Aula 4 - Biomecânica do Tecido Muscular

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
2
Frequência dos
Disparos
Tipo IIb
Tipo I
Tipo IIa
Tipo IIb
(KOMI, 1992)
Tipos de Fibras
Musculares
NÚMERO DE FIBRAS
Fibras IIb
Fibras IIa
Fibras I
INTENSIDADE
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Capacidade de
Resistência à Fadiga
Coordenação Inter e
Intramuscular
4
Fatores Determinantes
da Força Muscular
Extensores de Joelho
Força Muscular
700
Diferenças
Anatômicas;
450
Homens
Mulheres
200
40
60
80
Área de Secção Transversa (cm2)
% Gordura
Intramuscular;
% Tecido
Conjuntivo;
100
Adaptações Neurais
aos Exercícios
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Relação ComprimentoTensão
Relação ContraçãoTensão
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Relação ForçaVelocidade
Tipo I (Lenta)
Tipo II (Rápido)
Força
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
correspondente de
encurtamento muscular;
Relação Força-Velocidade
(Contração Concêntrica)
Velocidade
Músculo Longo vs.
Músculo Calibroso
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Adaptações no
Comprimento-Tensão
Força
Implicações: a não especificidade
do treinamento pode ter um
efeito de treinamento
concorrente;
Força
As propriedades do reto da coxa de
ciclistas e fundistas se adaptam
de acordo com as exigências
diárias do treinamento;
Ciclistas
Comprimento
Fundistas
Força
Herzog et al. (1991): a relação
força-velocidade pode ser
adaptada para permitir uma
maximização do desempenho;
Comprimento
Comprimento (Sarcômero)
Componentes Elásticos
em Série e em Paralelo
TCI
CEP
FT
Golgi
FT
CES
±F
TC
CC
TCE
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 préestiramento, 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:
Relação Força-Velocidade em
Função da Temperatura
– Melhora de transmissão nervosa
(freqüência do estímulo);
Aquecido
– Melhora a atividade enzimática
(eficiência da contração muscular);
– Um menor número de UM são
necessárias para sustentar uma
determinada carga;
Benefícios: aumenta a força muscular,
potência e resistência;
Força
– Melhora a elasticidade do colágeno
(extensibilidade do músculo);
Frio
Velocidade
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Cargas Mecânicas e
Deformações
B  Deformação elástica: rápida deformação do material, o qual
apresenta capacidade do voltar ao seu estado original após
a remoção da carga aplicada.
B  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
5  Stress: relação carga externa aplicada com a secção transversal da
estrutura;
5  Strain: deformação desenvolvida no interior da estrutura em
decorrência de cargas externas aplicadas (distensão);
5  Módulo de Elasticidade ou Módulos de Young: stress/strain,
representando a rigidez do material;
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Módulo de Elasticidade
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.
B  Inclinação da curva;
B  “Dureza do material”
E=
Δσ ( stress)
Δε ( strain)
Grande rigidez- osso
Rigidez moderada
Cartilagem
Stress
Pouca rigidez
tendão
Strain
Viscoelasticidade
B  Característica dos materiais
que possuem propriedades
fluidas e sólidas;
B  Sólidos: deformação apenas
enquanto a força externa é
aplicada;
B  Fluidos: a deformação ou
deformação residual
permanece após remoção da
carga;
B  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
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