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Biomecânica – a mecânica e a vida

Influência no desporto

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Equipa 1M2_03:

201303445 - Bruno Miguel Parente Teixeira Ferreira

201303458 – Hélder Miguel Marques Moreira

201303234 – João Bernardo Galvão Gomes

201305738 – Luís Filipe Gomes Pereira

201303860 – Luís Justino Fernandes Pedreira Alves

201306351 – Ricardo Miguel Vareiro Cruz

Porto, 18 de outubro de 2013

Biomecânica – a mecânica e a vida

Influência no desporto

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Unidade curricular: Projeto FEUP

Supervisor: Professor António Monteiro Baptista

Monitor: Luís Faria

Equipa 1M2_03:

201303445 - Bruno Miguel Parente Teixeira Ferreira

201303458 – Hélder Miguel Marques Moreira

201303234 – João Bernardo Galvão Gomes

201305738 – Luís Filipe Gomes Pereira

201303860 – Luís Justino Fernandes Pedreira Alves

201306351 – Ricardo Miguel Vareiro Cruz

Porto, 18 de outubro de 2013

“Biomecânica – a mecânica e a vida. Influência no desporto.”

i

Agradecimentos

Desde já se agradece ao professor António Monteiro Baptista, professor da unidade curricular, pela orientação e pelo auxílio prestado ao longo da realização de todo o trabalho.

Agradece-se também, de forma especial, ao monitor, Luís Faria, por toda a disponibilidade demonstrada e pela excelente orientação, o que contribuiu, sem dúvida, para o sucesso do projeto.

Agradece-se também a Nuno Viriato Ramos e Jaime Monteiro, do LOME, que nos mostraram como a Biomecânica e desporto se relacionam, apresentando-nos, inclusive, estudos efetuados pelo laboratório.

Por fim, agradece-se a todos que, de alguma forma, contribuíram para a realização do projeto.

Palavras-chave:

• Biomecânica • Desporto • Parâmetros biomecânicos • Cinemetria • Dinamometria • Eletromiografia • Antropometria

• Performance • Desempenho • Rendimento • Lesão • Equipamento desportivo • Cadeira-de-rodas

“Biomecânica – a mecânica e a vida. Influência no desporto.” ii

Resumo

Este relatório foi realizado no âmbito da unidade curricular “Projeto FEUP”, do curso de mestrado integrado em Engenharia Mecânica (MIEM) e procura responder à questão: Qual a influência da biomecânica no desporto?

Atendendo a que a Biomecânica não é conhecida pela generalidade das pessoas, começou-se por uma abordagem ao conceito “Biomecânica”, estabelecendo-se desde logo o seu significado e a sua etimologia. Para uma maior perceção do termo e da sua evolução, procedeu-se a uma contextualização histórica, mencionando os primeiros biomecânicos e as evoluções mais marcantes da Biomecânica ao longo de algumas Eras. Para finalizar o capítulo introduziu-se, de forma sucinta, a relação entre Biomecânica e desporto.

De seguida abordaram-se os parâmetros biomecânicos. Começou-se pela cinemetria, seguiu-se a dinamometria, a eletromiografia e, para terminar, a antropometria. De modo a relacionar de forma coerente os dois termos mais importantes do projeto, Biomecânica e desporto, a influência de cada parâmetro biomecânico no desporto foi sempre abordada. Assim, é evidente a subdivisão de cada subcapítulo numa estrutura similar, em que se define o parâmetro, seguido do modo como se estuda e, para terminar, as suas influências no desporto.

A posteriori procurou-se perceber de que modo a Biomecânica permite o aumento do rendimento e a prevenção de lesões, recorrendo-se, para isso, a exemplos particulares, desde a alteração da raquete de badminton para permitir às crianças um melhor desempenho, até ao recurso a uma passadeira anti-gravidade, por parte de Nadal, para recuperar de forma mais eficiente de uma lesão ao mesmo tempo que mantinha o ritmo competitivo.

Por fim, procurou-se recorrer a estudos inovadores que mostrassem a, cada vez maior, influência da Biomecânica no desporto. O estudo abordado de modo mais significativo analisou a influência do desenvolvimento de cadeiras de rodas no desporto paralímpico.

“Biomecânica – a mecânica e a vida. Influência no desporto.” iii

Índice

1. Introdução .................................................................................................... 1

2. Biomecânica – história e significado ............................................................ 2

2.1. Definição ............................................................................................... 2

2.2. Etimologia da palavra e primeiros biomecânicos .................................. 2

2.3. Era industrial ......................................................................................... 3

2.4. Biomecânica no desporto ...................................................................... 3

3. Parâmetros biomecânicos ........................................................................... 4

3.1. Cinemetria ............................................................................................. 4

3.2. Dinamometria ........................................................................................ 6

3.3. Eletromiografia ...................................................................................... 8

3.4. Antropometria ........................................................................................ 9

4. Biomecânica no desporto - Aumento da performance e tratamento de lesões ............................................................................................................... 12

4.1. Introdução ........................................................................................... 12

4.2. Aumento da performance .................................................................... 12

4.3. Tratamento de lesões .......................................................................... 13

5. Biomecânica no desporto – estado de arte e inovações ........................... 14

5.1. Estado de arte ..................................................................................... 14

5.2. Desportos paralímpicos ....................................................................... 14

5.3. Estudos inovadores – desportos paralímpicos de cadeiras de rodas . 15

6. Conclusão .................................................................................................. 17

7. Referências bibliográficas .......................................................................... 18

8. Referências – figuras ................................................................................. 21

“Biomecânica – a mecânica e a vida. Influência no desporto.” 1

1. Introdução

No âmbito da unidade curricular Projeto FEUP, do curso de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica (MIEM), foi elaborado um projeto sobre o tema: “Biomecânica – a influência no desporto”.

Biomecânica não é um conceito que se ouça constantemente, pelo que foi com alguma hesitação que se começou a pesquisar acerca deste tema. O objetivo inicial foi, portanto, esclarecer o significado da mesma e perceber de que forma se relacionava com o desporto.

O segundo objetivo passou por perceber de que modo conceitos tão diferentes como Biomecânica e desporto se poderiam relacionar.

Por fim, pretendeu-se partir do geral para o particular e dar alguns exemplos de desportos em que a biomecânica influencia profundamente o rendimento, abordando-se para isso, alguns estudos recentes que demonstram a ligação entre estes dois conceitos tão distintos, biomecânica e desporto.

Apesar dos objetivos anteriores serem os principais do projeto, este também se realizou com o intuito de facilitar a integração dos alunos numa nova realidade, permitindo-lhes travar conhecimentos que de outra forma seriam mais dificultados.


2. Biomecânica – história e significado

2.1. Definição A Biomecânica é o estudo da estrutura e função de sistemas biológicos

por meio de métodos particulares da “Mecânica” - é o ramo da física que envolve a análise da ação de forças. Dentro da “mecânica”, existem dois campos de estudo específicos: Estática, que é o estudo de sistemas em movimento constante (quer em repouso quer com velocidade constante); e a Dinâmica, que é o estudo de sistemas em que a aceleração está presente. [1]

2.2. Etimologia da palavra e primeiros biomecânicos A palavra “Biomecânica” (1899) foi aglutinada do Grego Antigo βίος bios

"vida" e µηχανική, mēchanikē "mecânica". [2]

Aristóteles foi o primeiro a descrever a biomecânica, por via de um livro seu, De Motu Animalium, ou seja, No Movimento dos Animais. No final, Aristóteles escreveu: “E assim terminámos pelas partes de cada tipo de animal, a alma, a perceção, o sono, a memória e o movimento em geral”. [3]

Leonardo da Vinci pode ser considerado o primeiro verdadeiro Biomecânico (figuras 1 e 2), porque foi o primeiro a estudar a anatomia animal no contexto da mecânica. Ele analisou forças musculares que atuavam como linhas ligando origens e inserções e estudou também o funcionamento dos ligamentos. Leonardo da Vinci tentou imitar algumas características animais nas suas criações. Por exemplo, estudou o voo de aves para encontrar uma forma para que o ser humano pudesse voar. Como os cavalos eram a principal fonte de poder de tração ele estudou os seus sistemas musculares para desenhar máquinas que beneficiariam das forças aplicadas por este animal. [4]

Fig.1 e 2: A fisiologia humana foi estudada a fundo por Da Vinci. [4]


2.3. Era industrial No século XIX Étienne-Jules Marey usou a cinematografia para

investigar cientificamente a locomoção. Criou assim um campo de “análise do movimento” moderno ao ser o primeiro a correlacionar as forças de reação do solo com o movimento. Na Alemanha, os irmãos Ernst Heinrich Weber e Wilhelm Eduard Weber aprofundaram muito o estudo da marcha humana, mas foi Christian Wilhelm Braune quem significativamente elevou a Biomecânica a ciência, usando avanços recentes da mecânica. Durante o mesmo período, a mecânica dos materiais começou a florescer na França e Alemanha sob as necessidades dessa nova era. Isto levou ao renascimento da biomecânica do osso, quando o engenheiro de linhas férreas Karl Culmann e o anatomista Hermann Von Meyer compararam o fémur humano com um similar recriado em metal. Inspirado por esta descoberta, Julius Wolff propôs a famosa Wolff’s Law, que consiste na remodelação do osso. [5]

Wolff’s Law é uma teoria que afirma que o osso de uma pessoa ou animal saudável adapta-se à carga que sobre si é efetuada. Se essa carga porventura aumentar, o osso remodelar-se-á por si mesmo com o tempo para ficar forte e resistir a essa nova carga. [6][7]

2.4. Biomecânica no desporto A Biomecânica no desporto é uma área que alberga a ciência no que

concerne à análise da mecânica no movimento humano. Explica como e por que razões o corpo humano se move da maneira que naturalmente o faz. No desporto, esta definição estende-se, considerando a interação entre o executante, o equipamento e o ambiente.

Seguem-se alguns exemplos de áreas em que a Biomecânica se relaciona diretamente com desporto:

- identificação da técnica ótima para elevar a performance num desporto;

- análise da carga muscular para determinar o método mais seguro para executar um desporto ou exercício particular;

- avaliação da carga utilizada;

- análise de equipamento desportivo, como calçado, raquetes, sticks.

A Biomecânica neste ramo está envolvida na tentativa de melhorar o desempenho e/ou reduzir o risco de lesões. [8]


3. Parâmetros biomecânicos

3.1. Cinemetria Cinemetria é um dos métodos de investigação da biomecânica que

pretende obter as variáveis cinemáticas do movimento de corpos ou dos seus centros de massa, tais como: deslocamento, tempo, velocidade e aceleração. É o método que adquire maior número de informação sobre o movimento visto que se baseia na obtenção de imagens através de câmaras de vídeo ou até câmaras fotográficas.

O estudo da informação obtida favorece os mais variados campos, mas debruça-se especialmente na saúde e no desporto, apesar de também estar intimamente ligada ao design gráfico (efeitos especiais, jogos virtuais).

Para captar o movimento em estudo, utilizam-se câmaras dispostas num só plano (estudos bidimensionais) ou em vários planos (estudos tridimensionais). De seguida, é utilizado um software de vídeo-análise de modo a captar determinados pontos de referência em cada fotograma e projetá-los nos modelos em construção. O resultado final será uma imagem animada em que o modelo representará o objeto captado (figura 3).

Nos últimos anos, a biomecânica tem conquistado o seu lugar na vida dos desportistas. Cada vez é mais importante uma análise minuciosa da performance dos atletas de modo a melhorá-la e se possível, prevenir lesões.

Fig.3: Criação do modelo a partir da vídeo-análise do objeto/pessoa pretendido.


Na preparação para os Jogos Olímpicos de Pequim foi utilizada tecnologia de 3D Motion Capture nos atletas de triatlo dos Estados Unidos da América. Colocou-se LEDs infravermelhos em pontos estratégicos do corpo dos atletas e das suas bicicletas o que permitiu receber dados em tempo real acerca das suas prestações. Assim, foi permitido aos treinadores corrigir todo o tipo de erros que pudessem provocar lesões ou desperdício de tempo. [9]

Em 2009, algumas equipas da NFL e da American League fizeram parcerias com laboratórios de investigação para se estudar os seus jogadores. Os laboratórios utilizaram tecnologia de 3D Motion Capture para analisar os movimentos dos atletas com o intuito de melhorar os seus rendimentos. [10]

Em 2011 utilizaram-se processos biomecânicos, em particular a cinemetria para estudar as capacidades de Cristiano Ronaldo (figura 4). [11]

Fig.4: “Ronaldo – Tested to the limit” foi um documentário onde as capacidades de Ronaldo foram estudadas com recurso a parâmetros biomecânicos. [11]


3.2. Dinamometria Etimologicamente, a palavra dinamometria provém do grego e pode subdividir-se em duas partes: dina (força) e metria (medição). Assim, pode definir-se dinamometria como o conjunto de processos usados na medição de forças, assim como na medição da distribuição de pressões. [12]

Os principais objetivos da utilização da dinamometria são: a análise técnica do movimento; a análise da condição física; o controlo de sobrecarga; a influência de fatores internos; a influência de fatores externos e a monitorização de atletas. [13]

O estudo da dinamometria faz-se essencialmente através de duas técnicas. Uma das técnicas baseia-se na utilização de plataformas de força, enquanto a outra se baseia na utilização de plataformas de pressão. [14]

Através da utilização de plataformas de força (figura 5), que consistem em duas superfícies rígidas interligadas por sensores de força, mede-se a força de reação do solo na superfície de contacto durante a fase de apoio do movimento. Esta força é representada em forma de vetor em função do tempo, dividindo-se em três componentes (vertical (Z), antero-posterior (Y) e médio-lateral (X)). Os dados encontrados são enviados para um processador que, através do software indicado os regista, permitindo uma posterior análise e tratamento dos mesmos. A comparação de dados de múltiplos e diferentes ensaios permite estabelecer modelos que permitem aos atletas perceber o modo como se devem movimentar para aumentar a força eficaz e diminuir a dissipação de força. Este tipo de estudo é efetuado em diversos desportos, tais como a marcha e outros. Apesar de permitirem perceber o melhor modo como se poderão aplicar as forças, as plataformas de força são instrumentos de custo elevado, pelo que, para estudos mais simples, recorre-se a adaptações desta plataforma que apresentam custos mais acessíveis. [14][15]

Fig.5: As plataformas de força permitem a divisão da força em três componentes. [14][15]


Através da utilização de plataformas de pressão é possível avaliar o comportamento da pressão plantar, algo muito útil nos desportos em que o controlo dos pés é essencial, como nos saltos em trampolim ou na ginástica. Esta medição é normalmente efetuada através de palmilhas que contêm transdutores (dispositivos que transformam um tipo de energia noutro tipo de energia, utilizando para isso um elemento sensor que recebe os dados e os transforma). Estas palmilhas medem as pressões exercidas nas diferentes zonas da planta do pé. Além de permitir aos atletas reajustar a postura de modo a obter melhor rendimento com menor gasto energético, estes estudos também permitem desenvolver calçado desportivo que possibilite não só uma melhor adaptação do calçado ao objetivo pretendido, mas também diminuir o risco de lesões. Este tipo de estudos é muito desenvolvido pelas grandes marcas desportivas, tal como a Nike e a Adidas, e os seus resultados estão à vista, bastando para isso analisar, por exemplo, as chuteiras existentes no início do século e as chuteiras atuais (figura 6), em que as diferenças são totalmente evidentes, desde o peso até à estética. [14][16]

Em suma, o papel da dinamometria no desporto é deveras importante, permitindo aos atletas perceber como devem executar os movimentos para serem mais eficientes, assim como o modo como devem colocar os apoios no solo. Além disso, permite ainda o desenvolvimento de equipamento desportivo que, além de aumentar o rendimento, diminui o risco de lesão.

Fig.6: A evolução do calçado desportivo está diretamente ligada à dinamometria. [14][16]


Fig.7: Gráfico obtido na medição eletromiográfica. [20]

3.3. Eletromiografia A eletromiografia (EMG) trata-se de um método de monitorização e

registo gráfico das variações de potenciais elétricos, ou seja, da atividade elétrica, gerados ao nível dos músculos. Isto é possível pois a atividade muscular é condicionada pela emissão de impulsos elétricos que partem do cérebro, mais especificamente a partir do córtex central. Estes impulsos elétricos, ao entrar em contacto com os devidos músculos, provocam um potencial de ação nas fibras musculares da unidade motora em estudo. Os sinais eletromiográficos estudam precisamente esse potencial de ação e são medidos sob a forma de voltagem em função do tempo. [17][18]

No âmbito da biomecânica aplicada ao desporto, o registo da atividade eletromiográfica permite determinar que músculos são utilizados em determinados movimentos e o seu comportamento, o nível de atividade muscular durante a execução do movimento, a intensidade e duração da solicitação muscular, além de possibilitar inferências relativas à fadiga muscular e ainda avaliar o nível de fadiga muscular que poderá afetar a performance dos atletas. [19]

A EMG é também considerada uma área importante de avaliação biomecânica por ser o único meio de medição, ainda que indiretamente, das forças produzidas pelos grupos musculares, entrando assim, no âmbito da Biomecânica interna. [20]

Relativamente ao procedimento experimental, uma EMG aplicada ao desporto efetua-se ligando elétrodos superficiais a uma unidade motora. Os potenciais de ação que ocorrem nas fibras ativas são então conduzidos pelos tecidos e fluidos envolventes até a superfície da pele. A partir dos sinais obtidos, o eletromiógrafo faz uma representação gráfica da soma de toda a atividade elétrica das fibras musculares ativas (figura 7). [20]


Fig.8: Na pesagem hidrostática obtém-se a massa por unidade de volume. [22]

3.4. Antropometria Pode definir-se antropometria como a “ciência de medida do tamanho corporal” (NASA, 1978).

Apesar do estudo da antropometria apenas ter sido aprofundado recentemente, o fascínio do ser humano pela morfologia do corpo humano é antigo. Na antiguidade, a antropometria relacionava-se essencialmente com a arquitetura e Vitrúvio defendia que “o desenho de edifícios se devia basear em certos princípios morfológicos do corpo”. Posteriormente, nos finais do século XIX e princípios do século XX a antropometria começou a desenvolver-se e a aproximar-se do que é hoje. Isto foi visível quando, em 1954, Hetzberg mediu as dimensões antropométricas dos indivíduos da força aérea norte-americana. [21]

No âmbito da Biomecânica, a antropometria dedica-se ao estudo da geometria da massa corporal, do centro de massa do corpo, do momento de inércia dos segmentos corporais, do centro de massa de cada segmento corporal e das dimensões e proporções corporais. [22]

Os parâmetros anteriormente referidos são estudados através de diferentes métodos:

-Investigação em cadáveres: consiste na fragmentação do corpo, o que permite determinar as características e propriedades da massa corporal humana; [22]

-Investigação in vivo: usam-se diferentes métodos como a pesagem hidrostática, que permite obter a massa por unidade de volume (figura 8), fotogrametria (que consiste na obtenção de informação através de processos de gravação, medição, etc), entre outros, que permitem determinar a massa, localizar o centro de massa e os momentos de inércia dos segmentos corporais; [22]


-Investigação analítica indireta: em que se usam procedimentos analíticos para calcular as características e propriedades inerciais da massa corporal. Ou seja, “aplicam-se as leis da mecânica na construção de modelos matemáticos do corpo humano”. [22]

Assim, através do estudo das diferentes características do corpo humano, a antropometria procura construir modelos antropométricos do corpo humano que permitam aos atletas obter melhores rendimentos com um gasto energético mais baixo. [23]

A partir de conhecimentos antropométricos, os atletas poderão desenvolver a sua morfologia de acordo com as características que pretendem possuir. Cristiano Ronaldo (figura 9), por exemplo, apresenta pernas longas e delgadas, em oposição ao tronco e braços robustos. Esta característica faz com que possua um alto centro de gravidade, o que lhe permite correr, saltar ou rematar com uma menor exigência física. O mesmo acontece com o jamaicano Usain Bolt (figura 10), recordista mundial dos 100 m. [24]

Em contrapartida, um centro de gravidade mais baixo permite um melhor balanceamento, ou seja, uma maior capacidade de controlar o equilíbrio. Esta estabilidade também poderá ser adquirida ao adotar certas posições, que aumentem a base de apoio. Este tipo de posições é adotado em diversos

Fig.9 e 10: As semelhanças antropométricas entre Ronaldo e Bolt fazem com que possuam características semelhantes. [24]


desportos, como o ténis (figura 11), o judo, a luta olímpica, entre outros. [25]

Apesar do que foi dito anteriormente, nem sempre os desportistas procuram a estabilidade. Por vezes, é necessário recorrer à instabilidade para otimizar os resultados. Este facto verifica-se, por exemplo, na partida das provas de velocidade, em que os atletas procuram uma posição instável que lhe proporcione uma maior impulsão na largada (figura 12). [26]

Em suma, em todos os desportos, procura-se atingir um alto rendimento com um baixo consumo de energia. A antropometria aplicada à Biomecânica é capaz de, para cada modalidade, encontrar desde modelos corporais a posições a adotar para que isso aconteça. Portanto é cada vez mais importante que se associe a antropometria a desporto, pois os estudos nesta área melhoram o desempenho desportivo.

Fig.11: No ténis adotam-se posições que aumentam a estabilidade. [25]

Fig.12: Algumas posições de instabilidade permitem o aumento da impulsão. [26]


4. Biomecânica no desporto - Aumento da performance e tratamento de lesões

4.1. Introdução A Biomecânica é extremamente importante para os atletas em diversos

ramos, quer na recuperação de lesões ou prevenção das mesmas, bem como no aumento do rendimento da sua performance e melhor utilização de regiões musculares. Existem ainda biomecânicos especializados em equipamentos desportivos, que de uma forma ou de outra, melhoram o rendimento dos atletas. A Biomecânica ajuda os atletas, que não têm as aptidões físicas necessárias, a superiorizarem-se, graças ao desenvolvimento da técnica mais adequada, estudando os seus movimentos pormenorizadamente. É desta forma uma importante ferramenta para qualquer atleta e um benefício para o desporto em geral. [27]

4.2. Aumento da performance O aumento de rendimento de um atleta pode ser conseguido através de

estudos biomecânicos do movimento do mesmo. Por vezes, um mau movimento ou até uma má rotação são suficientes para não se obterem os melhores resultados possíveis. É aqui que entra a Biomecânica. Esta área da ciência foca-se nos desportos em que se dá prioridade à técnica em vez da força ou das aptidões físicas. Assim, consegue-se que um atleta supere todas as suas dificuldades, tornando-o tecnicamente exímio e compensando as suas debilidades físicas.

Para estudar a influência da Biomecânica no desporto, existem hoje em dia laboratórios específicos, alguns em faculdades, que observam os movimentos de determinados atletas, tirando as suas próprias conclusões sobre como é que se pode rentabilizar e canalizar a energia e qualidade de um atleta em seu proveito. Por vezes, existem treinadores que estudam o seu atleta não só pelas suas aptidões físicas, mas também pelas suas características psicológicas, comparando-o com grandes figuras do desporto. No entanto, ao tentar maximizar a capacidade psicológica dos atletas (confiança, nervosismo, “garra”, capacidade para lutar em desvantagem), os treinadores apenas obtêm pequenas mudanças na performance do atleta. Por outro lado, consegue-se aumentar o rendimento de um dado atleta fazendo alterações nos equipamentos desportivos adequados. Ao longo dos anos muitas mudanças foram feitas e implementadas nas mais diversas modalidades.

Em 1980 e 1981, alguns biomecânicos tiveram a ideia de conceber raquetes em tamanho mais pequeno, para que as crianças pudessem praticar


de uma forma mais consistente a modalidade. Criaram assim raquetes menores e mais leves, de forma a que as crianças que se quisessem dedicar a esta modalidade pudessem imprimir ao movimento uma maior potência, apesar da sua pequena estatura. [27]

4.3. Tratamento de lesões Os biomecânicos também se dedicam ao estudo da prevenção e

tratamento de lesões desportivas. Diferentes lesões podem ser causadas por diversos motivos. Por vezes, o stress e a tensão sentida, em conjunto com o esforço que os atletas executam, é o suficiente para provocar uma lesão a nível ósseo, ou mesmo a nível muscular ou nervoso. Com efeito, a Biomecânica pode ajudar na prevenção de lesões graves, trabalhando em algumas áreas, nomeadamente, o controlo postural, o controlo de cargas e peso e questões nervosas. No caso particular de Rafael Nadal, o tenista utilizou um equipamento (passadeira anti-gravidade), no qual, conseguiu recuperar de uma lesão ao mesmo tempo que mantinha um certo ritmo de exercício. As passadeiras anti-gravidade (figura 13), desenvolvidas pela NASA, criam um ambiente gravítico mais baixo, através da variação de pressão do ar, o que permite aos atletas treinarem sem esforçarem demasiado algum local afetado por uma lesão (como um tendão ou um músculo), ou seja, estas passadeiras têm como funcionalidade diminuir o impacto da corrida nos membros inferiores. Este tipo de passadeiras é adotado por um número cada vez maior de atletas (ao mais alto nível), tal como se verifica nas seguintes notícias ([28][29] ). [30][31][32]

Fig.13: Por vezes, a Biomecânica encontra formas de recuperar mais facilmente de lesões. [30]


5. Biomecânica no desporto – estado de arte e inova ções

5.1. Estado de arte Como se viu anteriormente, a biomecânica, hoje em dia, estuda vários

ramos do desporto na procura de um melhor rendimento a nível desportivo, procurando melhorar os movimentos dos atletas e os equipamentos que estes usam.

Contudo, apesar da Biomecânica ser deveras importante no desporto, é ainda alvo de esteriótipos e visões erradas. Por vezes esta ciência ainda é vista como uma matéria a ser analisada e compreendida apenas por especialistas que trabalham no ramo do desporto de alto rendimento ou por peritos nas áreas de física e matemática.

Esta visão errada faz com que este ramo não seja estudado pelos profissionais do ramo de Educação Física, o que debilita a formação destes profissionais.

Apesar desta visão errada que alunos e professores têm da Biomecânica, ela continua a ser aplicada no desporto de alto rendimento, sendo que atualmente, muitos estudos têm sido feitos no melhoramento dos desportos, particularmente em desportos paralímpicos que englobam o uso de cadeira de rodas. [33]

5.2. Desportos paralímpicos Desde sempre, as pessoas com deficiências motoras foram vistas como

“pacientes” quer pela comunidade médica quer pelas pessoas em geral. Embora este ponto de vista seja de certo modo “compreensível”, não favoreceu o sentido de que essas pessoas têm tanto direito de praticar desportos organizados e outras atividades de lazer como as pessoas que não têm deficiências.

Porém esta visão começou a mudar nos meados do século XX com o aparecimento do desporto organizado para pessoas com deficiência em Stoke Mandelville, na Inglaterra, em 1948. Como resultado dessa evolução, várias organizações internacionais foram desenvolvidas, incluindo a Organização Internacional do Desporto para os deficientes em 1964 e o Comité Internacional dos Paralímpicos em 1989. [34]

Alguns países também possuem organizações regionais mais pequenas que têm um papel importantíssimo na promoção ao acesso às atividades desportivas para os indivíduos com deficiências.


Desde 1988 os Jogos Paralímpicos de verão têm sido realizados imediatamente após os Jogos Olímpicos de verão na mesma cidade onde estes ocorrem. Os Jogos Paralímpicos têm continuado a crescer em prestígio e em tamanho.

Os Jogos Paralímpicos de Pequim 2008 foram compostos por 20 desportos e envolveram mais de 3000 atletas de 146 países. Este crescimento coincidiu com uma mudança do ponto de vista da sociedade, sendo que, atualmente, os atletas com deficiências são mais frequentemente considerados como “atletas”. Esta mudança do ponto de vista da sociedade fez com que houvesse uma maior investigação no âmbito desportivo em vez de investigação no âmbito de reabilitação das pessoas com deficiências motoras. [35][36]

5.3. Estudos inovadores – desportos paralímpicos de cadeiras de rodas

As cadeiras de rodas são utilizadas pelos atletas paralímpicos em eventos de campo e de pista, de maratona e em desportos coletivos tais como basquetebol, rugby e ténis.

A performance nos desportos que utilizam cadeira de rodas é condicionada essencialmente por três fatores: o atleta em si, a cadeira de rodas e a relação entre o atleta e a cadeira de rodas. A interação destes três fatores pode influenciar as características cinemáticas e eletromiográficas do impulso da cadeira de rodas, bem como a fricção e a resistência do ar encontrada. Assim, o design das cadeiras de rodas continua a evoluir, usando cada vez mais designs específicos de cadeiras nos desportos competitivos, visando melhorar a performance dos atletas.

Alguns estudos, tais como [36] e [37], examinaram a Biomecânica em provas de sprint de cadeira de rodas, provando que a velocidade dependia da “capacidade” do atleta em exercer impulsos no aro em breves momentos sendo que a força desempenha um papel crucial neste momento. A partir destes estudos concluiu-se que o exercício da figura 14 permitia aumentar a “força” do atleta, aumentando assim a intensidade do impulso exercido no aro.

Fig.14: Exercício de prensa em banco.


O estudo da biomecânica aplicada à locomoção de cadeira de rodas difere de desporto para desporto, devido às diferentes acelerações, desacelerações e mudanças de direção requeridas pelos vários desportos.

Assim, em desportos como o rugby e o basquetebol, as cadeiras de rodas dos atletas são modificadas para se adequarem às solicitações particulares que cada modalidade exige (muda-se a altura do assento, por exemplo), sendo que, contudo, algumas destas alterações causam adversidades aos atletas.

No basquetebol de cadeira de rodas, os jogadores com maior poder de tronco e com melhor qualidade (são os jogadores funcionais que normalmente fazem mais pontos) têm, regra geral, o assento da cadeira numa posição mais alta que os outros jogadores da equipa, o que faz com que estes jogadores possuam um centro de massa mais elevado, tornando o lançamento ao cesto e o ganho de ressaltos mais fáceis. Contudo, a elevação do centro de massa destes atletas faz com que percam estabilidade e velocidade nas mudanças de direção. Assim, os jogadores que fazem menos pontos, normalmente jogam mais na defesa e usam cadeiras de rodas com uma curvatura nas rodas traseiras (figura 15), o que faz com que o seu centro de massa baixe, aumentando a largura da base de apoio com o solo, incrementando, como resultado disso, a sua estabilidade e a sua capacidade de bloqueio em detrimento da velocidade máxima da cadeira de rodas. [36]

Fig.15: Curvatura nas rodas traseiras. [36]


6. Conclusão

É inegável que a Biomecânica tem um papel decisivo no desporto. O mais interessante, é que a Biomecânica não influencia apenas um aspeto desportivo, mas diversos, desde a melhoria de rendimentos, à prevenção de lesões, passando pela otimização dos equipamentos desportivos.

Ao longo do projeto, conclui-se que, apesar de toda esta importância da Biomecânica, ela apenas é estudada no desporto de alto rendimento, ou seja, o desporto praticado diariamente por milhões de pessoas, quer seja em educação física nas escolas, quer seja por lazer com os amigos, não dá a mínima importância a esse conceito. Espera-se que após a leitura deste relatório, os desportistas em geral possam ter acesso ao conceito e estudem um pouco esta área, pois poderão melhorar o seu rendimento com simples alterações nos hábitos desportivos.

Ao nível de alto rendimento, é interessante verificar o aumento gradual de estudos biomecânicos e a diversidade de desportos que são afetados por esses estudos. A própria Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto dedica-se a esses estudos, nomeadamente no hóquei em patins. É também interessante verificar que não são só os desportos para pessoas sem deficiências motoras que são estudados, tal como é comprovado no último capítulo. Por vezes estas pessoas são esquecidas, mas neste caso isso não acontece e são cada vez mais evidentes as melhorias proporcionadas a essas pessoas.

Espera-se que no futuro o conceito de Biomecânica seja conhecido pela população em geral e que o associem ao desporto. Espera-se também que o presente relatório seja um meio para que as pessoas possam atingir os seus objetivos, neste caso a nível desportivo.


7. Referências bibliográficas

[1] HATZE, HERBERT (1974). "The meaning of the term biomechanics". Journal of Biomechanics 7: 189–190. Acedido a 1 de outubro de 2013.

[2] Oxford English Dictionary, Third Edition, November 2010, s.vv. Acedido a 1 de outubro de 2013.

[3] - Motion of Animals, Aristotle, Translated by A. S. L. Farquharson. Acedido a 1 de outubro de 2013.

[4] MASON, STEPHEN (1962). “A History of the Sciences”. New York, NY: Collier Books. p. 550. Acedido a 1 de outubro de 2013.

[5] MARTIN, BRUCE (23 October 1999). "A Genealogy of Biomechanics". 23rd Annual Conference of the American Society of Biomechanics. Retrieved 13 October 2010. Acedido a 2 de outubro de 2013.

[6] O’CONNOR, ANAHAD (October 18, 2010). "The Claim: After Being Broken, Bones Can Become Even Stronger". New York Times. Retrieved 2010-10-19. Acedido a 2 de outubro de 2013.

[7] FROST, HM (1994). "Wolff's Law and bone's structural adaptations to mechanical usage: an overview for clinicians". The Angle Orthodontist 64 (3): 175–188. PMID 8060014. Acedido a 3 de outubro de 2013.

[8] http://www.bases.org.uk/Biomechanics. Acedido a 3 de outubro de 2013.

[9] http://www.gizmag.com/3d-motion-capture-olympic-triathletes/9190/. Acedido a 1 de outubro de 2013.

[10] http://www.switched.com/2010/10/05/3-d-motion-capture-now-part-of-baseball-coaches-training-manual/. Acedido a 2 de outubro de 2013.

[11] http://www.youtube.com/watch?v=wHC8RRMncio. Acedido a 5 de outubro de 2013.

[12] MOTA. “Biomecânica: métodos de medição – dinamometria”. URL: www.ufsm.br/.../biomecanica/metodos_de_medicao_dinamometria.ppt. Acedido a 8 de outubro de 2013.

[13] PORTAL-EDUCAÇÃO, 2013. “Dinamometria: métodos de medição em biomecânica do movimento humano”. URL: http://www.portaleducacao.com.br/educacao-fisica/artigos/34295/dinamometria-metodo-de-medicao-em-biomecanica-do-movimento-humano. Acedido a 8 de outubro de 2013.


[14] SOUZA. “Dinamometria como método biomecânico para análise do movimento humano”. URL: http://anais.sepex.ufsc.br/anais_4/trabalhos/383.html. Acedido a 8 de outubro de 2013.

[15] DUARTE; BARELA, 2011. “Utilização da plataforma de força para aquisição de dados cinéticos durante a marcha humana”. URL: http://demotu.org/pubs/BJMB11.pdf. Acedido a 8 de outubro de 2013.

[16] CENESP-MET. “Métodos de medição em biomecânica do esporte: descrição de protocolos para aplicação nos centros de excelência esportiva”. URL:http://www.milenadutra.com.br/wp-content/uploads/2012/05/Medi%C3%A7%C3%A3o-de-Biomecanica-no-Esporte.pdf. Acedido a 8 de outubro de 2013.

[17] http://www.cpaqv.org/mtpmh/eletromiografia.pdf. Acedido a 8 de outubro de 2013.

[18] http://demotu.org/pubs/EMG.pdf. Acedido a 9 de outubro de 2013.

[19] http://www.saudemedicina.com/eletromiografia-emg/. Acedido a 13 de outubro de 2013.

[20] http://www.efdeportes.com/efd145/biomecanica-aplicada-ao-esporte.htm. Acedido a 13 de outubro de 2013.

[21] COMPLETO, ANTÓNIO; FONSECA, FERNANDO. “Fundamentos de Biomecânica”. 1ª edição. Porto: Publindústria, Edições Técnicas. 2011. Acedido a 30 de setembro de 2013.

[22] ZATSIORSKY et al., 1982 (citado por MELO e SANTOS, 2000). URL: www.rbcdh.ufsc.br/DownloadArtigo.do?artigo=135 . Acedido a 1 de outubro de 2013.

[23] AMADIO, 1989 (citado por BARBOSA). URL: www.ipb.pt/~barbosa/biomecanica/introducao%20biomecanica.pdf. Acedido a 1 de outubro de 2013.

[24] LUSA, 2011. “Ronaldo e Bolt têm a mesma estrutura muscular”. URL: http://expresso.sapo.pt/ronaldo-e-bolt-tem-a-mesma-estrutura-muscular=f672848. Acedido a 1 de outubro de 2013.

[25] THOMPSON; FLOYD, 1997 (citado por RODACKI, 2010). URL: http://www.profedf.ufpr.br/rodackibiomecanica_arquivos/Centro%20de%20Gravidade%202010.pdf. Acedido a 1 de outubro de 2013.

[26] WATKINS, 2001 (citado por RODACKI, 2010). URL: http://www.profedf.ufpr.br/rodackibiomecanica_arquivos/Centro%20de%20Grav


idade%202010.pdf. Acedido a 1 de outubro de 2013.

[27] http://www.topendsports.com/medicine/posture.htm. Acedido a 13 de outubro de 2013.

[28] http://passaecorta.blogspot.pt/2013/08/lebron-james-corre-numa-passadeira-anti.html. Acedido a 25 de outubro de 2013.

[29] http://passaecorta.blogspot.pt/2013/08/kobe-ja-corre-numa-passadeira-anti.html. Acedido a 25 de outubro de 2013.

[30] http://www.alterg.com/products/anti-gravity-treadmill/m320-f320. Acedido a 13 de outubro de 2013.

[31] http://www.humankinetics.com/excerpts/excerpts/apply-biomechanics-to-improve-techniques. Acedido a 13 de outubro de 2013.

[32] https://neurolab.gatech.edu/labs/laplaca/injury-biomechanics. Acedido a 14 de outubro de 2013.

[33] http://www.efdeportes.com/efd145/biomecanica-aplicada-ao-esporte.htm. Acedido a 14 de outubro de 2013.

[34] BAILEY, 2008 (citado por KEOGH, 2011). URL: http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/14763141.2011.592341#.Ulx6IFBQFqU. Acedido a 14 de outubro de 2013.

[35] http://www.paralympic.org/. Acedido a 14 de outubro de 2013.

[36] KEOGH, JUSTIN; 2011; “Paralympic sport: an emerging area for research and consultancy in sports biomechanics”. URL: http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/14763141.2011.592341#.Ulx6IFBQFqU. Acedido a 14 de outubro de 2013.

[37] http://www.sbpcnet.org.br/livro/58ra/SENIOR/RESUMOS/resumo_3119.html. Acedido a 14 de outubro de 2013.


8. Referências – figuras

Figura 1: http://www.drawingsofleonardo.org/

Figura 2: http://www.drawingsofleonardo.org/images/vitruvian.jpg

Figura 3: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8b/Motion_Capture_with_Chad_Phantom.png

Figura 4:

http://www.soccerbible.com/cfs-filesystemfile.ashx/__key/CommunityServer.Blogs.Components.WeblogFiles/general.2011.September.Ronaldo+Castrol/Ronaldo_5F00_tested_5F00_to_5F00_the_5F00_limits_5F00_red2.jpg

Figura 5: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f2/Kistler_plates.jpg

Figura 6: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f2/Adidas_Absolado_TRX_TF-1.jpg e http://www.novidadediaria.com.br/wp-content/gallery/chuteiras-2013/chuteiras-2013.jpg

Figura 7: http://www.saudemedicina.com/eletromiografia-emg/

Figura 8: http://www.muska-posla.com/Prehrana_Kategorija_Slike/hydrostatic_weighing.jpg

Figura 9: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/79/Cristiano_Ronaldo_20120609_(1).jpg

Figura 10: http://i2.cdn.turner.com/si/2012/olympics/2012/writers/nick_zaccardi/08/09/usain-bolt-david-rudisha-200-meters/usain-bolt-zaccardi.jpg

Figura 11: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ae/Roger_Federer_2.jpg

Figura 12: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8d/Mens_100m_Final_-_On_your_marks_-_2012_Olympics.jpg

Figura 13: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b4/Alter-G.jpg

Figura 14: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b2/Bench-


press.png

Figura 15: http://www.wheelchairbasketball.ca/The_Wheelchair.aspx

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