Cinética Angular e Torque em Alavancas

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ALAVANCAS
Prof. Welton Daniel
UNIVERSO
–
Cinesiologia e Biomecânica
–	Prof. Sandro de Souza
CINESIOLOGIA E BIOMECANICA
CINÉTICA ANGULAR
CINÉTICA - Ramo da mecânica que estuda as causas do movimento.
CINÉTICA ANGULAR – Ramo da mecânica que estuda as causas do movimento angular.
1) TORQUE
É definido como o produto da magnitude de uma força pela distancia perpendicular desde a linha de ação da força até o eixo de rotação. Pode ser chamado também de Momento de Força.
Assim: T = F * r	Unidade do torque: Nm
T = torque
F = força em Newtons
r = distância perpendicular em metros
1. 1 - CARACTERÍSTICAS DO TORQUE
magnitude da força – é a intensidade da força aplicada que permitirá o movimento.
distancia mais curta, ou perpendicular, desde o ponto pivô até a linha de ação da força.
Braço de momento: é a distância do ponto de aplicação da força até o eixo de rotação.
Quanto maior o Braço de momento ou a Força aplicada, maior o Torque.
Força
Ponto Pivô ou eixo de rotação
Ponto Pivô ou eixo de rotação
Linha de ação
Braço de momento
UNIVERSO
–
Cinesiologia e Biomecânica
–	Prof. Sandro de Souza
Ex: 1
T = F * r
T = 10 x 0,15 T = 1,5 Nm
Ex: 2
T = F * r
T = 10 x 0,05 T = 0,5 Nm
2) ALAVANCA
É uma máquina simples que consiste em uma barra relativamente rígida que pode ser rodada em torno de um eixo. No corpo humano é representada pelo osso. A força aplicada na alavanca movimenta uma resistência.
É Constituída por três partes básicas:
Ponto de apoio ou fulcro,
Força de Resistência e
Força de esforço ou Potência
a) Ponto de Apoio ou Fulcro (PA)
Ponto de apoio ou eixo ao redor do qual uma alavanca pode ser rodada. No corpo humano é representado pela articulação. É o ponto onde se apóia a alavanca para realizar um trabalho.
b) Força de Resistência (R)
É o peso da carga. Quase sempre é representado pelo peso do segmento ou carga externa. È a força que deve ser vencida. O próprio segmento corporal representa uma resistência natural à alavanca.
Braço de Momento
Braço de Momento
Aplicação da força
Aplicação da força
0,15 m
0,05 m
10 N
10 N
Vantagem mecanica é a relação entre o braço 
De força e o de resistencia.
Braço
4
Alavancas:	máquinas	si mpl es
F
E
R
Componentes de uma alavanca
Barra rígida
Eixo de rotação
Resistência
Força (potência)
F
Eixo
R
Braços de uma alavanca
F
R
bF Eixo
bR
Braço: é a menor distância entre a linha de ação da força considerada e o eixo de rotação.
Braço da resistência
Braço da potência
Braços de uma alavanca
eixo
F
bF
R
bR
L
L é o comprimento do segmento
bF = L . sen
bR
: é o braço da resistência
Cl asses	de al avancas
3 Classes:
Interfixa
Interresistente
Interpotente
Alavanca de 1ª	classe: Interfixa
O eixo está localizado entre a força
(potência) e a resistência
Gangorra
Pode ser de velocidade ou de força
Trata-se de uma alavanca que pode ser modificada
É a única alavanca que pode ter
vantagem mecânica igual a 1,0.
Alavanca de 2ª	classe: Interresistente
A resistência está entre o eixo e a força
Carrinho-de-mão (carriola)
Previlegia a força
Vantagem mecânica é maior que 1,0.
Alavanca de 3ª	classe: Interpotente
A força (potência) está entre o eixo e a
resistência
Pá
Privilegia a velocidade
Vantagem mecânica é menor que 1,0.
R
E	F
Alavancas	anatômicas
Alavancas	anatômicas
Barra rígida é o osso
O eixo é a articulação
Resistência é o C.G. ou carga externa
Força atua na inserção do músculo
Na maioria das vezes são de terceira classe, ou seja, a força está entre o eixo e a resistência.
Alavancas	Anatômicas
R
E	F
Alavancas anatômicas de 1ª classe
Balanço da cabeça
R	E	F
R é o peso da cabeça que tende a flexionar a coluna cervical
E é o eixo
F é a força exercida pelos músculos posteriores (esplênio da cabeça)
Alavancas	anatômicas	de	2ª	cl asse
Ficar na ponta dos
pés
F	R	E
Alavancas	anatômicas	de	3ª	cl asse
R
F	E
R F E
Mesa romana
Vantagem Mecânica
Usada para melhorar a performance
Pode ser aprimorada pelo treinamento
É calculada a partir dos braços das
forças
Fórmula básica: VM = bF/bR
Onde VM é a vantagem mecânica (adimensional)
Vantagem	Mecânica
Exemplo para tipo Interfixa (1ª classe):
F	E	R
bF = 5, bR = 5
VM = 5/5 VM = 1.0
Ou seja, o indivíduo pode exercer sobre um objeto a mesma força que ele exerce com seus músculos.
Esta alavanca pode sofrer adequações para produzir o mesmo efeito que as de segunda e terceira classe.
Vantagem Mecânica
VM = bF/bR
Exemplo de interresistente: bF = 10, bR = 5	F	R	E VM = 10/5
VM = 2.0
Ou seja, o indivíduo pode aplicar MAIS força do que exerce com seus músculos.
É um meio para “ganhar” força
Vantagem Mecânica
VM = bF/bR
Exemplo de alavanca interpotente:
bF = 5, bR = 10	R	F	A VM = 5/10
VM = 0.5
Ou seja, o indivíduo aplica MENOS força do que exerce com seus músculos
Possibilita o ganho de velocidade
Alavancas em equilíbrio
Possibilita compreender a performance
É útil para otimizar o ensino de técnicas esportivas
F x bF = R x bR
Onde:
F = força
bF = braço da força
R = resistência
bR = braço da resistência
Alavancas Anatômicas
Em equilíbrio
Fórmula:
F	x	bF	= R	x	bR
F x 4cm = 500 x 20cm 4F = 10000
F = 2500N
R
E	F
Contração Isométrica
Considerações evolutivas das	alavancas
O braço da força é (na maioria das vezes) mais curto que o braço da resistência, resultando assim uma desvantagem mecânica.
Quando o braço da força é menor que o braço da resistência, a função da alavanca é de aumentar a velocidade.
A maioria das alavancas ósseas tem o	braço da força menor que o braço da resistência, isto aponta para o fato de que o corpo humano está mais preparado para realizar tarefas que envolvam velocidade do que tarefas que envolvam força.
Considerações evolutivas das	alavancas
O fato da maioria das alavancas do corpo humano privilegiarem a velocidade é conseqüência da história evolutiva do homem.
Em 4 milhões de anos de evolução, os nossos ancestrais tinham que correr para fugir de grandes predadores, além disto, ser veloz, maximizava a probabilidade de conseguir caçar pequenos animais.
Exercícios
Dê exemplos de cada tipo de alavancas no corpo humano.
Calcule a resistência que atua sobre o antebraço de um sujeito que esteja com o mesmo em repouso e na horizontal. Sabe-se que o braço da força vale 2 cm e o da resistência vale 20 cm. Dado: força desenvolvida pelo bíceps 60N.
Explique, sob o ponto de vista biomecânico e evolutivo os
3 tipos de alavancas existentes no corpo humano.
Discuta a importância biomecânica das alavancas no judô.
Trabalho
Identifique a origem e inserção de 20 importantes músculos do aparelho locomotor humano.
Descreva uma situação que envolva cada um destes 20 músculos e descreva o tipo de alavanca constituída em cada caso (tipo, VM, bF e bR).
Use ilustrações (desenhos ou fotos) para cada
caso.
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