grupos

29. Referências HALL SJ. Biomecânica básica . 4ª edição, Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2009 HAMILL J; KNUTZEN KM. Bases biomecânicas do movimento humano . 2ª edição, Manole, 2008 ENOKA RM. Bases neuromecânicas da cinesiologia. 2ª edição, São Paulo: Manole, 2000