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Resumo - Conceitos de Cinemática para Análise do Movimento Humano UNIDADE Conceitos de Cinemática para Análise do Movimento Humano Aspectos Gerais da Cinemática Linear e Angular Voce ja deve ter ouvido alguma vez algo sobre cinematica, certo? Nao so quando a definimos em Unidade anterior, mas quem sabe em uma de suas aulas de Fisica no Ensino Medio, ou, ainda, enquanto lia algum texto sobre a analise do movimento humano. Se acha que ainda nao ouviu, nao ha problema nisso, chegou o momento de dialogarmos acerca desse importante campo da Fisica, na verdade, uma subarea da Mecanica. Nao que seja nosso foco aprender Fisica nesta Unidade. Lembre-se que a Biomecanica, area de estudo que se preocupa com o estudo das forcas e de seus efeitos que atuam nos seres vivos como, por exemplo, o movimento humano, utiliza dos conceitos da Mecanica (que e ramo da fisica) para suas interpretacoes que sao muitos importantes, justamente, para analise do movimento humano. Podemos definir a Mecanica como a Ciencia que se interessa pelos efeitos das forcas ativas nos objetos. Para nos, os objetos pelos quais estamos interessados em nossa area de estudo sao os humanos e os implementos que eles podem manipular no esporte, no exercicio, e/ou na pratica de atividade fisica, como os diferentes tipos de bolas, bastoes, raquetes, pesos etc. Especificamente, a Mecanica dinamica, a qual envolve os objetos que estao em movimento acelerado (maioria das situacoes do movimento humano) e subdividida em cinetica e cinematica, campos os quais se referem a analises especificas dos movimentos. Conforme ja abordado, a cinetica e a area da Mecanica que se preocupa com as forcas que causam ou tendem a causar mudancas no movimento, a qual sera melhor explorada na proxima Unidade de estudo. E a cinematica, afinal, ao que a mesma se refere? Importante!

Cinemática trata da descrição dos movimentos em termos espaciais e temporais, sem necessariamente levar em consideração as forças que geram o movimento. Podese também dizer que essa área da Mecânica investiga as posições, deslocamentos, velocidades e acelerações do corpo e de seus segmentos e articulações durante o movimento. Importante! Voce ja aprendeu que os movimentos podem ser estudados e/ou avaliados a partir de duas abordagens principais: qualitativa, quando se descreve o movimento de maneira nao numerica com base na observacao direta do mesmo, por exemplo, arremesso forte ou fraco, chute alto ou baixo; e quantitativa, quando se descreve o movimento numericamente, ou seja, atribuindo-se um valor as caracteristicas do mesmo e, consequentemente, eliminando qualquer subjetividade existente em uma avaliacao movimento, algo comum de ser encontrado quando se avalia qualitativamente. Dizer que uma pessoa correu dois quilometros em doze minutos exemplifica uma avaliacao quantitativa. Voce tambem ja aprendeu que os movimentos podem ser lineares (ou de translacao), quando o movimento ocorre ao longo de uma linha que pode ser reta (retilineo) ou curva (curvilineo); angulares (ou de rotacao), quando o movimento envolve a rotacao ao redor de uma linha ou de um ponto central, ou seja, que possua um eixo de rotacao; e gerais, quando a combinacao de movimentos lineares e angulares. Na verdade, em todo movimento humano (ou na maioria deles) o que ocorre sao movimentos gerais, ate porque em muitas situacoes do esporte e exercicio sao os movimentos angulares que ocorrem nas articulacoes que produzem movimentos lineares em outras partes do corpo. Qual e entao a contribuicao dos movimentos angulares para os movimentos lineares? Pense em uma situacao simples de chute ao gol no futebol: movimentos angulares ao redor das articulacoes do quadril,

joelho e tornozelo sao utilizados para desencadear movimentos lineares em uma bola, alem das proprias articulacoes que desencadearam os movimentos angulares, afinal, elas se tornam como um “ponto central” que se movimentam na mesma direcao e com a mesma velocidade, algo que caracteriza um movimento linear. Movimentos angulares das articulações do corpo humano dão origem a movimentos lineares. Vamos refletir um pouco mais sobre esses movimentos angulares. Voce ja sabe que movimento pode ser definido como mudanca de posicao e/ou postura do corpo no espaco (ambiente) e que sendo assim, para se descrever o movimento se faz necessario uma referencia, seja ela interna ou externa ao corpo. Um movimento angular do corpo humano pode entao ser descrito baseado em uma referencia interna, como a partir do angulo articular entre dois segmentos adjacentes, como tambem baseado em uma referencia externa, como a partir do angulo segmentar que e, justamente, relativo a um plano externo. Os angulos formados a partir da relacao dos segmentos tronco e coxa, dos segmentos coxa e perna, e dos segmentos perna e pe, sao todos exemplos de angulos articulares, ou seja, que descrevem os movimentos que acontecem entre segmentos que sao adjacentes. Agora, se levarmos em consideracao os angulos formados entre os segmentos tronco, coxa, perna e pe, separadamente, em relacao a um plano no ambiente como, por exemplo, o chao (em um plano horizontal) ou a parede (em um plano vertical), nessa situacao estaremos descrevendo os movimentos a partir da relacao de um segmento com um plano externo, ou seja, a partir de angulos segmentares. Importante! Para descrição de movimentos a partir de ângulos articulares nos baseamos nas articulações que envolvem segmentos adjacentes, já para descrição de movimentos a partir de ângulos segmentares nos baseamos na posição dos segmentos corporais em relação ao ambiente externo.!

Por que poderia ser importante descrever movimentos baseados em ângulos segmentares? Digamos que você leu em um livro a descrição de como realizar um salto horizontal com maior efi ciência e lá é informado que para se obter maior impulsão e, consequentemente, saltar mais longe, uma pessoa deve iniciar fl exionando a articulação do quadril por aproximadamente 60 graus. Por conhecer os movimentos de um salto horizontal a descrição pode parecer um pouco obvia e, rapidamente, você pode tê-la entendido. Entretanto, suponha que você não conheça ou nunca tenha visto um salto horizontal, a pergunta que pode surgir é: devo fl exionar o quadril movimentando o tronco na direção da coxa ou movimentando a coxa na direção do tronco? Movimentar somente o tronco em relação à coxa não condiz com o propósito da descrição de efi ciência do salto (conforme ilustrado na Figura 2a). Nessa condição a descrição poderia incluir qual segmento deveria ser movimento em relação a um plano externo, como o chão, ou seja, descrever o movimento a partir de um ângulo segmentar, o que na verdade seria fl exionar o quadril aproximando o tronco do chão em 30 graus, além de fl exionar o joelho aproximando a coxa do chão em 30 graus (Figura 2b). No salto horizontal, o movimento preparatório inclui não só a fl exão do quadril aproximando o tronco da coxa, mas também aproximar a coxa do tronco, algo que também envolve fl exão do joelho. Dizer apenas para aproximar os segmentos coxa e tronco diminuindo o ângulo articular do quadril em 60 graus, sem saber qual segmento que se movimenta em relação ao outro gera dúvidas sobre o movimento. Já dizer para diminuir o ângulo segmentar do tronco e da coxa em relação ao chão em 30 graus cada descreve com precisão o movimento que precisa ser feito. Trocando ideias... 60 A) B) 30 30 O salto horizontal e apenas um dos muitos exemplos possiveis, basta pensar

na diversidade do movimento humano e na necessidade de descrevelo, que sera possivel de se encontrar outras situacoes como do exemplo acima citado. Utilizar um ou outro metodo de analise depende do objetivo que se tem ao avaliar o movimento humano. Se a partir da cinematica se descreve os movimentos lineares e angulares, podemos entao dividir essa area da Mecanica em cinematica angular e cinematica linear. Isso nao modifica muito a definicao geral ja dada anteriormente a cinematica, a unica diferenca e que, enquanto cinematica linear descreve os movimentos lineares em termos espaciais e temporais, cinematica angular descreve os movimentos angulares em termos espaciais e temporais. Para nossos estudos, enfatizaremos mais especificamente as contribuicoes da cinematica linear para o movimento humano. Lembrando que a maioria dos movimentos que nos importam e geral, sendo que apenas nos ateremos a descrever a parte linear desses movimentos gerais, como as posicoes, deslocamentos, velocidades e aceleracoes do ser humano e dos implementos utilizados por ele na pratica de atividade fisica e esportes. Grandezas Cinemáticas Lineares Pode-se dizer que a cinematica linear envolve a configuracao, forma, padrao e sequencia do movimento linear ao longo do tempo, sem uma referencia em particular as forcas que causam ou que resultam do movimento (HALL, 2009). Analises cinematicas sao utilizadas por pesquisadores do movimento, medicos, fisioterapeutas, treinadores e, evidentemente, por professores de Educacao Fisica. Qualquer pessoa que aprende uma nova habilidade motora ou, ainda, aperfeicoa uma habilidade motora ja aprendida anteriormente, tem uma modificacao progressiva na cinematica dos seus movimentos. Essa modificacao cinematica decorre nao apenas na coordenacao dos segmentos corporais na execucao de dada habilidade motora, como em uma analise qualitativa de um chute no futebol,

mas tambem em aspectos sequenciais e/ou quantitativos dos movimentos que compoem essa mesma habilidade ao longo do tempo, como na velocidade dos segmentos corporais para realizar esse mesmo chute, ou no tempo de contato do pe com a bola, alem, e claro, dos efeitos sobre a bola como a distancia, altura, velocidade alcancada, ou ate o tempo que permaneceu em voo. Um movimento bem coordenado qualitativamente tem tambem efeitos especificos quantitativos. Utilizar os membros superiores para impulsao em um salto pode aumentar consideravelmente a altura ou distancia desse mesmo salto. Algumas variaveis e/ou grandezas fisicas permitem descrever os movimentos com precisao, dentre elas podemos destacar: o deslocamento; a distancia percorrida; a velocidade; a rapidez; e a aceleracao. Para que todas essas variaveis descritivas do movimento possam ser obtidas, uma posicao relativa de inicio ou termino do movimento, bem como a direcao e o sentido que o mesmo ocorreu precisam ser descritos para que seja possivel nao so descreve-lo, mas tambem compreender a realizacao desse movimento. Posicao, direcao e sentido serao discutidos no topico a seguir. Conceitos de Cinemática para Análise do Movimento Humano Posição, Direção e Sentido Descrever posicoes de um corpo que se movimenta no espaco pode ser considerado muito importante. As vezes a posicao de inicio do movimento, as vezes a posicao de determinado ponto do percurso que um corpo percorreu, as vezes a posicao final alcancada, tudo dependera do que se deseja descrever. Obviamente, para qualquer tipo de descricao da mudanca de posicao de um corpo no espaco (uma das definicoes de movimento), faz-se necessario um ponto de partida, uma localizacao inicial, intermediaria ou final desse corpo, para que seja possivel relacionar a ocorrencia de movimento. Como dizer que um corpo se moveu, se nao houver uma referencia que comprove a partir de onde e/ou ate onde o mesmo percorreu? Assim, para qualquer que seja a descricao, um ponto de partida, um

inicio, ou melhor, uma posicao desse corpo que se movimenta precisa ser descrita para que seja possivel realizar qualquer tipo de avaliacao cinematica do mesmo. E o que vem a ser posicao, como podemos defini-la? Posição é a localização de um corpo ou objeto no espaço com relação a uma referência. Essa referencia pode ser unidimensional (descricao sobre uma linha ou atraves de uma coordenada e/ou medida), como ao dizer que um mergulhador esta a 10 metros da superficie da agua, ou que um carro esta no quilometro 100 de uma rodovia. Pense descricao do famoso corredor Usain Bolt em uma corrida de 100 metros do atletismo. Se referenciado a linha de inicio da prova voce pode dizer que ele esta, por exemplo, na posicao 60 metros ou, ainda, se referenciando a linha de chegada da prova, voce pode dizer que ele esta na posicao - 40 metros. Essa referencia tambem pode ser bidimensional (descricao sobre um plano ou atraves de duas coordenadas e/ou medidas), como ao dizer que um jogador esta a 2 metros da linha de fundo de uma quadra e a 3 metros da linha lateral da mesma; ou ainda, pode ser tridimensional (descricao de um ponto no espaco atraves de tres coordenadas e/ou medidas), como ao dizer a posicao de uma bola em determinado instante a partir de sua altura do chao, distancia da linha lateral e da linha de fundo de uma quadra. E comum a utilizacao de um sistema de coordenadas cartesianas para ajudar a localizacao de algo em um plano (bidimensional) ou no espaco (tridimensional). Esse sistema recebe um nome em homenagem a seu inventor Rene Descartes (15961650), filosofo e matematico frances tido como o grande inventor da Geometria Analitica, algo que voce ja deve ter ouvido a respeito em seu Ensino Medio. Em um sistema de coordenadas, o primeiro passo e estabelecer um ponto de referencia, chamado de origem, onde entao duas linhas perpendiculares devem cruza-lo, uma linha horizontal chamada de eixo X e uma linha vertical chamada

de eixo Y. Em uma quadra, a linha lateral pode ser utilizada como eixo Yea linha central ou de fundo como eixo X. Nesse sistema de coordenadas poderia se descrever entao a posicao de um jogador dentro da quadra como a partir da linha central 2 metros (x = 2 m) e partir da linha lateral esquerda 3 metros (y = 3 m), algo que pode ser simplesmente representado pelos dois valores separados por virgula (2, 3). Nessa posicao descrita, os numeros sao positivos ja que o jogador se encontra a frente da linha central e a direita da linha lateral esquerda e, consequentemente, dentro da quadra. A posicao de um jogador que esta 3 metros atras da linha central e 2 metros a direita da linha lateral poderia ser descrita como (-3, 2). Ja a posicao de um jogador que esta fora da quadra, 2 metros a esquerda da linha lateral e 1 metro a frente da linha central poderia ser descrita como (1, -2). Perceba que a primeira coordenada a ser descrita sempre e a do eixo X. 123456 -1 -2 -3 -4 -5 -6 654321 -6 -5 -4 -3 -2 -1 Y X Em tres dimensoes, sao necessarios tres numeros para descrever a posicao de um objeto no espaco. Para descrever a posicao de uma bola que esta no ar em determinado instante, seria necessario um sistema de coordenadas cartesiano tridimensional, com um eixo na direcao vertical e dois eixos no plano horizontal. Digamos que essa bola estivesse 3 metros a direita da linha lateral esquerda da quadra (eixo x), 2 metros acima do chao (eixo y) e 4 metros atras da linha de fundo (eixo z). Essa descricao poderia ser feita da seguinte forma: (3, 2, 4). A Figura a seguir representa a posicao tridimensional dessa bola em relacao as linhas da quadra: Figura 4 – Posição de uma bola dentro de uma quadra em

determinado instante usando-se coordenadas cartesianas 13 UNIDADE Conceitos de Cinemática para Análise do Movimento Humano Para descrever um corpo e/ou objeto que se movimenta no espaco, na maioria das vezes e necessario informar a direcao que o mesmo se movimenta e, ainda, o sentido desse movimento. O movimento de um corpo pode ser descrito nas direcoes x, y e z, como em uma descricao geometrica de um cubo que apresenta altura, largura e profundidade, como tambem pode ser descrito nas direcoes horizontal, vertical, diagonal, direcoes que sao costumeiramente utilizadas nao so para descrever o movimento, mas em referencias comuns no dia a dia das pessoas. Em alguns casos, “anteroposterior” e “medio-lateral” sao termos que tambem podem ser utilizados para apontar a direcao de um movimento, algo que e baseado nos planos de movimento ja estudados em Unidade anterior. Ja o sentido de um movimento geralmente aponta para cima ou para baixo, para direita ou para esquerda, sentido horario ou anti-horario. Digamos que voce observa um jogador de handebol que esta para cobrar um tiro de 7 metros, infracao que se assemelha ao penalti no futebol. Voce se posiciona perpendicularmente ao plano de movimento justamente para melhor observacao dos movimentos, os quais ocorrem preferencialmente no plano sagital. Obviamente, a posicao do jogador pode ser descrita de forma unidimensional, a 7 metros da linha do gol. O movimento da bola ate o gol pode ser descrito como na direcao diagonal ou ate mesmo horizontal dependendo de como o arremesso e realizado. Ja o sentido da bola pode ser descrito complementado a direcao, como diagonal para baixo ou para cima, ou ainda, horizontal para direita ou para esquerda, de acordo com o posicionamento relativo entre o jogador e o gol. Se ao inves de observar o movimento da bola, voce quisesse descrever o sentido do movimento

realizado pelo membro superior do jogador, voce poderia dizer que seu braco se movimentou no sentido horario, enquanto seu tronco se movimentava para frente (ou direita/esquerda, dependendo da posicao). Diversos exemplos poderiam ser dados: um corredor que se desloca horizontalmente para frente; um salto vertical ou horizontal; um passe de peito no basquete horizontal para esquerda; desnecessario apresentar mais exemplos, basta se atentar cuidadosamente ao que se refere direcao e sentido de um movimento, para que nao ocorra erros para descricao dos mesmos, ainda mais em situacoes onde se necessita combinar direcao e sentido com outras grandezas cinematicas, como deslocamento, velocidade e aceleracao. Deslocamento e Distância Percorrida Voce pode ate questionar: deslocamento e distancia percorrida, nao sao a mesma coisa? Em alguns momentos ate pode ser que sim, mas a resposta correta para tal questionamento seria: Nao, deslocamento e distancia percorrida nao se referem a mesma coisa. Para entender a diferenca entre essas duas grandezas cinematicas, voce primeiro precisa se recordar de suas aulas do Ensino Medio sobre Algebra Vetorial. Existem grandezas fisicas escalares e vetoriais. Grandezas escalares sao descritas apenas a partir de sua magnitude (ou quantidade), ou seja, apenas por um valor numero acompanhado de sua respectiva unidade de medida. Por exemplo, dizer que se passaram 30 segundos (30 s) desde que voce iniciou a leitura deste paragrafo, dizer que neste momento a temperatura esta por volta dos 23 graus Celsius (23o C), ainda, dizer que voce correu ou caminhou 2 quilometros (2 km) ontem pela manha, esses sao todos exemplos de grandezas que para serem descritos necessitam apenas de um valor numerico representando sua magnitude acompanhado da unidade de medida – em nosso caso, baseado no Sistema Internacional de medidas (SI). Entretanto, existem situacoes em que precisamos

descrever algo, e apenas a magnitude pode nao ser suficiente, faz-se necessario apresentar tambem a direcao e sentido. Esse e o caso das grandezas vetoriais, as quais tambem sao descritas por um valor numerico que representa sua magnitude e respectiva unidade de medida, mas no caso, sao representados por vetores (setas), que indicam a direcao e o sentido do movimento. Por exemplo, dizer que a velocidade de um corpo variou pode nao ser suficiente, pois pode ter variado para mais ou para menos, informar a direcao (e sentido) do movimento permite saber se um corpo acelerou ou desacelerou, dizer se a velocidade aumentou ou diminui, dizer se a forca que atuou sobre uma bola acelerou ela para a direita ou para a esquerda, para cima ou para baixo. Vetores sao segmentos de reta orientados, que possuem magnitude, direcao e sentido. A magnitude de um vetor e o seu tamanho ou comprimento e a orientacao do simbolo do representa sua direcao e sentido, as figuras a seguir ilustram vetores de forca em diferentes magnitudes, direcoes e sentidos. UNIDADE Conceitos de Cinemática para Análise do Movimento Humano Feitas essas rapidas consideracoes iniciais sobre grandezas escalares e vetoriais, podemos entao discutir as variaveis cinematicas importantes desta secao. Um primeiro ponto a ser destacado e que enquanto distancia percorrida e uma grandeza escalar, sendo representada apenas por um valor numerico que indica sua magnitude, deslocamento e uma grandeza vetorial, ou seja, que tambem...