biomecânica - aula 7 cinematica linear

Biomecânica - http://sites.google.com/site/biomecunipampa

Felipe P Carpes

Cinemática linear

BIOMECÂNICA


OBJETIVOS

Conceituar cinemática

Conhecer variáveis cinemáticas lineares do movimento humano

Realizar aplicações práticas da cinemática linear para avaliação do movimento humano


a - plano sagitalb - plano frontalc - plano transverso

movimento tridimensional

Movimento


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 analíticaabscissa

orde

nada

1 3 5 7 9 11 13 15 17 190,0

1

3

5

7

9

11

13

15

y

x


(0,0)X

Y

(x,y) = (3,7)

Coordenadas cartesianas para a articulação do quadril e membro inferior

Sistemas espaciais de referência


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 = -


Cinemática

Área da mecânica que trata da descrição de componentes de movimento espaciais e temporais

Hamill & Knutzen (2008)

Cinemática linear

Forma, padrão ou sequência de movimento em relação ao tempo“aparência” do movimento

Descrição espaço-temporal do movimentoHall (2006)


Cinemática – instrumentação biomecânica

Como informações cinemáticas são adquiridas

Tecnologia provê mecanismos automatizados e em tempo real

movimento – filmagem – digitalização – reconstrução – processamento - resultados


1 Cin linear - analise do trote.mp4


MOVIMENTO RECONSTRUÇÃO MODELO DE REPRESENT.


VÍDEOS

Cin linear - escalada modelo espacial.avi

Cin linear - escalada video.avi


Com uma avaliação cinemática é possível ver na prática a diferença entre um movimento desenvolvido rapidamente ou com menor

velocidade.

Na aquisição de imagens, a frequência de aquisição é uma variável muito importante.

Por quê?

4 Cin linear - filmagens alta velocidade.wmv


Deslocamento e distância

X1

X2


Deslocamento

Envolve a diferença entre posição inicial e posição final

ΔS = Sf - Si

Δx = Xf - Xi

Δy = Yf – Yi

Deslocamento AB, sendo posição inicial A (2,1) e posição final B (7,7)Δx = Δy = Qual o comprimento do deslocamento?Qual a direção do deslocamento?

A (2,1)

B (7,7)


6 Cin linear - bracada na natacao.mpeg


Trajetória da mão(vista de cima) no nado crawl


Velocidade

5 Cin linear - corrida 100m Bolt.avi


Velocidade vetorial e escalar

Velocidade vetorial = mudança de posição : tempo descreve magnitude e direção

Velocidade escalar = distância : tempo (velocímetro de um carro) descreve apenas magnitude

Em biomecânica, a velocidade vetorial é mais importante

v = ΔS : Δt

finicialposiçãonatempofinalposiçãonatempo

posiçãoposiçãov if

−−

= m/s


Velocidade

Velocidade linear

Taxa de variação na posição

Unidade: m/s

Velocidade resultante

Velocidade média

Velocidade instantânea

t

sv

∆∆= m/s


Velocidade da corrente

Velocidade do nadador

Velocidade resultante


Velocidade média x instantânea


Aceleração

Aceleração linear

Taxa de variação na velocidade

Unidade: m/s2

Aceleração nula

Aceleração positiva

Aceleração negativa

t

va

∆∆=

temponomudança

velocidadenamudançaa =

inicialposiçãonatempofinalposiçãonatempo

velocidadevelocidadea if

−−

=

m/s2


154

km/h

27

57

34

126

154

100

5,4

10

14

36

7,2

Biomecânica - http://sites.google.com/site/biomecunipampa Estados Unidos Canadá

Ben Johnson Carl Lewis

X

9:79 - Desclassificado por doping 9:92


Johnson ganhou a competição nos 50 m iniciais

Até os 50 m iniciais Johnson foi o mais rápido

Entre 50 – 60 m eles alcançaram suas velocidades máximas

Após 60 m ambos reduziram mas Johnson ficou mais lento principalmente nos 10 m finais

No entanto, Johnson foi flagrado pelo anti-doping, e por ter usado uma substância proibida para aumentar a massa muscular e capacidade respiratória, perdeu a medalha.


Parâmetros da cinemática linear aplicados ao estudo movimento humano


Cinemática linear da marcha

Passada: intervalo desde o evento em uma perna até o mesmo evento na mesma perna, no contato seguinte

Passo: parte da passada que vai desde a ocorrência de um evento numa perna até o mesmo evento na perna oposta

Largura do passo: distância (sentido médio-lateral) entre calcanhar direito e esquerdo

Dois passos equivalem a uma passada, que também é chamada de ciclo da marcha

Velocidade de corrida = comprimento da passada * frequência da passada


Cinemática linear da marcha

Variáveis espaciais


IC – contato inicial TS – apoio terminal

LR – resposta a carga PS – pré-balanço

TO – saída do pé IS – balanço inicial

MS – apoio médio TS – balanço terminal

Ciclo da marcha


Normalização


Variáveis espaço-temporais


64,0 65,3

36,0 34,7

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

Direito Esquerdo

Tem

po

(%

do

cic

lo)

Fase de apoio

Fase de balanço

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).

Variáveis temporais


Na marchaambulação é mais estudadaresultado das acelerações e movimentos do CG

Obesos - criançasmenor cadência de passos (mais lentos)maior tempo em apoio duplo

Relação entre uma ineficiência no movimento e decréscimo na estabilidade em crianças obesas

Obesos com maior tempo em apoio duplo (estabilidade)

Obesos com maior oscilação de equilíbrio e variabilidade

Obesos com menor cadência

Obesidade prejudica o controle postural

Não obesoObeso


Velocidade (m/s)Cadência (passos/min)Comp passo (m)Apoio (%ciclo)Apoio simples (%ciclo)Apoio duplo (%ciclo)

Largura do passo

Obesos apresentaram maior largura de passo que sujeitos com peso normal

Para todas as velocidades estudadas


Obesos preferem velocidade de 1,4 m/s

Reduzindo a velocidade para 1 m/smomento no joelho 40% menorforça AP 40% menor

concomitante adoção de uma posição mais estendida do joelho no contato inicial

Sua marcha natural parece sobrecarregar a região medial do joelho pela ação dos momentos


z

y

x

Abordagem biomecânica das relações entre a cinemática, intensidade do exercício e dominância de membros em cicl istas Carpes et al., Braz J Biomech, 2006

PEDAL

força

movimento

PEDAL

força

movimento


* Amplitude de movimento do joelho (p<0,05). Ŧ Intensidade do exercício (p<0,05).


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


Movimento de projéteis


Movimento de projéteis

Queda livre, força da gravidade, resistência do ar

Trajetória

Distância determinada por:

ângulo de lançamentovelocidade de lançamentoaltura relativa


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


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


GRAVIDADEVelocidade diminui

Velocidade aumenta

velocidade = 0


Movimento horizontal de um projétil

A velocidade horizontal de um projétil é constante e seu

movimento horizontal é constante

Deslocamento horizontal (Δx) constante


Corpo humano como um projétil

Ângulo de lançamento


θ


O que determina o quê?

Se o ângulo de projeção é igual a 90º, a velocidade inicial determina altura que o objeto alcança

Se o ângulo de projeção é menor que 90º, a velocidade inicial determina a altura e o alcance da projeção (distância horizontal)


Ângulo de lançamento

O ângulo de lançamento é particularmente importante na prática de arremessos


Determina o comprimento ou tamanho da trajetória

Velocidade de lançamento


Fatores intervenientes

Aceleração da gravidade

Ângulo de projeção

Velocidade de projeção

Resistência do ar

Altura relativa da projeção

Rotação do projétil

Aerodinâmica do corpo


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


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

biomecânica - aula 7 cinematica linear

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movimento humanosistema

movimento desenvolvido

forma do movimento

posio inicial

posio finals

avicin linear escalada

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