Relação força x velocidade

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Relação força x velocidade
Apresentação
Nesta Unidade de Aprendizagem será abordado um dos principais conceitos referente à mecânica 
muscular: a relação força x velocidade e sua aplicação em estruturas in vivo, conhecida como 
relação torque x velocidade. 
Bons estudos.
Ao final desta Unidade de Aprendizagem, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
Definir o que é a relação força x velocidade e como ela foi elaborada.•
Distinguir a relação força x velocidade e seu comportamento em ações concêntricas e 
excêntricas.
•
Identificar a relação torque x velocidade e sua aplicação prática.•
Infográfico
O infográfico desta Unidade de Aprendizagem faz uma explanação sobre o comportamento da 
relação força x velocidade em diferentes tipos de contração muscular, contendo o por quê desse 
comportamento.
Conteúdo do livro
Para detalhar de forma mais aprofundada os aspectos relativos à relação força x velocidade, 
acompanhe os trechos do livro-base Estrutura e Função do Sistema Musculoesquelético, de James 
Watkins, a partir do subtítulo Relação força-velocidade em uma unidade músculo-tendão.
Boa leitura.
Sobre o Autor
James Watkins, PhD, leciona anatomia funcional e biomecânica na
Scottish School of Sports Studies, na University of Strathclyde, em
Glasgow, Escócia, onde trabalhou como chefe de departamento de
1989 a 1994.
Suas publicações contabilizam mais de 70 trabalhos em revis-
tas acadêmicas e quatro livros. É membro do conselho consultivo
do Journal of Sports Sciences e do conselho editorial do European Journal
of Physical Education e do British Journal of Physical Education. Perten-
ceu ao conselho da seção de Biomecânica da British Association of
Sport and Exercise Sciences de 1993 a 1996.
Seu PhD em biomecânica foi conferido pela University of Leeds,
Inglaterra, em 1975.
Catalogação na publicação: Poliana Sanchez de Araujo – CRB 10/2094
W336e Watkins, James.
Estrutura e função do sistema musculoesquelético [recurso
eletrônico] / James Watkins ; tradução: Jacques Vissoky ;
revisão técnica: Aylton José Figueira Júnior. – Porto Alegre :
Artmed, 2014.
Editado também como livro impresso em 2001.
ISBN 978-85-8271-141-5
1. Anatomia – Músculos. 2. Articulação. 3. Biomecânica.
I. Título.
CDU 611.73
ESTRUTURA E FUNÇÃO DO SISTEMA MUSCULOESQUELÉTICO 257
A Figura 8.24 mostra que, quando uma unidade músculo-tendão alonga-se além do com-
primento de repouso, a tensão isométrica gerada é bastante constante, entre 100 e 150% do
comprimento em repouso, e então aumenta a um máximo em aproximadamente 175% do
comprimento em repouso. A mudança na tensão isométrica entre o comprimento em repouso
e a tensão máxima está associada com uma diminuição gradual na quantidade de tensão pro-
duzida pelo componente contrátil e um aumento gradual na quantidade de tensão passiva. A
tensão no componente contrátil seria reduzida a zero se a unidade músculo-tendão fosse
alongada a aproximadamente 210% do comprimento em repouso. Entretanto, os componentes
do tecido conjuntivo elástico paralelo evitam que essa situação ocorra, ao limitar o compri-
mento máximo da unidade músculo-tendão em aproximadamente 175% do comprimento em
repouso. Nessa situação, diz-se que a unidade músculo-tendão está em um estado de insufici-
ência passiva (Elftman, 1966).
Quando uma unidade músculo-tendão se alonga, nem todos os sarcômeros são alonga-
dos da mesma maneira. Teoricamente, poderia uma situação ocorrer na qual alguns dos
sarcômeros em uma fibra muscular fossem completamente estendidos, ou seja, em que não
houvesse nenhuma interdigitação entre os filamentos de actina e de miosina, enquanto outros
sarcômeros não estariam completamente estendidos. Se o músculo fosse estimulado para con-
trair-se nesse estado, os sarcômeros completamente estirados não seriam capazes de se contra-
ir, enquanto outros sarcômeros seriam capazes de contração. Isso resultaria em mais estiramento
e, conseqüentemente, lesão aos sarcômeros já completamente estirados. Essa condição teórica
tem sido referida como instabilidade muscular, e pode ser prevenida, pelo menos em parte,
por insuficiência passiva (Alexander, 1989). Conseqüentemente, a amplitude de comprimento
máxima de uma unidade músculo-tendão é determinada pelos comprimentos nos quais ocor-
rem a insuficiência ativa e a insuficiência passiva, ou seja, aproximadamente entre 75 e 175%
do comprimento em repouso. Entretanto, é provável que a amplitude de funcionamento nor-
mal seja aproximadamente entre 100 e 130% do comprimento em repouso. Essa amplitude
incorpora a região da curva de comprimento-tensão onde a tensão contrátil é máxima, permi-
tindo flexibilidade máxima na geração de tensão (ver Figura 8.24).
Relação Força-Velocidade em uma Unidade Músculo-Tendão
As tarefas diárias que os indivíduos executam envolvem habitualmente a capacidade de força
das unidades músculo-tendão. Nos movimentos diários, as unidades músculo-tendão geram
tensão suficiente apenas para superar a carga externa que age sobre elas, de forma que possam
movê-la. Essa pode ser simplesmente o peso do segmento de um membro, como o antebraço
em um movimento envolvendo a flexão do cotovelo. Em outros momentos, a carga externa
consiste do peso dos segmentos do membro juntos com quaisquer outras cargas adicionais que
estejam sendo movimentadas, tal como algo que está sendo segurado na mão.
Quando a quantidade de força produzida por um músculo (unidade músculo-tendão)
alcança a carga externa, o músculo contrai-se isometricamente. A carga máxima que o músculo
pode suportar isometricamente é chamada de força isométrica do músculo. Quando a carga
externa for menor que a força isométrica, o músculo será capaz de contrair-se concentricamen-
te. A velocidade de encurtamento em uma contração concêntrica depende
de quanta força o músculo precisa produzir para mover a carga externa.
Quanto maior ela for, maior deverá ser a força muscular, e quanto maior
for a força muscular (como uma proporção da força isométrica), menor
será a velocidade de encurtamento. Um músculo pode encurtar em velo-
cidade máxima quando a carga externa nele for zero. Quando a carga
máxima em um músculo for maior que a sua força isométrica, ele é força-
do a alongar (contrai-se excentricamente).
Em uma contração excêntrica, um músculo resiste à carga de
estiramento. Assim, as pontes de cruzamento são estiradas, acrescentan-
do à tensão de tal forma que a força produzida pelo músculo é maior que
a sua força isométrica. A força produzida por um músculo durante a con-
tração excêntrica depende da velocidade de alongamento, que depende
Insuficiência passiva: o limite
superior, o comprimento máximo
da amplitude de funcionamento
de um músculo
Figura 8.25. Modelo de relação entre os compo-
nentes contráteis e de tecido conjuntivo em uma
unidade músculo-tendão: CC – componente con-
trátil; SEC – componente elástico serial; PEC –
componente elástico paralelo.
258 JAMES WATKINS
do tamanho da carga externa. Quanto maior ela for (em relação à força
isométrica do músculo), maior será a velocidade de alongamento. Quanto
maior a velocidade de alongamento, maior o efeito do reflexo de
estiramento e, por conseguinte, maior a força produzida pelo músculo.
Quando a força externa exceder a força máxima do músculo, ele e seu
tendão estarão lesionados. A relação entre a velocidade de encurtamento
ou de alongamento e a força muscular é referida como a relação força-velo-
cidade (Figura 8.26). A Figura 8.27 mostra o efeito da relação força-veloci-
dade sobre a relação comprimento-tensão de uma unidade músculo-ten-
dão. A figura mostra que, em qualquer comprimento, quanto maior a ve-
locidade de encurtamento, menor a tensão e, quanto maior a velocidade
de alongamento, maior a tensão.
A quantidade de força gerada por uma unidade músculo-tendão
depende do seu comprimento no momento da estimulação (relação com-
primento-tensão) e da velocidade na qual o comprimento muda com a
contração (relação força-velocidade).
Arquitetura e Função do Músculo
Todos os músculossão feitos de fibras musculares, tendo o comprimento
e a orientação das fibras (penadas ou não-penadas) um efeito considerá-
vel sobre a função muscular. As relações fundamentais entre a arquitetura
e a função muscular são que a excursão (a distância que o músculo pode
Relação força-velocidade: a re-
lação entre a velocidade de en-
curtamento ou de estiramento e
a tensão em um músculo
Figura 8.27. O efeito das velocidades de encurtamento e de estiramento sobre a relação comprimento-
tensão no músculo esquelético. A e B mostram contrações excêntricas: a velocidade de alongamento
em A > B; C e D mostram contrações concêntricas: a velocidade de encurtamento em C < D; I mostra a
curva de tensão isométrica.
Comprimento em repouso (%)
Tensão
Figura 8.26. A relação força-velocidade no mús-
culo esquelético.
Força
isométrica (%)
Velocidade de
alongamento
(excêntrica)
Velocidade de
encurtamento
(concêntrica)
, , , ,
Dica do professor
Neste vídeo com conteúdo visual-informativo, você poderá ver de forma mais dinâmica os 
conceitos trabalhados nesta Unidade de Aprendizagem. O objetivo principal deste material é 
facilitar o entendimento da relação força x velocidade, sua origem e a aplicação em seres humanos 
através da relação torque x velocidade.
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Na prática
A relação força x velocidade pode ser percebida com facilidade na prática profissional de quem 
trabalha com exercícios resistidos.
Como vimos, em contrações concêntricas, a capacidade de produção de força é maior em menores 
velocidades. Para empregar maior velocidade temos, obrigatoriamente, de diminuir a carga.
Já em contrações excêntricas, a aplicabilidade prática da relação força x velocidade só é possível 
com a utilização de um dinamômetro isocinético. Isso porque o aparelho impõe a velocidade sem 
interferência da gravidade. As contrações excêntricas têm como característica a realização de um 
alongamento ativo da musculatura e, em uma condição prática, como citado anteriormente (um 
exercício contra uma resistência), isso ocorre através do controle da carga no sentido da aceleração 
da gravidade. Sendo assim, a velocidade terá o mesmo comportamento, independente da carga que 
seja imposta sobre a musculatura durante o exercício.
Saiba +
Para ampliar o seu conhecimento a respeito desse assunto, veja abaixo as sugestões do professor:
Adaptações neurais e morfológicas ao treinamento de força com 
ações excêntricas
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Behavior of human muscle fascicles during shortening and 
lengthening contractions in vivo
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Double-hyperbolic force-velocity relation in frog muscle fibres.
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http://cev.org.br/biblioteca/adaptacoes-neurais-e-morfologicas-ao-treinamento-de-forca-com-acoes-excentricas/
http://jap.physiology.org/content/95/3/1090
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1190827/