A biomecânica é a área do conhecimento que se concentra no estudo de forças que atuam sobre ou no corpo humano, através da investigação e análise física dos sistemas biológicos. Essa ciência diz respeito ao movimento, e é dividida em mecânica estática e dinâmica; esta última, por sua vez, é subdividida em cinética, relacionada ao movimento, e cinemática, que descreve o movimento pela artrocinemática ou osteocinemática.
Os fundamentos básicos de biomecânica são de suma importância, porque norteiam todo o estudo do movimento, juntamente com a cinesiologia. Com isso, permitem a análise biomecânica do movimento humano para guiar o diagnóstico e a terapêutica da Fisioterapia.
Neste texto abordaremos o aspecto biomecânico relacionado à cinética e à cinemática, iniciando com as leis e forças do movimento, planos de delimitação e secção do corpo, marcha, cadeias cinemáticas e torque. Por fim, falaremos ainda do sistema de alavancas. Navegue pelo índice abaixo.
I. Forças e leis do movimento na Biomecânica
II. Planos de delimitação e secção do corpo humano
III. Marcha e cadeias cinemáticas aberta e fechada
IV. Torque e sistema de alavancas
V. Dúvidas frequentes sobre a Biomecânica
VEJA O QUE TODO FISIOTERAPEUTA DEVE SABER SOBRE BIOMECÂNICA
Forças e leis do movimento na Biomecânica
O movimento consiste no ato de se deslocar no tempo e no espaço, descrevendo uma trajetória. Um corpo ou partícula pode descrever uma trajetória linear (curvilínea ou retilínea), angular (forma um ângulo ao se deslocar) e planar (combina movimentos lineares e angulares simultaneamente).
Como não nos deslocamos de maneira robotizada e compartimentalizada, em linhas gerais, os movimentos do corpo humano acontecem de forma planar.
- Força
É definida como a interação de um objeto com o que lhe cerca, de modo que uma ação física ou um determinado agente produz ou tende a causar deformação ou alteração do estado de repouso ou movimento de um dado objeto, sendo considerada uma grandeza vetorial.
- Composição vetorial
Para somar os vetores, podemos utilizar o modelo gráfico. Nesse modelo os vetores são posicionados de maneira a encaixar a origem de cada vetor com a extremidade de outro. O vetor resultante é obtido ligando a origem do primeiro vetor a extremidade do último.
- Força muscular
O conceito de força muscular está relacionado à capacidade do músculo de gerar tensão (contração). Na avaliação fisioterapêutica, tradicionalmente mensuramos força muscular por meio do teste muscular manual (TMM) de acordo com a escala de Oxford, que varia de 0 a 5 graus.
- Força peso
O vetor da força peso e o centro de gravidade podem se deslocar durante o movimento. Um exemplo é a mudança da linha de ação do peso e do centro de gravidade corporal em relação à base de sustentação ao mover-se da posição sentado para a de pé.
- Leis de movimento
As leis de movimento de Isaac Newton (1642-1727) se referem a três regras que relacionam força e movimento: lei da inércia, lei da aceleração e a lei da ação e reação.
Planos de delimitação e secção do corpo humano
Os planos anatômicos ou planos cardinais são áreas de delimitação e secção do corpo humano a partir da posição anatômica. São três planos anatômicos de referência: Sagital, Frontal e Transverso.
O plano sagital divide o corpo em direita e esquerda. O plano frontal ou coronal divide o corpo em anterior (ventral) ou posterior (dorsal). Já o plano transverso ou horizontal divide o corpo em superior (cranial) e inferior (caudal).
Os movimentos das articulações estão contidos em um plano de movimento ou na combinação destes. Assim, os movimentos de flexão/extensão acontecem dentro no plano sagital, enquanto os movimentos de adução/abdução no plano frontal e as rotações (medial e lateral) no plano transverso.
Marcha e cadeias cinemáticas aberta e fechada
Marcha é definida como o estilo ou maneira de caminhar. Já deambulação é o ato de caminhar e refere-se a um tipo de locomoção bípede. Locomoção significa mover-se de um lugar para outro.
Para descrever a marcha, podemos dividi-la em uma sequência de eventos dentro de uma passada, que compreende o ciclo da marcha. O ciclo da marcha é divido em fase de apoio (estação) e balanço (oscilação).
Os componentes da fase de apoio, a qual dura aproximadamente 60% do ciclo da marcha, são: golpe do calcanhar, resposta à carga, apoio médio, apoio terminal e pré-balanço. A fase de balanço, que ocupa 40% do ciclo da marcha, é dividida em: balanço inicial, balanço médio e balanço final.
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Podemos ainda definir os parâmetros lineares envolvidos no ciclo da marcha como: passo, passada, largura do passo, cadência, velocidade e tempo do ciclo da marcha. Passo é a distância perpendicular entre os pontos em que cada pé toca o solo, a qual é medida no sentido anteroposterior.
Passada é a distância entre os pontos em que o mesmo pé toca o solo novamente, ou seja, um ciclo da marcha completo. A largura do passo é a distância perpendicular entre os pontos em que cada pé toca o solo, sendo medida no sentido laterolateral.
Cadência ou ritmo é o número de passos ocorridos numa determinada unidade de tempo; em geral, o número de passo por minuto. Velocidade é a relação entre o espaço percorrido e o tempo gasto no percurso, normalmente expressa em centímetros por segundo (cm/s).
As fases da marcha funcionam em uma sucessão de cadeias cinemáticas abertas e fechadas. Numa cadeia cinemática aberta, a extremidade distal está livre para mover-se no espaço. Já na cadeia cinemática fechada, o segmento distal está fixo e é a extremidade proximal que se movimenta.
Torque e sistema de alavancas
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Torque
Torque é o efeito rotatório gerado por uma força (T = F.d), ou seja, não é uma força, mas o produto da força pela distância perpendicular do ponto de aplicação desta em relação ao eixo de movimento (braço de momento).
Nesse sentido, como o músculo produz, ao contrair, um efeito rotatório dos segmentos ósseos em relação ao eixo de movimento articular, há a geração de um torque. Dessa forma, torque é o equivalente rotatório de uma força, desde que essa força não passe pelo centro de movimento (fulcro).
Torque interno é o produto da força interna, como a ação muscular, multiplicada pelo braço de momento interno e o torque externo é o produto da força externa, como uma carga adicional e a ação da gravidade, pelo braço de momento externo.
Quando o torque interno excede o torque externo, acontecerá a contração dinâmica concêntrica, pois haverá um movimento de aproximação das extremidades do músculo. Entretanto, quando o torque externo excede o torque interno, a resultante será uma contração dinâmica excêntrica.
- Alavancas
A alavanca é definida como uma haste rígida composta por três elementos: Eixo ou Fulcro (F), Força muscular ou Potência (P) e Peso ou Resistência (R).
Há três classes de alavancas, dependendo de como estes elementos se organizam: alavanca de primeira classe ou interfixa, alavanca de segunda classe ou inter-resistente, e alavanca de terceira classe ou interpotente.
Na alavanca interfixa, o ponto fixo está posicionado entre os demais elementos da alavanca, de modo que tende a favorecer equilíbrio. Na alavanca inter-resistente, a resistência está posicionada entre os demais elementos, favorecendo força ou vantagem mecânica.
Já na alavanca interpotente, a mais comum do corpo humano, é a potência que se encontra entre os outros elementos, conferindo a esta classe de alavanca o favorecimento de velocidade ou amplitude de movimento articular.
Esses conceitos também podem ser utilizados para a compreensão da função mecânica do corpo humano, pois ele utiliza os ossos como hastes rígidas (braço de alavanca), os músculos como transmissores de forças (potência) e as articulações como eixos da alavanca (fulcro, ponto fixo ou apoio).
Dúvidas frequentes sobre Biomecânica
O que é Biomecânica?
É área do conhecimento que diz respeito aos princípios da mecânica/física dos organismos vivos, e está dividida em estática e dinâmica. Os fundamentos básicos de biomecânica são fundamentais, na medida em que norteiam todo o estudo do movimento, juntamente com a cinesiologia.
Por onde estudar Biomecânica?
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