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Biomecânica do Tecido Muscular
Ricardo Martins de Souza 2013
Biomecânica do Tecido Muscular
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Unidade Motora
Na coordenação da contração de todas as fibras é feita através de um subdivisão em unidades funcionais as Unidades Motoras (UM);
A UM consiste de um nervo motor (alfa), com seu corpo nervoso e núcleo localizado na matéria cinza da “medula espinhal” e forma um longo axônio até os músculos, onde se ramifica e inerva muitas fibras.
Fatores Determinantes da Força Muscular
Número de UM Recrutadas; Frequência dos Disparos; Número de Sarcômeros em Paralelo; Número de Fibras em Paralelo; Força Normalizada:
Força / Área Sec. Transversal
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Frequência dos Disparos
Tipo I Tipo IIa
Tipo IIb
Tipo IIb
(KOMI, 1992)
Tipos de Fibras Musculares
Fibras I
Fibras IIa
Fibras IIb
INTENSIDADE
NÚMERO DE FIBRAS
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Capacidade de Resistência à Fadiga
Coordenação Inter e Intramuscular
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Fatores Determinantes da Força Muscular
700
450
200
Forç
a M
uscu
lar
100 40 80 Área de Secção Transversa (cm2)
60
Extensores de Joelho
Homens Mulheres
Diferenças Anatômicas; % Gordura Intramuscular; % Tecido Conjuntivo;
Adaptações Neurais aos Exercícios
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Relação Comprimento-Tensão
Relação Contração-Tensão
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Relação Força-Velocidade
Descreve a relação entre a força máxima em comprimento ótimo (o comprimento no qual o músculo pode exercer sua força isométrica máxima) e a v e l o c i d a d e c o r r e s p o n d e n t e d e encurtamento muscular;
Forç
a
Velocidade
Tipo II (Rápido)
Tipo I (Lenta)
Relação Força-Velocidade (Contração Concêntrica)
Músculo Longo vs. Músculo Calibroso
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Adaptações no Comprimento-Tensão
Herzog et al. (1991): a relação força-veloc idade pode ser adaptada para permitir uma maximização do desempenho;
As propriedades do reto da coxa de
ciclistas e fundistas se adaptam de acordo com as exigências diárias do treinamento;
Implicações: a não especificidade
do treinamento pode ter um e f e i t o d e t r e i n a m e n t o concorrente;
Forç
a
Comprimento
Ciclistas
Forç
a
Comprimento
Fundistas
Forç
a
Comprimento (Sarcômero)
Componentes Elásticos em Série e em Paralelo
± F
Golgi
TCI
TCE
CES
CEP
FT TC
FT
CC
FT: Fascículos do Tendão; TCI: Tecido Conjuntivo Intramuscular; TCE: Tecido Conjuntivo Extra; CEP: Componente Elástico Paralelo; CES: Componente Elástico em Série; CC: Componente Contrátil; TC: Tendão Comum;
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Componentes Elásticos em Série e em Paralelo
Retardo Eletromecânico
Quando um músculo é estimulado, ocorre um retardo de tempo antes do início da tensão;
Tempo necessário para que o componente
contrátil possa alongar o CES; Durante este período a frouxidão muscular
é eliminada; Varia de 20 a 100 ms; Fibras de CR tem REM mais curtos; Indivíduos altamente treinados tem REM
mais curtos; Crianças tem REM mais longos.
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Contramovimento
Movimento inicial na direção oposta àquela do movimento (salto vertical, arremesso);
Quando se realiza uma contração
concêntrica sem pré-estiramento, a fase inicial deve retira a frouxidão do CES, que requer energia;
O contramovimento realiza um
ciclo estira-encurta;
Efeito da Temperatura O aumento da temperatura:
– Melhora de transmissão nervosa (freqüência do estímulo);
– Melhora a atividade enzimática (eficiência da contração muscular);
– Melhora a elasticidade do colágeno (extensibilidade do músculo);
– Um menor número de UM são necessárias para sustentar uma determinada carga;
Benefícios: aumenta a força muscular, potência e resistência;
Forç
a
Velocidade
Frio
Aquecido
Relação Força-Velocidade em Função da Temperatura
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Cargas Mecânicas e Deformações
Deformação elástica: rápida deformação do material, o qual apresenta capacidade do voltar ao seu estado original após a remoção da carga aplicada.
Deformação plástica: deformação lenta e gradativa do material, as deformações são permanentes; cargas aplicadas ultrapassam o limite elástico do material.
§ Yield point: limite elástico;
§ Deformação plástica e elástica;
§ Failure point: rompimento total
§ Energia armazenada; § Módulo de elasticidade: inclinação da curva
Cargas Mecânicas e Deformações
Stress: relação carga externa aplicada com a secção transversal da estrutura;
Strain: deformação desenvolvida no interior da estrutura em decorrência de cargas externas aplicadas (distensão);
Módulo de Elasticidade ou Módulos de Young: stress/strain, representando a rigidez do material;
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Módulo de Elasticidade
Inclinação da curva; “Dureza do material”
Strain
Stress
Grande rigidez- osso
Rigidez moderada Cartilagem
Pouca rigidez tendão
A inclinação da curva stress-strain de um material é conhecida como modulo de elasticidade ou modulo de Young (E) e mede a rigidez de um material; Stress é o produto do modulo de elasticidade pelo strain do material.
)()(
strainstressE
εσΔ
Δ=
Viscoelasticidade
Característica dos materiais que possuem propriedades fluidas e sólidas; Sólidos: deformação apenas enquanto a força externa é aplicada; Fluidos: a deformação ou deformação residual permanece após remoção da carga; Creep: se um tecido viscoelástico é mantido sobre um mesmo stress, ele será gradualmente alongando;
Sólido
Viscoelástico sólido
Viscoelástico fluido
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Histerese Histerese: caracterizada como um fenômeno pelo
qual há uma perda de energia quando um material é submetido a um ciclo de carga/descarga, a qual pode ser quantificada pela área formada pelas de curvas de carregamento e descarregamento.
Deformações Plásticas e Elásticas
A predominante do tipo de deformação dos biomateriais está associada a magnitude e/ou a duração das forças aplicadas.
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Relação entre Estresse e Deformação