Bases Mecânicas e a Cinética do Movimento

Mecânica é o ramo da física que mede o movimento dos objetos e explica as causas desse movimento. Medição do movimento tridimensional de um golfista fornece uma descrição precisa cinemática do balanço do golfe. A representação da orientação dos principais segmentos da perna e a força resultante aplicada pelo pé ao pedal de uma bicicleta de exercício representam a cinética, ou as forças que causam o movimento humano.

O conhecimento da mecânica dos movimentos do exercício permite que os profissionais que estudam o movimento humano a compreendam esses movimentos, desenvolvam exercícios específicos de treinamento e mudem a técnica de movimento para melhorar o desempenho. Além disso, as atividades laboratoriais relacionadas exploram análises qualitativas e quantitativas de variáveis mecânicas importantes na compreensão do movimento humano.

Caro(a) aluno(a), até agora na nossa disciplina, aprendemos que a cinemática ou as descrições do movimento poderiam ser usadas para fornecer informações para melhorar o movimento humano. Vamos agora resumir as importantes leis da cinética que mostram como as forças superam a inércia e como outras forças criam movimento humano.

Estudar as causas do movimento linear é o ramo da mecânica conhecido como cinética linear. Identificar as causas do movimento pode ser o tipo mais útil de informação mecânica para determinar quais mudanças potenciais poderiam ser usadas para melhorar o movimento humano.

Leis da cinética

A cinética linear fornece maneiras precisas de documentar as causas do movimento linear de todos os objetos. As leis específicas e as variáveis mecânicas que um biomecânico escolherá para analisar as causas do movimento linear muitas vezes dependem da natureza do movimento.

Quando efeitos instantâneos são de interesse, as Leis de Newton são mais relevantes. Ao estudar movimentos em intervalos de tempo é de interesse a relação Impulso-Momento. Outra causa para estudar as causas do movimento concentra-se na distância percorrida no movimento e usa a relação trabalho-energia.

Leis de movimento de Newton

Indiscutivelmente, algumas das mais importantes descobertas da mecânica são as três leis do movimento desenvolvidas pelo inglês Isaac Newton. Newton é famoso por muitas influentes descobertas científicas, incluindo desenvolvimentos em cálculo, a Lei da Gravitação Universal e as Leis do Movimento.

A importância de suas leis pode ser superenfatizada em nosso contexto, pois essas leis são as chaves para entender como o movimento humano ocorre. A publicação dessas leis em seu livro de 1686 sobre “Princípios Matemáticos da Filosofia Natural” marcou uma das raras ocasiões de avanço científico. Milhares de anos de domínio das visões mecânicas incorretas do filósofo grego Aristóteles foram anuladas para sempre.

Primeira Lei de Newton e Primeiras Impressões

A primeira lei de Newton chama-se Lei da Inércia porque descreve uma propriedade-chave da matéria relacionada ao movimento. Newton afirmou que todos os objetos têm a propriedade inerente de resistir a uma mudança em seu estado de movimento.

Sua primeira lei é geralmente declarada assim: objetos tendem a permanecer em repouso ou em movimento uniforme a menos que sejam exercidos por uma força desequilibrada. Um jogador sentado e “aquecendo o banco” tem tanta inércia quanto um colega de equipe de igual massa correndo a uma velocidade constante na quadra.

É de vital importância que os profissionais da cinesiologia reconheçam o efeito da inércia e a primeira lei de Newton sobre a técnica do movimento. A medida linear de inércia é de massa e tem unidades de kg no sistema SI e slugs no sistema inglês.

Nesta unidade, você vai ver de forma inicial o fascinante mundo da cinética e demonstrará como nossas primeiras impressões de como as coisas funcionam a partir da observação casual são bem compreendidas e demonstradas usando álgebra simples, com apenas algumas variáveis.

O estudo da biomecânica pode ser difícil, no entanto, porque as leis da mecânica são muitas vezes contraintuitivas para a maioria das pessoas. Isso ocorre porque as observações de todos os erros estão incorretas. Entender a cinética, como a primeira lei de Newton, é simples e difícil: simples, porque existem apenas algumas leis físicas que governam todo o movimento humano, e essas leis podem ser facilmente levadas a suposições incorretas sobre a natureza do mundo e movimento.

O estado natural dos objetos em movimento é desacelerar, certo? Errado! O estado natural do movimento é continuar o que está fazendo! A primeira lei de Newton mostra que os objetos tendem a resistir a mudanças no movimento, e que as coisas parecem apenas desacelerar naturalmente porque forças como atrito e resistência do ar ou da água tendem a desacelerar o movimento de um objeto.

A maioria dos objetos ao nosso redor parece em repouso, então não há algo natural em estar aparentemente imóvel? A resposta é sim, se o objeto estiver inicialmente em repouso! O mesmo objeto em movimento linear tem a mesma tendência natural ou inercial para se manter em movimento.

Em resumo, a massa (e, consequentemente, sua inércia linear) de um objeto é a mesma, seja ela imóvel ou em movimento. Nós também vivemos em um mundo onde a maioria das pessoas considera a pressão atmosférica como certa. Elas estão cientes de que ventos fortes podem criar forças muito grandes, mas não acreditam que em ar parado pode haver centenas de quilos de força em ambos os lados da janela de uma casa (ou de uma pessoa) devido à pressão da atmosfera ao nosso redor.

A verdadeira natureza da mecânica em nosso mundo muitas vezes se torna mais aparente sob condições extremas. A pressão do mar de ar em que vivemos se torna real quando uma casa explode ou implode de um tornado que passa, ou um sistema meteorológico em movimento rápido traz uma mudança na pressão que faz o joelho lesionado da pessoa doer.

As pessoas interessadas em mergulho precisam estar bem informadas sobre as diferenças de pressão e o tempo dessas mudanças quando mergulham. Portanto, a observação casual pode muitas vezes levar a suposições incorretas sobre as leis da mecânica. Nós igualamos forças com objetos em contato ou uma colisão entre dois objetos. No entanto, vivemos nossas vidas exercitando nossos músculos contra a força consistente da gravidade, uma força que age a uma certa distância, quer estejamos tocando o chão ou não.

Nós também tendemos a equacionar a velocidade (velocidade e direção) de um objeto com a força que o fez. Nesta unidade da disciplina, veremos que as forças que atuam em um objeto não precisam estar agindo na direção do movimento resultante do objeto. É a pessoa habilidosa que cria forças musculares para combinar precisamente com forças externas para equilibrar uma bicicleta ou lançar a bola na direção correta.

A observação visual casual também tem muitos exemplos de ilusões perceptivas sobre as realidades físicas do nosso mundo. Nosso cérebro trabalha com nossos olhos para nos dar uma imagem mental de objetos físicos no mundo, de modo que a maioria das pessoas rotineiramente confunde essa imagem mental construída com o objeto real.

A cor dos objetos é também uma ilusão baseada nos comprimentos de onda da luz que são refletidos da superfície de um objeto. Então, e quanto ao toque? A solidez dos objetos também é uma ilusão perceptual, porque a grande maioria do volume nos átomos é o espaço "vazio".

As forças que sentimos quando tocamos as coisas são as forças magnéticas dos elétrons nas duas superfícies se repelindo, enquanto a força do material de um objeto que dobramos está relacionada à sua estrutura física e ligação química. Nós também temos uma percepção distorcida do tempo e do presente. Nós confiamos em ondas de luz refletindo em objetos e em direção aos nossos olhos.

Esse atraso de tempo não é um problema, a menos que desejemos observar objetos muito distantes ou de alta velocidade, como na astronomia. Há muitos outros exemplos de nossa modelagem ou construção da natureza da realidade, mas o ponto importante é que há uma longa história de cuidadosas medições científicas que demonstram que certas leis da mecânica representam a verdadeira natureza do objeto e seu movimento.

Essas leis fornecem uma estrutura simples que deve ser usada para entender e modificar o movimento, em vez de percepções errôneas sobre a natureza das coisas. A primeira lei de Newton é a base do Princípio da Inércia na aplicação da biomecânica.

Segunda Lei de Newton

A segunda lei de Newton é discutivelmente a lei mais importante do movimento porque mostra como as forças que criam o movimento (cinética) estão ligadas ao movimento (cinemática). A segunda lei é chamada Lei do Momento ou Lei da Aceleração, dependendo de como a matemática é escrita. A abordagem mais comum é o famoso F = ma.

Esta é a lei da aceleração, que descreve o movimento (aceleração) para qualquer instante no tempo. A fórmula escrita corretamente é ΣF = m · a e afirma que a aceleração que um objeto experimenta é proporcional à força resultante, está na mesma direção e é inversamente proporcional à massa. Quanto maior a força desequilibrada em uma determinada direção, maior a aceleração do objeto nessa direção. Com o aumento da massa, a inércia do objeto diminuirá a aceleração se a força não mudar.

Vejamos um exemplo usando patinadores nas fases de empurrar e deslizar durante a patinação no gelo (Figura 4.1). Se os patinadores tiverem uma massa de 59 kg e as forças horizontais forem conhecidas, podemos calcular a aceleração do patinador. Durante o push-off, a força horizontal da rede é de + 200 N porque a resistência do ar é insignificante, portanto, a aceleração horizontal do skater é: ΣF = m • a, 200 = 59a, portanto a = 3,4 m/s/s. A patinadora tem uma aceleração positiva e tenderia a acelerar 3,4 m/s a cada segundo se conseguisse manter sua força de empurrar tanto quanto a resistência do ar. Na fase de planeio, a força de atrito é agora uma resistência e não uma força propulsora. Durante o planeio, a aceleração do skater é de –0,08 m/s/s porque: ΣF = m • a, –5 = 59a, então a = –0,08 m / s / s.

O profissional de cinesiologia pode quebrar qualitativamente os movimentos com a segunda lei de Newton. Grandes mudanças na velocidade ou direção (aceleração) de uma pessoa significa que grandes forças devem ter sido aplicadas. Se uma competição esportiva depende da agilidade de um atleta em uma jogada crucial, o técnico deve selecionar o jogador mais leve e mais rápido.

Um atleta com uma massa pequena é mais fácil de acelerar do que um atleta com uma massa maior, desde que possa criar forças suficientes em relação à massa corporal. Se um jogador menor estiver sendo dominado por um adversário maior, o técnico pode substituir um jogador maior e mais massivo para defender-se contra esse oponente.

Observe que o aumento da força ou a diminuição da massa são importantes na criação de aceleração e movimento. A segunda lei de Newton desempenha um papel crítico na biomecânica quantitativa. Os biomecânicos que querem estudar as forças da rede que criam o movimento humano tomam medidas de aceleração e de massa do segmento do corpo e aplicam F = ma.

Esse retrocesso da cinemática para a cinética resultante é chamado de dinâmica inversa. Outros cientistas constroem modelos computacionais complexos de sistemas biomecânicos e usam dinâmicas diretas, essencialmente calculando o movimento a partir das configurações de corpo e cinética “what-if” que eles inserem.

Terceira Lei de Newton

A terceira lei do movimento de Newton chama-se Lei da Reação, porque é mais frequentemente traduzida como: para cada ação há uma reação igual e oposta. Para cada força exercida, existe uma força igual e oposta sendo exercida. Se um paciente exerce uma força lateral de +150 N em um cordão elástico, tem que haver uma força de reação de –150-N do cordão na mão do paciente.

O principal insight que as pessoas geralmente sentem falta é que uma força é realmente uma interação mútua entre dois corpos. Pode parecer estranho que, se você empurrar horizontalmente contra uma parede, a parede esteja empurrando-a simultaneamente em sua direção, mas é. Isso não quer dizer que uma força em um diagrama de corpo livre deva ser representada por dois vetores, mas uma pessoa deve entender que o efeito de uma força não está apenas em um objeto.

Uma implicação importante da lei da reação é como as forças de reação podem mudar a direção do movimento oposto à nossa força aplicada quando exercemos nossa força em objetos com maior força ou inércia.

Durante o impulso de correr, o atleta pressiona para baixo e para trás com o pé, o que cria uma força de reação do solo para impulsionar o corpo para cima e para frente. A massa extrema da terra supera facilmente a nossa inércia, e a força de reação do solo acelera o nosso corpo na direção oposta da força aplicada ao solo.

Outro exemplo seria ações musculares excêntricas em que usamos nossos músculos como freios, empurrando na direção oposta a outra força. Lembre-se de que quando nós empurramos ou puxamos, esta força é exercida em algum outro objeto e o objeto empurra ou puxa de volta em nós também!

Existem vários tipos de dispositivos de medição de força usados na biomecânica para estudar como elas modificam o movimento. Dois dispositivos importantes são a plataforma de força (ou placas de força) e as matrizes de sensores de pressão.

Uma plataforma de força (Figura 4.2) é uma plataforma rígida que mede as forças e torques em todas as três dimensões aplicadas à superfície da plataforma. As placas de força são frequentemente montadas em um piso para medir as forças de reação do solo que são iguais e opostas às forças que as pessoas fazem contra o solo.

Desde a década de 1980, a miniaturização de sensores permitiu o rápido desenvolvimento de matrizes de sensores de pequena força que permitem medir a distribuição de forças (e pressão, porque a área do sensor é conhecida) em um corpo.

Várias palmilhas de sapatos comerciais com esses sensores estão disponíveis para estudar a distribuição de pressão sob o pé de uma pessoa. Existem muitos outros dispositivos de medição de força (por exemplo, dinamômetro isocinético) que ajudam os estudiosos da biomecânica a estudar a cinética do movimento.

Princípio da inércia

A primeira lei do movimento de Newton, ou Lei da Inércia, descreve a resistência de todos os objetos a uma mudança em seu estado de movimento linear. Em movimento linear, a medida de inércia é a massa de um objeto. A aplicação da primeira lei de Newton em biomecânica é denominada Princípio da Inércia. Esta parte da disciplina vamos ver como os professores, treinadores e terapeutas ajustam a inércia do movimento para acomodar a tarefa. Nosso foco estará na inércia linear (massa) do movimento. O primeiro exemplo de aplicação do princípio da inércia é reduzir a massa a fim de aumentar a capacidade de acelerar rapidamente.

Exemplos óbvios deste princípio em pista são os sapatos/sapatilhas usados na competição versus os calçados mais pesados usados no treinamento. Os calçados mais pesados usados no treinamento fornecem proteção para o pé e uma pequena sobrecarga inercial. Quando o dia da corrida chega, a menor massa dos sapatos faz com que os pés do atleta pareçam leves e rápidos.  Essa pequena alteração na massa, devido à sua posição, faz uma diferença muito maior na resistência à rotação (inércia angular).

O aquecimento para muitos esportes envolve um aumento gradual na intensidade dos movimentos, geralmente com maior inércia. No beisebol ou no golfe, as oscilações de aquecimento são muitas vezes feitas com pesos extras, que, quando tiradas, fazem com que o “palito” seja muito leve e rápido.

Em movimentos onde a estabilidade é desejada em detrimento da mobilidade, o Princípio da Inércia sugere que a massa deve ser aumentada. Jogadores de linha no futebol e centros de basquete têm tarefas que se beneficiam mais do aumento da massa muscular para aumentar a inércia, do que de diminuir a inércia para beneficiar a rapidez.

Adicionar massa a um taco de golfe ou raquete de tênis resultará em tiros mais rápidos e mais longos se o implemento puder ser balançado com a mesma velocidade no impacto. Se uma máquina de exercício tende a deslizar na sala de musculação, uma solução de curto prazo pode ser armazenar alguns pesos extras na base ou nas pernas da máquina.

Se esses novos pesos não forem um risco de segurança (em termos de altura ou potencial para pessoas em movimento), o aumento da inércia da estação provavelmente tornaria a máquina mais segura.

Outra vantagem do aumento da inércia é que a massa adicionada pode ser usada para modificar o movimento de outro segmento do corpo. As movimentações nas pernas preparatórias e as mudanças de peso em muitas atividades esportivas têm vários benefícios para o desempenho, uma delas colocando mais massa corporal em movimento em direção a um alvo em particular.

O movimento para frente de uma boa porcentagem da massa corporal pode ser transferido para os segmentos menores do corpo imediatamente antes do impacto ou da liberação. Estaremos olhando para esta transferência de energia mais adiante neste capítulo quando consideramos o Princípio da Interação Segmental.

Os movimentos defensivos dos praticantes de artes marciais são geralmente projetados para aproveitar a inércia de um invasor. Um adversário golpeando da esquerda tem inércia que pode ser dirigida por um bloco para atirar para a direita. Uma área onde as modificações na inércia são muito importantes é a força e o condicionamento.

Selecionar massas e pesos para treinamento e reabilitação é uma questão complicada. Biomecanicamente, é muito importante porque a inércia de um objeto externo tem uma grande influência na quantidade de força muscular e como essas forças podem ser aplicadas (ZATSIORSKY; KRAEMER, 2006). Os arremessadores de beisebol geralmente treinam jogando mais pesado ou mais leve que os de beisebol regulamentados.

Pense na quantidade de força que pode ser aplicada em um exercício de supino versus um passe de peito de basquete. A baixíssima inércia do basquete permite que ele acelere rapidamente, de modo que a força máxima que pode ser aplicada ao basquete é muito menor do que a que pode ser aplicada a um halter. A carga, o movimento e a velocidade de movimento mais apropriados no condicionamento de um determinado movimento humano são muitas vezes difíceis de definir. O princípio da especificidade diz que o movimento, a velocidade e a carga devem ser semelhantes à atividade real; portanto, a sobrecarga deve vir apenas de mudanças moderadas nessas variáveis, de modo a não afetar adversamente a habilidade. A pesquisa biomecânica sobre a produção de energia em movimentos multissegmentados sugere que as cargas de treinamento devem ser maiores do que os 30 a 40% de 1RM vistos em músculos individuais e grupos musculares.

A cinética angular explica as causas do movimento rotativo e emprega muitas variáveis semelhantes às discutidas no capítulo anterior sobre cinética linear. De fato, as leis de Newton têm análogos angulares que explicam como os torques criam a rotação. O torque líquido atuando sobre um objeto cria uma aceleração angular inversamente proporcional à inércia angular chamada de momento de inércia.

A cinética angular é bastante útil porque explica as causas das rotações articulares e fornece uma maneira quantitativa de determinar o centro de gravidade do corpo humano. A aplicação da cinética angular é ilustrada com os princípios de Inércia e Equilíbrio.

Torque

O efeito de rotação de uma força é chamado de torque ou momento de força. Lembre-se de que um momento de força ou torque é uma grandeza vetorial, e a convenção bidimensional usual é que as rotações no sentido anti-horário são positivas.

O torque é calculado como o produto da força (F) e o momento do braço. O braço ou alavanca de momento é o deslocamento perpendicular (d⊥) da linha de ação da força e do eixo de rotação (Figura 4.3). O bíceps femoral retratado nesta imagem exemplificada tem braços de momento que criam torques de extensão de quadril e flexão de joelho.

Um ponto importante é que o braço do momento é sempre o menor deslocamento entre a linha de força de ação e o eixo de rotação. Este texto usará o termo torque como sinônimo de momento de força, mesmo que há um significado mais específico de mecânica de materiais para o torque.

Em termos algébricos, a fórmula para o torque é T = F • d⊥, de modo que as unidades típicas de torque são N • m e lb • ft. Assim como a cinemática angular, a convenção usual chama os torques no sentido anti-horário de positivos, e os no sentido horário de negativos. Note que o tamanho da força e o momento são igualmente importantes para determinar o tamanho do torque criado. Isso tem implicações importantes para maximizar o desempenho em muitas atividades.

Uma pessoa que queira criar mais torque pode aumentar a força aplicada ou aumentar seu braço de momento efetivo. Aumentar o braço do momento é mais fácil e rápido do que meses de condicionamento!

Um exemplo é quando um terapeuta pode fornecer resistência com um dinamômetro manual para testar manualmente a força isométrica dos extensores de cotovelo. Ao posicionar seu braço mais distal, o terapeuta aumenta o braço do momento e diminui a força que deve criar para equilibrar o torque criado pelo paciente e a gravidade (Tp).

Os torques isométricos máximos típicos de vários grupos musculares devem dar uma boa ideia de alguns valores máximos de “ballpark” para muitas articulações importantes. Os picos de torque da dinâmica inversa nos movimentos esportivos podem ser maiores do que os observados nos testes isocinéticos devido à atividade antagonista nos testes isocinéticos, interação do segmento em movimentos dinâmicos, ciclo de alongamento e ações musculares excêntricas.

A maioria das normas isocinéticas é normalizada ao peso corporal (por exemplo, lb • ft / lb) e categorizada por gênero e idade. Lembre-se de que a forma dos gráficos de ângulo de torque do teste isocinético reflete a integração de muitas variáveis mecânicas do músculo. O ângulo das articulações afeta o torque que o grupo muscular é capaz de produzir devido às variações no momento do braço, no ângulo de tração muscular e na relação força-comprimento do músculo.

Existem várias formas de diagramas de ângulo de torque, mas na maioria das vezes parecem um "U" invertido devido ao efeito combinado das mudanças no braço do momento muscular e na relação força-comprimento. O torque é uma boa variável para expressar a força muscular, porque não depende do ponto de aplicação da força no membro.

O torque de uma máquina isocinética (T) será o mesmo para qualquer um dos dois locais de resistência se o esforço do sujeito for o mesmo. Deslizar o pad em direção ao joelho do participante diminuirá o braço do momento para a força aplicada pelo sujeito, aumentando a força na perna (F2) naquele ponto para criar o mesmo torque. Usando torque em vez de força criada pelo sujeito permite uma comparação mais fácil de medições entre dinamômetros diferentes.

Torques de resumo

O estado da rotação de um objeto depende do equilíbrio dos torques criados pelas forças que atuam no objeto. Lembre-se de que a soma ou adição de torques que atuam sobre um objeto deve levar em conta a natureza vetorial dos torques.

Todos os músculos de um grupo muscular somam-se para criar um torque articular em uma determinada direção. Esses torques do grupo muscular também devem ser somados a torques de músculos antagonistas, ligamentos e forças externas para determinar o torque líquido em uma articulação.

A Figura 4.4 ilustra as forças do deltoide anterior e da cabeça longa do bíceps ao flexionar o ombro no plano sagital. Se os torques do sentido anti-horário forem positivos, os torques criados por esses músculos seriam positivos. O torque líquido desses dois músculos é a soma de seus torques individuais, ou 6,3 N • m (60 x 0,06 + 90 x 0,03 = 6,3 N m).

Se o peso do braço dessa pessoa multiplicado por seu braço de momento criou um torque gravitacional de –16 N • m, qual é o torque líquido atuando no ombro? Assumindo que não há outros flexores ou extensores de ombro ativos para fazer forças, podemos somar o torque gravitacional (–16 N • m) e o torque muscular líquido (6,3 N • m) para encontrar o torque resultante de –9,7 N • m. Isso significa que há um efeito de virada resultante atuando no ombro que é um torque de extensão, onde os flexores de ombro estão agindo excentricamente para abaixar o braço. Os binários podem ser somados em qualquer eixo, mas certifique-se de multiplicar a força pelo braço do momento e depois atribuir o sinal correto para representar a direção de rotação antes de serem somados.

Os torques das articulações de pico durante movimentos vigorosos calculados a partir da dinâmica inversa são frequentemente maiores que os medidos em dinamômetros isocinéticos. Existem várias razões para esse fenômeno, incluindo transferência de energia dos músculos biarticulares, diferenças na ação muscular e coativação. A coativação dos músculos antagonistas é um bom exemplo da soma dos torques opostos. Pesquisas utilizando eletromiografia tem mostrado que os torques isocinéticos da articulação subestimam o torque muscular agonista devido à coativação dos músculos antagonistas.

Inércia angular (momento da inércia)

Um momento de força ou torque é o efeito mecânico que cria a rotação, mas qual é a resistência ao movimento angular? Na cinética linear, aprendemos que a massa era a medida mecânica da inércia. Na cinética angular, a inércia é medida pelo momento de inércia, um termo bastante fácil de lembrar, porque usa os termos inércia e momento a partir do momento da força.

Como a massa (inércia linear), o momento de inércia é a resistência à aceleração angular. Enquanto a massa de um objeto é constante, o objeto tem um número infinito de momentos de inércia! Isso ocorre porque o objeto pode ser girado em torno de um número infinito de eixos. Veremos que girar o corpo humano é ainda mais interessante porque os elos permitem que a configuração do corpo mude junto com os eixos de rotação.

O símbolo para o momento de inércia é I. Subscritos são frequentemente usados para denotar o eixo de rotação associado a um momento de inércia. O menor momento de inércia de um objeto em um determinado plano de movimento é o seu centro de gravidade (I0). Estudos biomecânicos também usam momentos de inércia sobre as extremidades proximais (Ip) e distais (Id) dos segmentos corporais. A fórmula para um momento de inércia de corpo rígido em torno de um eixo (A) é Ia = Σmr². Para determinar o momento de inércia de um esqui no plano transversal em torno de um eixo anatomicamente longitudinal, o esqui é cortado em oito pequenas massas (m) de distâncias conhecidas radiais (r) do eixo.

A soma do produto dessas massas e do raio ao quadrado é o momento de inércia do esqui sobre esse eixo. Observe que as unidades SI do momento de inércia são kg • m². A fórmula para o momento de inércia mostra que a resistência de um objeto a rotação depende mais da distribuição de massa (r²) do que massa (m).

Esse grande aumento no momento de inércia das mudanças na localização da massa em relação ao eixo de rotação (porque r é quadrado) é muito importante no movimento humano. Modificações no momento de inércia dos segmentos corporais podem ajudar ou dificultar o movimento, e o momento de inércia dos implementos ou ferramentas pode afetar drasticamente sua eficácia.

A maioria das pessoas passa pela adolescência com alguma falta de jeito a curto prazo. Grande parte desse fenômeno está relacionado a problemas de controle motor de grandes mudanças no momento de inércia do membro.

Imagine os problemas de equilíbrio e controle motor de uma grande mudança no momento de inércia da perna se um jovem aumentar dois tamanhos de sapato e 4 polegadas em um período de 3 meses. Quanto maior é o momento de inércia da perna deste adolescente sobre o quadril no plano sagital se esse crescimento (dimensão e massa) foi cerca de 8%? O aumento no momento de inércia da perna seria de 8% ou mais? Por quê? Quando queremos girar nossos corpos, podemos habilmente manipular o momento de inércia alterando a configuração de nossos segmentos de corpo em relação ao eixo de rotação.

Dobrar as articulações das extremidades superior e inferior traz massas segmentares próximas a um eixo de rotação, diminuindo drasticamente o momento de inércia do membro. Esta flexão permite uma aceleração angular e movimento mais fáceis. Por exemplo, quanto mais rápido uma pessoa corre, maior a flexão do joelho no membro do swing, o que torna a perna mais fácil de rodar e ficar em posição para outro golpe de pé.

Mergulho e indivíduos habilidosos que realizam movimentos ginásticos dependem da diminuição do momento de inércia do corpo humano para permitir mais rotações ou do aumento do comprimento do corpo para diminuir a velocidade de rotação. A Figura 4.5 mostra as diferenças dramáticas no momento de inércia de um corpo humano no plano sagital para diferentes configurações de segmentos do corpo em relação ao eixo de rotação.

Variações no momento de inércia de objetos ou ferramentas externas também são muito importantes para o desempenho. O momento de inércia de muitos implementos esportivos (tacos de golfe e raquetes de tênis) é comumente chamado de “peso de giro”. Um implemento mais longo pode ter um peso de giro semelhante a um implemento mais curto mantendo a massa proximal e garantindo que o comprimento adicionado tenha massa baixa.

É importante perceber que a natureza tridimensional do equipamento esportivo significa que há momentos de inércia sobre os três eixos principais ou dimensionais do equipamento. Os jogadores de tênis geralmente adicionam fita de chumbo às raquetes para aumentar a velocidade de tiro e a estabilidade da raquete.

A fita é frequentemente adicionada ao perímetro da estrutura para estabilidade (aumentando o momento polar de inércia) contra impactos descentrados nas direções laterais. O peso no topo da estrutura não afetaria essa estabilidade lateral, mas aumentaria os momentos de inércia para balançar a raquete para frente e para cima.

Agora você pode ver que o princípio da inércia pode ser estendido ao movimento angular de sistemas biomecânicos. Esta aplicação dos conceitos relacionados ao momento de inércia é um pouco mais complexa que a massa na cinética linear. Por exemplo, uma pessoa vestindo raquetes de neve experimentará um aumento dramático (maior do que a pequena massa dos sapatos implica) no momento de inércia da perna em torno do quadril no plano sagital devido ao longo raio dessa massa extra.

Um tenista adicionando fita de chumbo à cabeça de sua raquete modificará mais rapidamente a inércia angular da raquete do que sua inércia linear. A inércia angular está mais fortemente relacionada à distribuição de massa, portanto, uma estratégia eficaz para diminuir essa inércia é aproximar as massas do segmento do eixo de rotação. Treinadores podem fazer com que os jogadores “compactem” suas extremidades ou corpo para facilitar a rotação.

Equilíbrio

Um conceito importante que surge da primeira e segunda leis de Newton é o equilíbrio. O equilíbrio mecânico ocorre quando as forças e os torques que atuam sobre um objeto somam zero. A segunda lei de Newton explica as condições lineares e angulares do equilíbrio estático (ΣF = 0, ΣT = 0), onde um objeto está imóvel ou se movimentando a uma velocidade constante. Equilíbrio dinâmico é usado para se referir à cinética de corpos acelerados usando a segunda lei de Newton (ΣF = m • a, ΣT = I •α).

Em certo sentido, o equilíbrio dinâmico se encaixa na definição de equilíbrio se você reorganizar as equações (ou seja, ΣF - m • a = 0). O termo m na equação anterior é frequentemente chamado de força inercial. Essa força inercial não é uma força real e pode causar confusão no entendimento da cinética do movimento.

Esta parte da disciplina sobre o equilíbrio incidirá sobre exemplos de equilíbrio estático, devido à sua simplicidade e porque a soma de forças e torques é idêntica ao equilíbrio dinâmico. Estudos biomecânicos frequentemente usam análises estáticas ou quase estáticas (e, portanto, empregam equações de equilíbrio estático e evitam dificuldades em calcular acelerações precisas) para estudar movimentos lentos com pequenas acelerações.

Os padrões de elevação ocupacional estabelecidos pelo Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional foram baseados em grande parte em modelos biomecânicos estáticos e análises de levantamento. Equilíbrio estático também será usado na seção seguinte para calcular o centro de gravidade do corpo humano.

Equilíbrio e cinética angular são as ferramentas mecânicas mais utilizadas no estudo do equilíbrio. Veremos, a seguir, que o centro de gravidade do corpo humano pode ser calculado pela soma de momentos em uma forma de equilíbrio estático, e esses dados são úteis para examinar o estado de mobilidade e estabilidade do corpo. Este controle de estabilidade e capacidade de movimento é comumente chamado de equilíbrio.

Princípios do equilíbrio

Vimos que a cinética angular fornece ferramentas matemáticas para entender a rotação, o centro de gravidade e o equilíbrio rotacional. O conceito de movimento de equilíbrio está intimamente relacionado a essas variáveis cinéticas angulares.

Equilíbrio é a capacidade de uma pessoa controlar sua posição corporal em relação a alguma base de apoio (Figura 4.6). Esta capacidade é necessária tanto em condições de equilíbrio estático (por exemplo, parada de mão em uma trave de equilíbrio) quanto durante o movimento dinâmico (por exemplo, mudando o centro de gravidade do pé traseiro para o pé dianteiro).

O equilíbrio pode ser aprimorado melhorando o posicionamento ou a postura do segmento do corpo. Esses ajustes devem ser baseados em princípios mecânicos. Há também muitos órgãos sensoriais e processos cognitivos envolvidos no controle do movimento (equilíbrio), mas esta seção enfoca os fatores mecânicos ou técnicos que afetam o equilíbrio e delineia a aplicação do Princípio do Equilíbrio.

Antes de aplicarmos este princípio a vários movimentos humanos, é importante examinar o paradoxo mecânico da estabilidade e mobilidade. Acontece que a postura ideal depende da combinação certa de estabilidade e mobilidade para o movimento de interesse. Isto nem sempre é uma tarefa fácil, porque a estabilidade e mobilidade estão inversamente relacionadas.

Posturas altamente estáveis permitem que uma pessoa resista a mudanças de posição, enquanto o início do movimento (mobilidade) é facilitado pela adoção de uma postura menos estável. O motor especializado aprende a controlar a posição de seu corpo para a combinação certa de estabilidade e mobilidade para uma tarefa.

Os fatores biomecânicos que podem ser alterados para modificar a estabilidade/mobilidade são a base de suporte e a posição e movimento do centro de gravidade em relação à base de suporte. A base de suporte é a área bidimensional formada pelos segmentos ou áreas de suporte do corpo.

Uma grande base de suporte proporciona maior estabilidade, pois há uma área maior sobre a qual mantém o peso corporal. Grande parte da dificuldade em muitas habilidades de equilíbrio de ginástica (por exemplo, parada de mão ou balança) vem da pequena base de apoio sobre a qual centra-se o peso corporal.

A postura do corpo na postura ou durante o movimento determina a posição do centro de gravidade em relação à base de apoio. Como a gravidade é a principal força externa contra a qual o nosso corpo se move, as posições horizontal e vertical do centro de gravidade em relação à base de sustentação são cruciais para determinar a estabilidade/mobilidade dessa postura.

A distância horizontal da borda da base de sustentação até o centro de gravidade (linha de ação da gravidade) determina a que distância o peso deve ser deslocado para desestabilizar uma pessoa. Se a linha de gravidade cai fora da base de apoio, o torque gravitacional tende a inclinar o corpo sobre a borda da base de suporte.

A distância vertical ou altura do centro de gravidade afeta a estabilidade geométrica do corpo. Quando a posição do centro de gravidade é maior, é mais fácil mover-se além da base de sustentação do que em posturas com um centro de gravidade mais baixo.

Posicionar a linha de gravidade fora da base de apoio pode facilitar a rotação do corpo pela força da gravidade. Estudos biomecânicos de equilíbrio documentam frequentemente o movimento das duas forças importantes de interesse, o peso corporal e a força de reação sob a base de sustentação.

Medições de vídeo usando o método segmentar medem o movimento do centro de gravidade sobre a base de suporte. As plataformas de força permitem a medição do centro inadequado de pressão, a localização da força de reação resultante em relação à base de suporte. Em posição silenciosa, o centro de gravidade balança ao redor do centro da base de apoio, enquanto o centro de pressão se move ainda mais rápido para empurrar a força de peso de volta para o centro da base de apoio.

O movimento total e as velocidades dessas duas variáveis são medidas potentes do equilíbrio de uma pessoa. Lembre-se de que a inércia (massa e momento de inércia) e outras forças externas, como o atrito entre a base e a superfície de apoio, afetam o equilíbrio de um objeto.

Há também fatores biomecânicos (mecânica muscular, braços de momento muscular, ângulos de tração etc.) que afetam as forças e os torques que uma pessoa pode criar para resistir a forças que tenderiam a perturbar seu equilíbrio.

A base geral das orientações da técnica de suporte e postura corporal em muitos esportes e exercícios deve ser baseada na integração das bases biológicas e mecânicas do movimento. Por exemplo, muitos esportes usam a dica “largura dos ombros” para a largura das posturas porque essa base de apoio é um bom compromisso entre estabilidade e mobilidade.

Bases mais amplas de apoio aumentariam a estabilidade potencial, mas colocariam os membros em uma posição ruim para criar torques e gastar energia, criando forças de atrito opostas para manter a base de sustentação. O princípio do equilíbrio baseia-se no compromisso mecânico entre estabilidade e mobilidade.

A técnica de suporte do princípio do equilíbrio pode ser visualizada como um contínuo entre alta estabilidade e alta mobilidade. A técnica mais apropriada para controlar seu corpo depende de onde o objetivo do movimento recai sobre o contínuo estabilidade-mobilidade.

Treinadores, terapeutas e professores podem facilmente melhorar a facilidade de manter a estabilidade ou iniciar o movimento (mobilidade) em muitos movimentos, modificando a base de apoio e as posições dos segmentos do corpo.

É importante notar que uma boa postura mecânica nem sempre é necessária para um bom equilíbrio. Altos níveis de habilidade e propriedades musculares permitem que algumas pessoas tenham excelente equilíbrio em situações adversas. Um patinador deslizando sobre um skate e um jogador de basquete que se defende de defensores e ainda faz um layup são exemplos de bom equilíbrio em condições menos que ideais.

Imagine que um fisioterapeuta esteja ajudando um paciente a se recuperar da cirurgia de substituição da articulação do quadril. O paciente recuperou força suficiente para ficar em pé por curtos períodos de tempo, mas deve superar algum desconforto e instabilidade ao fazer a transição para caminhar. O paciente pode caminhar com segurança entre barras paralelas na clínica, então o terapeuta faz o paciente usar uma bengala. Isso efetivamente aumenta a base de apoio, porque o terapeuta acredita que aumentar a estabilidade (e a segurança) é mais importante. Se combinarmos a cinética angular com o Princípio do Equilíbrio, é possível determinar em qual lado do corpo a cana deve ser mantida. Se a bengala fosse mantida no mesmo lado (afetado), a base de apoio seria maior, mas haveria pouca redução na dor do implante de quadril porque o torque gravitacional da parte superior do corpo sobre o quadril de apoio não seria reduzido. Se o paciente segurasse a bengala na mão do lado oposto (não afetado), a base de apoio também seria maior, e o braço agora poderia suportar o peso da parte superior do corpo, o que reduziria a necessidade de atividade abdutora do quadril recuperando-o.

Exemplos clássicos de posturas que maximizam a mobilidade são as posições iniciais durante uma corrida (pista ou natação) onde a direção do movimento é conhecida. O atleta de pista na Figura 4.7 alongou sua postura na direção de seu início e, na posição “set”, move seu centro de gravidade para perto da borda de sua base de apoio. Os blocos não são estendidos muito para trás porque isso interage com a capacidade do atleta de mover o peso para a frente e gerar forças contra o solo.

Em muitos esportes, os atletas devem assumir papéis defensivos que exigem movimentos rápidos em várias direções. Princípio do equilíbrio sugere que as posturas que promovem a mobilidade sobre a estabilidade têm bases de apoio menores, com o centro de gravidade do corpo não muito próximo da base de sustentação. Quando os atletas têm que estar prontos para se mover em todas as direções, a maioria dos treinadores recomenda uma postura levemente escalonada (um pé ligeiramente para frente) com os pés afastados na largura dos ombros.

Há exceções de movimento para a aplicação estrita do princípio do equilíbrio por causa dos altos níveis de habilidade ou da interação de outros fatores biomecânicos. Em habilidades bem aprendidas, como caminhar, o equilíbrio é facilmente mantido sem atenção consciente sobre uma base muito estreita de apoio.

Análise qualitativa da técnica de agachamento

Um dos exercícios mais comuns e importantes no condicionamento atlético é o agachamento paralelo. O agachamento é um exercício funcional usado para uma ampla variedade de esportes e outros objetivos fitness.

O agachamento é geralmente realizado como um exercício com peso livre, tornando a técnica de movimento crítica para sobrecarregar os grupos musculares-alvo e minimizar o risco de lesão.

A técnica exata em exercícios com pesos livres é necessária porque pequenas variações permitem que outros músculos contribuam para o levantamento, diminuindo a sobrecarga dos músculos ou movimentos de interesse.

Avalie os pontos fortes e fracos dos princípios biomecânicos relacionados à fase excêntrica do agachamento ilustrados na Figura 4.9. Mais uma vez, suponha que o levantador tenha realizado algumas repetições desta forma e esteja confiante de que você pode identificar forças e fraquezas estáveis na aplicação dos princípios. O levantador descrito nesta figura tem uma técnica de agachamento muito boa, de modo que virtualmente não há pontos fracos na aplicação de princípios biomecânicos. Sua largura de apoio é apropriada, e não há indicação de dificuldades em termos de controle do corpo ou da barra (equilíbrio). As imagens sugerem que o movimento foi suave, com coordenação simultânea.

A informação de tempo na legenda indica que o agachamento foi lento, maximizando o tempo que os músculos foram forçados (Princípio Força-Tempo). Esse levantador também mantém a coluna reta com a lordose normal, de modo que as cargas espinhais são principalmente de compressão e são aplicadas uniformemente nos discos.

Esse carregamento mais axial entre os segmentos da coluna vertebral é mais seguro para a coluna. Pesquisas recentes mostraram que a flexão da coluna reduz o componente muscular extensor da força que resiste ao cisalhamento anterior na coluna, tornando mais difícil para os músculos estabilizarem a coluna vertebral. A postura mais ereta no agachamento frontal diminui os torques extensores do quadril e da coluna lombar, enquanto aumenta os torques extensores do joelho necessários no exercício.

Uma grande parte do trabalho do profissional de força e condicionamento é motivar e monitorar os atletas. O treinador precisa procurar pistas para o esforço do atleta ou uma mudança em sua capacidade de continuar treinando. Alguns desses julgamentos envolvem a aplicação de princípios biomecânicos.

Como o equilíbrio de um atleta muda ao longo de uma prática ou vários conjuntos de um exercício pode dar pistas de um treinador de força sobre a fadiga. Como a figura mostrada anteriormente e a introdução não dão pistas sobre esse aspecto da performance, a melhor intervenção nessa situação é elogiar a boa técnica do atleta e, possivelmente, fornecer incentivo para motivá-lo. Os profissionais de força e condicionamento também devem integrar treinamento esportivo específico com outras práticas e competições.

Análise qualitativa de saltos de queda

Exercícios pliométricos são exercícios comuns para melhorar a velocidade e os movimentos musculares em atletas. Exercícios pliométricos usam pesos, bolas e quedas para exagerar as ações dos músculos do ciclo de encurtamento do alongamento. Saltos de quedas é um exercício pliométrico da parte inferior do corpo para melhorar a capacidade de saltar (Figura 4.10).

Pesquisas recentes mostraram que os programas de exercícios com salto podem aumentar a densidade óssea em crianças. A análise qualitativa de saltos em queda é importante na redução do risco de lesão nesses exercícios e na técnica de monitoramento que tem sido observada para variar entre os sujeitos.

A análise qualitativa também é importante porque o drop jump e o treinamento de resistência podem afetar a técnica usada em vários movimentos de salto. Os pontos fortes desta técnica são o bom posicionamento das extremidades inferiores antes do toque, o contramovimento moderado e uma decolagem quase vertical. Isso indica um bom equilíbrio durante o exercício. É difícil avaliar a velocidade ou a rapidez do desempenho dos desenhos sem informações temporais.

Este atleta tem uma fase excêntrica curta com uma rápida reversão para a fase concêntrica. Ocasionalmente, os indivíduos terão uma fase excêntrica mais longa que minimiza o efeito do ciclo de redução do alongamento dos saltos em queda.

O princípio da força-tempo aplicado aos exercícios pliométricos explica por que grandes forças e altas taxas de desenvolvimento de força são criadas ao longo do curto período de tempo da aplicação da força na pliometria.

A fraqueza óbvia é não usar os braços no exercício. A maioria dos atletas deve se esforçar para utilizar um balanço de braço com coordenação semelhante ao salto ou o evento específico para o qual eles estão treinando.

Se os braços forem acelerados para baixo quando o atleta pousar, isso diminuirá o carregamento excêntrico das extremidades inferiores. Para o treinamento específico do salto, indique os atletas a balançar os braços para baixo na queda de modo que os braços estejam balançando atrás deles durante a fase de carga, aumentando a intensidade da carga excêntrica das extremidades inferiores.

O movimento vigoroso para frente e para cima dos braços a partir desta posição aumenta a força vertical de reação do solo por meio da interação segmentar. A sugestão "braços para baixo e para cima" pode ser usada para lembrar a um atleta os pontos da técnica nos quais ela deve se concentrar nas seguintes repetições.

Um princípio-chave de condicionamento é que os exercícios selecionados para treinamento devem combinar de perto com os objetivos ou movimentos de treinamento que devem ser melhorados. Essa combinação das condições de exercício com as condições de desempenho é o princípio de condicionamento da especificidade. A especificidade do exercício também será examinada no próximo exemplo.

Especificidade de exercício

No passado, a especificidade do exercício era frequentemente baseada em uma análise anatômica funcional do movimento de interesse. Foram selecionados exercícios que supostamente treinaram os músculos hipotetizados para contribuir com o movimento. Vimos no início desta disciplina que a pesquisa em biomecânica demonstrou que essa abordagem para identificar ações musculares muitas vezes resulta em suposições incorretas. Isso faz com que a pesquisa biomecânica em exercício seja crítica para o campo de força e condicionamento.

O profissional de força e condicionamento também pode comparar subjetivamente os princípios da biomecânica no exercício e o movimento de interesse para examinar a potencial especificidade do treinamento.

Para a especificidade do treinamento, os exercícios prescritos devem corresponder a alguns princípios e concentrar-se nos músculos que contribuem (força-movimento) para os movimentos articulares (amplitude de movimento) e naqueles que podem ajudar a estabilizar o corpo para evitar lesões.

Embora grande parte da energia para lançar um dardo seja transferida para o tronco e para o braço, um dos principais contribuintes para a adução horizontal do ombro nos padrões axilares é provavelmente o principal peitoral do braço lançador. A questão então se torna: quais os exercícios mais próximos da Faixa de Movimento e Coordenação no arremesso de dardo? Combinar a velocidade do movimento e determinar as resistências apropriadas também são questões de especificidade que a biomecânica ajudaria a informar.

A pesquisa biomecânica do dardo pode ajudar a selecionar o exercício e personalizá-lo para combinar com a função principal do peitoral durante o evento. Os estudos com eletromiografia e análises cinéticas podem ser usados para documentar a localização temporal e o tamanho das demandas musculares. A pesquisa cinemática ajuda a identificar o alcance do ombro e a velocidade do movimento do ombro no lançamento do dardo.

Se as técnicas de exercício de supino e pullover permanecerem em sua posição corporal (supina) tradicional e amplitude articular, o supino pode fornecer o treinamento mais específico da atividade para o lançamento de dardo. O supino normalmente tem o ombro em 90º de abdução, correspondendo à sua posição no lançamento do dardo. O supino poderia ser realizado (assumindo-se equipamento adequado de segurança e spotting) com uma velocidade rápida para imitar o ciclo de esforço do lançamento de dardo. Isso também imitaria as ações musculares e a taxa de desenvolvimento de força (força-tempo).

Especificidade esportiva ainda maior pode ser alcançada usando supinos pliométricos com bolas. O sistema de potência pliométrica é um equipamento especializado que também permitiria arremessos dinâmicos de supino. Exercícios de Pullovers muitas vezes têm maior abdução do ombro que é diferente da amplitude de movimento no evento.

Exercícios de Pulôveres também têm uma amplitude de movimento que requer maior rotação ascendente escapular e extensão do ombro, o que tende a comprimir o supraespinhal abaixo do processo acrômio da escápula. Atletas em esportes repetitivos nas axilas frequentemente sofrem dessa síndrome do impacto, portanto os pulôveres podem ser um exercício de treinamento menos seguro do que o supino.
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Risco de ferimentos

O perfil de força-tempo do treinamento de força tenta manter grandes forças aplicadas à barra por meio da maior amplitude de movimento possível. A natureza do ciclo de esforço do movimento deve ser minimizada. Isso mantém o movimento lento e força a saída perto do peso da barra. Forças iniciais altas aplicadas à bola resultam em forças inferiores aplicadas à barra posteriormente na amplitude de movimento.

O princípio da amplitude de movimento no treinamento de força tende a um dos dois extremos. Primeiro, minimize a amplitude de movimento das articulações que não contribuem para o movimento e daquelas que permitem que outros músculos contribuem para o movimento. Em segundo lugar, a amplitude de movimento para movimentos articulares ou músculos que são alvo do exercício deve ser maximizada.

Os dois princípios mais fortemente relacionados à segurança do exercício no supino são equilíbrio e amplitude de movimento. Os atletas devem controlar o peso da barra o tempo todo, e a falta de controle afetará a amplitude de movimento usada no exercício. O atleta na Figura 4.11 mostra deficiências no equilíbrio e na amplitude de movimento. Como o atleta está lutando para “ganhar peso”, a diferença de força entre os lados do corpo se manifesta como movimento irregular da barra e equilíbrio inadequado.

O atleta também hiperestendeu sua coluna lombar ao tentar levantar o peso. Vários aspectos desse desempenho podem ter um treinador de força pensando no risco de lesão imediata e futura: desequilíbrio lateral de força, controle inadequado do movimento da barra e hiperextensão da coluna lombar. Como o atleta está “no limite máximo”, algumas dessas fraquezas podem ser esperadas, mas a segurança é a maior preocupação.

Os observadores podem ajudar os levantadores com controle de barra ruim ou quem pode completar o levantamento com apenas um lado do corpo. A hiperextensão da coluna, no entanto, é um risco imediato para a saúde da parte inferior das costas do atleta. A hiperextensão da coluna lombar sob carga é perigosa devido a pressões irregulares nos discos intervertebrais e maior carga nas articulações facetárias.

A melhor intervenção aqui é terminar o levantamento com a ajuda de um observador e retornar ao levantamento somente quando o atleta mantiver uma postura neutra e suportada da coluna vertebral no banco. Aqui, o risco imediato de lesão é mais importante do que o equilíbrio, a habilidade no exercício ou a aprovação em um teste de triagem.

Equipamento

O equipamento pode ter uma influência bastante marcante no efeito de treinamento de um exercício. Máquinas de exercícios são exemplos de como o equipamento modifica o estímulo de treinamento dos exercícios de treinamento com pesos.

Os catálogos de força e condicionamento estão cheios de equipamentos especializados e ferramentas de treinamento; infelizmente, a maioria desses dispositivos não foi biomecanicamente estudada para determinar sua segurança e eficácia.

Vamos revisar o exercício de agachamento usando um desses dispositivos de treinamento. Este dispositivo é uma plataforma que estabiliza os pés e as pernas. Uma pessoa que executa a fase excêntrica de um agachamento frontal com este dispositivo é mostrada na Figura 4.12. Compare a técnica de agachamento deste sujeito com a técnica no agachamento tradicional.

Quais princípios biomecânicos são mais afetados pelo uso deste dispositivo? A inspeção dessa figura que foi apresentada anteriormente mostra que existem várias diferenças de amplitude de movimento entre os dois exercícios de agachamento.

O agachamento com o dispositivo resulta em menos flexão do joelho e dorsiflexão do tornozelo. Observe como a parte inferior da perna permanece quase vertical e como o centro de massa do atleta/barra é deslocado mais para trás neste agachamento.

Não parece haver nenhuma diferença óbvia no tronco magro entre os dois dispositivos com esses artistas. O que você acha que são as implicações do treinamento para essas pequenas diferenças? Qual posição do corpo no final da fase excêntrica parece ser mais específica para o futebol, o esqui ou o voleibol: este ou o agachamento frontal?

Usar o dispositivo facilita o balanceamento, embora coloque a linha de gravidade do corpo/barra bem atrás dos pés. A base maior de suporte e Inércia (corpo e suporte) estabiliza o exercitador no agachamento. Não é possível comparar a cinética dos dois exercícios a partir da análise qualitativa dos movimentos, mas é provável que existam diferenças na carga das pernas e nas costas (interação segmental).