M4_Doc_Apoio_FundamentosMecânicaAnáliseMovimento.pptx

Agrupamento de Escolas Templários Curso Profissional de Desporto

FUNDAMENTOS DE MECÂNICA PARA ANÁLISE DO MOVIMENTO

INDICE . D4_Quadro Resumo D5_Conceito de MECÂNICA D6_BIOMECÂNICA (Conceito e objetivos) D16_Sub-ramos da BIOMECÂNICA:CINÉTICA E CINEMÁTICA D17_CINÉTICA DO MOVIMENTO D19_Conceito DE MOVIMENTO. TIPOS de Movimento D33_Leis de Newton na Biomecânica D36_CINEMÁTICA D39__CONCEITO DE CORPO ARTICULADO E CENTRO DE MASSA D44_MÉTODOS E EQUIPAMENTOS utilizados na Biomecânica

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

Biomecância – Conceitos básicos -

CINÉTICA Estudo das forças causadoras ou resultantes do movimento (relaciona-se com a quantificação/cálculo das forças)

CINEMÁTICA Estudo do movimento considerando a posição e orientação do corpo no espaço e no tempo (relaciona-se com a qualidade/padrão do Movimento)

Sistemas sem movimento, em que a aceleração é zeroSistemas de velocidade constante

DINÂMICA Estudo dos corpos/sistemas em movimento, nos quais a aceleração está presente

ESTÁTICA Estudo dos sistemas que estão em estado de movimento constante

MECÂNICA Ramo da física que envolve a análise das ações de forças no estudo de aspetos anatómicos e funcionais de organismos

BIOMECÂNICA Estudo da estrutura e da função dos sistemas biológicos, utilizando os métodos da mecânica

A AÇÃO MOTORA só existe respeitando as Leis da Física – (Mecânica)

• Conceito de MECÂNICA (o que é):
• Seção/ramo da Física que tem como objetivo estudar:
• a relação entre forças produzidas num corpo sem realizar movimento (Estática);
• a descrição do movimento (Cinemática) :
• a compreensão das causas/forças que atuam no corpo para produzirem esse movimento (Dinâmica e Cinética)

• É fundamental compreender os conhecimentos fundamentais de mecânica para compreendermos a produção do movimento humano nas suas diferentes vertentes.

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

BIOMECÂNICA

• O QUE É?

É a aplicação dos métodos da mecânica, no estudo da estrutura e da função dos sistemas biológicos (orgânicos, anatómicos e fisiológicos). É uma área que se ocupa em descrever e perceber como atuam as forças dentro e fora do sistema biológico

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

BIOMECÂNICA QUAL O SEU OBJETIVO? Estudar o movimento humano, utilizando basicamente 2 Sub-ramos FUNDAMENTAIS: 1 – A CINEMÁTICA – Estudo do movimento considerando a posição e orientação dos segmentos corporais, no espaço e no tempo 2 – A CINÉTICA: Estudo das forças que atuam sobre o corpo, para produzirem movimento .

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

BIOMECÂNICA QUAL O SEU OBJETIVO? Estudar o movimento humano, utilizando basicamente 2 Sub-ramos FUNDAMENTAIS: 1 – A CINEMÁTICA – Estudo do movimento considerando a posição e orientação dos segmentos corporais, no espaço e no tempo 2 – A CINÉTICA: Estudo das forças que atuam sobre o corpo, para produzirem movimento .

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

BIOMECÂNICA

• QUAL A SUA IMPORTÂNCIA NO ESTUDO DO MOVIMENTO?

É através da aplicação dos seus conhecimentos e instrumentos de análise que é possível detetar erros ou alterar a forma como se realiza o movimento, melhorando a execução (ação motora) ou diminuindo o risco de lesão.

• QUAIS AS TÉCNICAS UTILIZADAS?

Para a análise BIOMECÂNICA, utilizam-se as técnicas de:

• Dinamometria (para análise das forças externas e pressão);
• Antropometria ( medições corporais),
• Cinemetria (posição e orientação dos segmentos corporais)
• Eletromiografia (análise da atividade elétrica dos músculos)

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

1ºPassar da observação qualitativa, (análise cinemática), para a observação quantitativa (análise cinética)

Porquê estudar Biomecânica?Através dela podemos:

CINEMÁTICA

CINÉTICA

• 2º Quantificar o nível de adaptação mecânica necessária para responder adequadamente à concretização de uma técnica desportiva.

• 3º Acrescentar dados objetivos para o diagnóstico “geral” de uma determinada técnica desportiva, constituindo um meio complementar de diagnóstico.

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

1 – Desenvolver/melhorar o desempenho do executante 2 – Desenvolver equipamentos 3 - Desenvolver/melhorar o treino 4 - Desenvolver mecanismos de prevenção de Lesões

Objetivos da Biomecânica no Desporto

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

1 – DESENVOLVER/MELHORAR O DESEMPENHO DO EXECUTANTE:

• Corrigir as ações do executante
• Descobrir um modo mais eficiente para o executante concretizar um determinado gesto ou técnica
• Descobrir novas adaptações mecânicas

Objetivos da Biomecânica no Desporto

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

2 – DESENVOLVER EQUIPAMENTOS

• Criação de novos equipamentos desportivos, para uma prática mais segura e com a obtenção de melhores resultados.

• Os equipamentos adaptam-se de forma a optimizarem o desempenho e serem mais eficientes (sapatos, fatos, etc.).

Objetivos da Biomecânica no Desporto

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

3 – DESENVOLVER/MELHORAR O TREINO

• A Biomecânica sempre foi instrumento preponderante e líder nas adaptações do Treino Desportivo.
• As alterações mecanicamente mais eficientes são um contributo para uma melhor eficiência do gesto motor. (realização do mesmo gesto, com menos gasto energético. Melhor transfer entre as energias fisiológica e mecânica)

Objetivos da Biomecânica no Desporto

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

4 – DESENVOLVER MECANISMOS DE PREVENÇÃO DE LESÕES, através :

• Do aperfeiçoamento do design dos equipamentos (do executante e do exterior), que contribui para a melhoria da transmissão e /ou da absorção de forças, minimizando o risco de traumatismos no executante (melhoria dos sapatos, pisos, etc.)

• Da análise quantitativa personalizada, que permite:
• detetar os pontos fracos do atleta e adaptar o treino especificamente aos aspetos morfológicos do executante (constituição corporal) e mecânicos da execução .
• detetar os pontos fortes do atleta e melhorar os aspetos ao nível da eficiência, ou seja, melhorar o consumo energético, sem diminuir a eficiência mecânica correspondente.

Objetivos da Biomecânica no Desporto

• CINÉTICA : Estudo das forças que atuam sobre o corpo, para produzirem movimento (relaciona-se com a quantificação/cálculo das forças)
• CINEMÁTICA: Estudo do movimento considerando a posição e orientação do corpo no espaço e no tempo (relaciona-se com a qualidade/padrão do Movimento)

SUB-ramos DA BIOMECÂNICA

CINÉTICA do Movimento Relaciona-se sempre com as Forças associadas ao movimento A energia cinética é a quantidade de FORÇA necessária para modificar a velocidade de um corpo e determina-se a partir da sua massa (Unidade: kg) e da aceleração (m/s-2) a que o corpo se desloca. (distância/tempo)

• ESSAS FORÇAS PODEM SER:

INTERNAS - força da contração muscular (relaciona-se com a ação dos ossos, músculos , articulações e tendões) EXTERNAS - força da gravidade, o atrito provocado pelo corpo ou equipamentos, etc)

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

CINÉTICA do Movimento

• ESSAS FORÇAS PODEM SER UTILIZADAS EM

AÇÕES ESTÁTICAS OU DINÂMICAS

• Manter posições (ação estática).
• Vencer resistências (ação dinâmica concêntrica).
• Contrariar resistências (ação dinâmica excêntrica).

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

CINÉTICA do Movimento

CONCEITO DE MOVIMENTO

• É o processo de alterar a posição de um corpo ou de um objeto em relação a um determinado referencial.

UNIDADES DO MOVIMENTO

• As três unidades fundamentais da mecânica do sistema internacional de unidades são:
• O METRO (m) – utilizado para avaliar distâncias.
• O QUILOGRAMA (Kg) – para quantificar a massa.
• O SEGUNDO (s) – para medir o tempo.

Por exemplo, a unidade utilizada para quantificar a VELOCIDADE deve ser então metro por segundo. (m/s)

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

Conceitos associados ao Movimento:

• A velocidade instantânea, é a velocidade registada num determinado momento. Para a calcularmos, é necessário obter o registo de todas as posições assumidas pelo corpo ao longo do movimento, isto é, obter a trajetória do corpo num determinado intervalo de tempo.
• A velocidade média corresponde à rapidez com que, em média, um corpo muda de posição. É calculada dividindo a distância percorrida, pelo tempo gasto.
• O deslocamento corresponde à distância em linha reta entre as posições final e inicial do corpo e pode não demonstrar toda a trajetória realizada. (visto poder haver mudanças de direção).

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

Conceitos associados ao Movimento:

• O TEMPO é um fator determinante para calcular a velocidade e a aceleração.

Como é medido?

• O cronómetro manual ou eletrónico (instrumentos simples) é suficiente para avaliar a diferença entre os participantes numa prova de corrida de média ou longa duração, embora, em competições de velocidade, seja necessário, recorrer à fotografia da chegada (photo-finnish – FOTOMETRIA - técnica sofisticada).
• NA BIOMECÂNICA É USADA A ANÁLISE DO TEMPO EM VÍDEO, sendo usadas diversas aplicações informáticas. A aplicação kinovea é das mais utilizadas.

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

Conceitos associados ao Movimento:

• O TEMPO é um fator determinante para calcular a velocidade e a aceleração.

Como é medido?

• O cronómetro manual ou eletrónico (instrumentos simples) é suficiente para avaliar a diferença entre os participantes numa prova de corrida de média ou longa duração, embora, em competições de velocidade, seja necessário, recorrer à fotografia da chegada (photo-finnish – FOTOMETRIA - técnica sofisticada).
• NA BIOMECÂNICA É USADA A ANÁLISE DO TEMPO EM VÍDEO, sendo usadas diversas aplicações informáticas. A aplicação kinovea é das mais utilizadas.

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

CINÉTICA do Movimento

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

TIPOS DE MOVIMENTOS 1 - MOVIMENTO LINEAR 2 - MOVIMENTO ANGULAR MOVIMENTO GENERALIZADO

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

TIPOS DE MOVIMENTOS MOVIMENTO LINEAR Movimento unidirecional. Todas as partes do corpo movem-se ao longo de uma linha, na mesma direção e com a mesma velocidade .

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

TIPOS DE MOVIMENTOS MOVIMENTO LINEAR Movimento unidirecional. Todas as partes do corpo movem-se ao longo de uma linha, na mesma direção e com a mesma velocidade .

MOVIMENTO LINEAR Divide-se em RETILÍNEO e CURVILÍNEO

• MOVIMENTO RETILÍNEO - movimento realizado ao longo de uma linha reta e é também UNIFORME. No movimento retilíneo uniforme o tempo é proporcional ao espaço percorrido

- Uniformemente ACELERADO: a velocidade AUMENTA ao longo da linha do tempo - Uniformemente RETARDADO: a velocidade DIMINUI ao longo da linha do tempo EX. CORRIDA DE 100M - No INÍCIO da corrida o movimento é RETIlÍNEO e Uniformemente ACELERADO, no final Uniformemente RETARDADO.

• MOVIMENTO CURVILÍNEO - movimento ao longo de uma linha curva

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

MOVIMENTO LINEAR

• PODE SER AINDA:
• MOVIMENTO ESTÁTICO_ Movimento línear com velocidade constante ou aceleração zero.
• MOVIMENTO DINÂMICO - Movimento línear com velocidade variável ou aceleração diferente de zero.

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

MOVIMENTO LINEAR (RETILÍNEO)_ EXEMPLO/tarefa:

• Realização de um percurso de 100m, por um atleta, na pista de corrida.
• Se a corrida de 100m durar 10s, podemos dizer que:
• A velocidade média da corrida foi de 10m/s .
• A velocidade em quilómetros por hora ??

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

MOVIMENTO LÍNEAR (CURVILÍNEO) ONDE ESTÁ PRESENTE:

• Na componente vertical de um corpo em trajetória aérea:
• Saltos de ginástica artística.
• Saltos no atletismo.
• Percurso de um engenho – lançamento do peso.

A ação da gravidade atua sobre todos os corpos à superfície da Terra e, por isso, os corpos não podem permanecer eternamente em trajetória aérea. Assim, desde que conhecidas as condições iniciais de saída (posição inicial, velocidade inicial e ângulo inicial de saída), é possível determinar com precisão todas as posições do corpo ao longo da fase aérea, bem como a posição final do corpo.

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

Cálculo da posição final da bola no pontapé de baliza.

MOVIMENTO CURVILÍNEO_ EXEMPLO:

• Num pontapé de baliza, se a bola sair a 10km/h com uma inclinação de 20º, utilizando cálculos, é possível calcular todas as posições da bola (tabela abaixo).

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

O movimento realizado faz variar a posição dos segmentos corporais tendo como ponto fixo um eixo de rotação externo (barra).

O movimento realizado faz variar a posição dos segmentos corporais tendo como ponto fixo as articulações (eixos de rotação interna – Centro Massa).

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

2 - MOVIMENTO ANGULAR Movimento de rotação de um corpo, em torno de um eixo. (Ex: No caso dos segmentos corporais, o eixo corresponde à articulação onde o segmento se desloca.

APARELHO, manual, utilizado para MEDIR ÂNGULOS: Goniómetro ou Transferidor. APLICAÇÃO PARA ANÁLISE biomecânica do movimento em VÍDEO: kinovea (www.kinovea.org/)

MOVIMENTOS ANGULARES:

1. – Ângulo relativo do joelho
2. - Ângulo absoluto do joelho em relação à horizontal

MOVIMENTO ANGULAR

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

Movimento unidirecional

O movimento realizado tendo como ponto fixo o eixos de rotação interna.

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

TIPOS DE MOVIMENTOS MOVIMENTO GENERALIZADO Movimento LINEAR+ANGULAR

• O efeito das forças CINÉTICAS no movimento, é estudado

através das Leis de Newton Elas referem que, todos os movimentos podem ser explicados através de equações matemáticas. Manipulando as variáveis das diferentes equações podemos melhorar os movimentos realizados.

Fundamentos de Mecânica para Análise do MovimentoCINÉTICA DO MOVIMENTO

LEIS DE NEWTON APLICADAS À BIOMECÂNICA

• Para haver movimento, segundo a 1ª LEI DE NEWTON, (PRINCÍPIO DA INÉRCIA) é preciso vencer a resistência que o corpo (massa) oferece à alteração do seu estado cinético (repouso ou movimento).
• A não ser que alguma força atue sobre o corpo, este:
• Se estiver em repouso (velocidade igual a zero), irá permanecer em repouso.
• Se estiver em movimento (velocidade diferente de zero) vai continuar em movimento.
• Este é o conceito de INÉRCIA, ou seja, a resistência que qualquer corpo oferece à alteração do seu estado de movimento.

Fundamentos de Mecânica para Análise do MovimentoCINÉTICA DO MOVIMENTO

• A 2ª LEI DE NEWTON (LEI DA FORÇA OU PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA DINÂMICA) diz-nos que a variação da quantidade de movimento ao longo do tempo é igual à Força aplicada ao corpo.
• Se a velocidade desse corpo variar ao longo do tempo, significa que existem forças a atuar nesse corpo, o que permite assumir que qualquer movimento de um corpo é resultado de uma força
• Então consegue-se definir que a Força = massa (peso) x aceleração
• Sendo a massa constante, constata-se que quanto maior a aceleração, maior é a força produzida. EXEMPLO: o Impacto do corpo na água, num salto feito de uma prancha de 10m, é superior, ao impacto provocado por um salto feito de uma prancha de 1m.

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento -CINÉTICA do movimento

A 3ª LEI DE NEWTON - LEI DA AÇÃO-REAÇÃO (interação entre 2 corpos).

• A força exercida sobre um corpo (ação) é igual à força exercida sobre outro (reação), mas com sentido contrário.
• Newton designou por “reação” a resposta à ação realizada.

EXEMPLO:

• Quando um atleta faz força contra o solo na corrida:
• É de esperar uma força de intensidade igual mas em sentido contrário, que acelera (impulsiona) o atleta para a frente na direção da corrida.

Fundamentos de Mecânica para Análise do MovimentoCINÉTICA do movimento

SUB-ramo da BIOMECÂNICA: CINEMÁTICA

• É o estudo do movimento considerando a orientação do corpo no espaço e no tempo, feito através da análise das posições, velocidades e acelerações do corpo.

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

Variação da DISTÂNCIA+ALTURA

TRIDIMENSIONAL

BIDIMENSIONAL

UNIDIMENSIONAL

Movimento bidimensional + a rotação sobre um eixo interno ou externo)

Apenas há a variação da DISTÂNCIA

Tipos de movimentos na CINEMÁTICA_

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

Movimento bidimensional + a rotação sobre um eixo (interno ou externo)

Variação da DISTÂNCIA+ALTURA

TRIDIMENSIONAL

BIDIMENSIONAL

UNIDIMENSIONAL

Variação da DISTÂNCIA

CINEMÁTICA_ exemplos

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

Conceito de CORPO ARTICULADO

CORPO ARTICULADO E CENTRO DE MASSA:

• Para ser possível aplicar os conhecimentos da Biomecânica no corpo humano é necessário transformar o corpo num conjunto de elementos mais simples.
• A representação do aparelho locomotor como corpo articulado permite simplificar os movimentos realizados e descrever com rigor a posição, velocidade e aceleração de cada um dos segmentos ou da totalidade do corpo, respetivamente.

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

A figura representa os segmentos rígidos: cabeça, tronco, braços, antebraços, mãos, coxas, pernas e pés + o CM da totalidade do corpo.

CORPO ARTICULADO E CENTRO DE MASSA

• Os corpos rígidos são articulados entre si de uma forma simples (dobradiças) em locais que representam as articulações do corpo.
• A partir da informação do Centro de Massa (CM) de cada segmento e utilizando equações próprias, consegue-se chegar ao CM da totalidade do corpo.

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

Posição dos centros de massa de cada segmento, de cada membro (inferior e superior) e da totalidade do corpo

CORPO ARTICULADO E CENTRO DE MASSA

• Exemplo do golo de pontapé de bicicleta do Cristiano Ronaldo, pelo Real Madrid contra a Juventus.

Fundamentos de Mecânica para Análise do Movimento

Métodos e Equipamentos utilizados pela BIOMECÂNICA na análise do movimento (Cinesiologia)

MÉTODOS DE MEDIÇÃO BIOMECÂNICA utilizados na análise do movimento

• CINEMETRIA

Metodologia que se destina à obtenção de variáveis para a análise de posições, movimentos ou orientações no espaço

• DINAMÓMETRIA

Permite a quantificação da força realizada pela compressão de um objeto

• ELETROMIOGRAFIA

Registo elétrico da atividade muscular) Monitorização do registo elétrico dos musculos para recolha de informação acerca da atividade muscular

• ANTROPOMETRIA

Estuda as medidas e dimensões das diversas partes do corpo humano

• CINEMETRIA (obtenção de variáveis para a análise de posições, movimentos ou orientações no espaço)
• DINAMÓMETRIA (forças externas e distribuição de pressão)
• ELETROMIOGRAFIA (registo elétrico da atividade muscular)
• ANTROPOMETRIA (medições para obtenção de parâmetros corporais)

MÉTODOS DE MEDIÇÃO BIOMECÂNICA - utilizados na análise do movimento

DINAMÓMETRIO

DINAMÓMETRIA

ELETROMIOGRAFIA

MÉTODOS de MEDIÇÃO BIOMECÂNICA

ANTROPOMETRIA

Análise cinética – Vídeo

Análise cinemática

Fotometria

CINEMETRIA

MÉTODOS DE MEDIÇÃO BIOMECÂNICA

Análise cinética – Vídeo _ kiveo

ANÁLISE DO TEMPO EM VÍDEO_ aplicação kinovea.com

MÉTODOS DE MEDIÇÃO BIOMECÂNICA

Instrumentos/Equipamentos simples

- fotografia - conta Kilómetros - goniómetro - fita métrica - cronómetro - podómetro - video

https://youtu.be/NS88q4Uqjc8 18’_Conceitos básicos da Biomecânica

https://youtu.be/x-88rQqMeXk 1’ a 6’_O que é a Biomecânica_Cinética_Cinemática e Cinesiologia)

https://youtu.be/PLxocSBcCs8 8’ O que é a Biomecânica_Planos e eixos _5’ Cinética e Cinemática)

Biomecância – Conceitos básicos

CONSULTA E EXPLORAÇÃO DA APLICAÇÃO: www.kinovea.org/

• CONSULTA para elaboração do trabalho:
• https://youtu.be/ctjSRrD-RSg TUTORIAL
• https://youtu.be/m_sLlM3SuQg_ 4’30 marcha
• https://youtu.be/lKSqlcA8Cl8 Kinovea exemplo1 análise corrida

https://youtu.be/38F53m8e2Uo Kinovea exemplo2 análise corrida

• https://youtu.be/IuM7RQjYCTk. Kinovea exemplo3 análise corrida
• https://youtu.be/20wOlps_Nj0 BASIC 1 - Linhas e Circulos -5’
• https://youtu.be/aWctZu7_xq4 BASIC 2_MEDIÇÃO DE ÂNGULOS – 2’
• https://youtu.be/guPA-yLmxKg variação angular em Português