Bio Mecanic A
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BIOMECNICA
Prof. Abraho Baptista
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DEFINIES
zCincia dedicada ao estudo dos sistemas biolgicos sob uma perspectiva mecnica
Hall, 2005
zRamo da bioengenharia e da engenharia biomdica... Considera as aplicaes da mecnica clssica da fsica para analisar os sistemas biolgicos e fisiolgicos
Norkin; Frankel, 2003
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BIOMECNICA X CINESIOLOGIA
z Cinesiologia{ Estudo do movimento{ Termo genrico usado para descrever qualquer forma
de anlise: anatmica, fisiolgica, psicolgica ou mecnica.
z A anatomia funcional{ Parte da cinesiologia{ Envolve movimentos artro e osteocinemticos, simples
e complexos do sistema musculoesqueltico.
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BIOMECNICA X CINESIOLOGIA
zO contedo de biomecnica extrado de uma rea da fsica a mecnica para estudar os efeitos das foras sobre os organismos vivos e os sistemas biolgicos.
Hamill; Knutzen, 1999
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GRANDEZAS ESCALARES, VETORIAIS E TENSORES
zESCALAR magnitude (metro, fora ...)zVETORIAL magnitude, direo e sentidozTENSOR { Ordem zero escalares{ Primeira ordem vetores{ Segunda ordem estresse e deformao
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PRIMEIRA LEI DE NEWTON
z Inrcia todo corpo ou objeto que esteja em repouso ou em movimento tende a permanecer em repouso ou em movimento constante, a no ser que seja aplicada uma fora aceleradora ou frenadora, capaz de modificar a condio esttica
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SEGUNDA LEI DE NEWTON
zMovimento todo corpo ou objeto que receba uma fora diferente de zero, acelerar na direo da fora resultante e haver uma proporcionalidade da fora de acelerao e da fora resultante
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TERCEIRA LEI DE NEWTON
zAo e reao Para toda ao h uma reao e as foras de ao e reao entre objetos de interao so iguais em magnitude, opostas em sentido mas com a mesma linha de ao.
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FORA
zAo sobre um objeto ou sistema de impulso ou trao que causa ou tende a causar movimento.
Hall, 2005
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DIAGRAMAS DE CORPO LIVRE
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MOVIMENTO LINEAR
zMovimento linear:{Translao{ Cisalhamento{ Deslizamento
HALL, 2005KALTENBORN, 1993
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MOVIMENTO ANGULAR
zMovimento angular:{ Necessita ser realizado
por uma barra rgida ou alavanca em torno de um eixo
HALL, 2005
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CINEMTICAz Cinemtica{ Examina o movimento a
partir de uma perspectiva espacial e temporal, sem referncia s foras que o causam{ Descrio do movimento:z Velocidade de
deslocamentoz Altura e distncia que
atingez Graus de movimentoz Trajetria do movimento
HALL, 2005
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CINTICA
z Cintica{ Anlise das foras que
agem sobre um sistemazForazMomento (Torque) zEstressezFadigazPropriedade materialzDeformao
HAMILL; KNUTZEN, 1999
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ESTTICA
zEsttica{ Exame dos sistemas que no esto se
movendo em velocidade constante nem se deformando{ Determinaz Sobrecargasz Magnitudes das foras muscularesz Magnitudes de foras que geram desequilbrio
{ O sistema est em equilbrioz No h aceleraoz Foras que fazem iniciar, acelerar ou diminuir o
movimento esto em equilbrio com foras opostas
www.woodgrovepinesclinic.com/ gaitanalysis.htm
?
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CONDIES DE EQUILBRIO
zEquilbrio{ Translacionalz Soma dos vetores em ao sobre o corpo zero
Acelerao linear e velocidade linear so zero
{ Rotacional z Somatrio dos momentos de fora em ao sobre o
corpo zero Acelerao angular e velocidade angular so zero
As equaes de movimento (segunda lei de Newton)
assumem a forma:
F = 0 e M = 0
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MODOS DE DEFORMAO
zObjetos sob a aplicao de foras externas podem:{ Transladar na direo da fora resultante{ Girar na direo do torque resultante
zSe h a manuteno do equilbrio esttico, deve estar se deformando
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MODOS DE DEFORMAO
z Deformao:{ Medida do grau de distoro{ Calculadas pela diviso de duas quantidades medidas
em unidades de comprimento ou porcentagem
z Extenso da deformao depende:{ Propriedades materiais{ Tamanho e forma do objeto{ Fatores ambientais (calor, umidade ...){ Magnitude, direo e durao das foras aplicadas
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MODOS DE DEFORMAO
z Foras normais ou axiais:{ Foras colineares aplicadas perpendicularmente s
reas nas quais atuam{ Cargas de tenso (geram alongamento){ Cargas de compresso (geram encolhimento)
z Cargas de deslizamento{ Foras agindo em direo tangente rea que resiste
s foras
z Evergamento
z Toro
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ESTRESSE NORMAL OU AXIAL ()z Fora resultante em
uma seo cortada perpendicular ao plano de corte
z Foras em tenso e compresso
z Unidade de medida N/m2 = Pa
NORDIN, FRANKEL, 2003
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ESTRESSE TANGENCIAL ()
zMedida da intensidade das foras internas tangentes (paralelas) ao plano de corte
z Unidade de medida N/m2 = Pa
NORDIN, FRANKEL, 2003
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DEFORMAO NORMAL ()
z Razo da mudana no comprimento original, gerada por uma fora normal
NORDIN, FRANKEL, 2003
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DEFORMAO TANGENCIAL ()
z Distores causadas por foras tangenciais
NORDIN, FRANKEL, 2003
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DINMICA
z Dinmica:{ Exame dos sistemas
em movimento acelerado{ Usa a anlise cintica
e cinemtica
www.cc.nih.gov/.../ 2005/june05/newsletter.shtml
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EXERCCIO
zEscolha uma regio do corpo e monte um diagrama de corpo livre
zAnalise aspectos cinemticos (movimentos lineares e angulares) e cinticos (interao das foras) da marcha de uma pessoa
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DEFORMAO PLSTICA E ELSTICA
z Elasticidade Habilidade de um material em retornar a seu tamanho e forma original aps cessar a aplicao de uma carga{ Material linearmente elstico{ Mdulo elstico ou de Young (E)
z Plasticidade Implica em deformaes permanentes{ Estresse ultrapassa a fora crtica do material
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DEFORMAES PLSTICAS E ELSTICAS
NORDIN; FRANKEL, 2003
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VISCOELASTICIDADE
zCaracterstica de um material de ter propriedades slidas e fludicas{ Material slido deforma at uma certa
extenso{ Fora continuamente aplicada sobre um fluido
causar uma deformao contnua (fluxo){ Viscoelasticidade mecnica dos fluidos e dos
slidos
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VISCOELASTICIDADE
zMateriais puramente elsticos no exibem um comportamento tempo-dependente e sim linearz Relao estresse-
deformao nica{ Ex.: Metais NORDIN; FRANKEL, 2000
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VISCOELASTICIDADE
z Materiais viscoelsticosexibiro deformao gradual e se recuperaro quando sujeitos a carga e descarga respectivamente
z Relao estresse-deformao no nica, variando com tempo e velocidade de carga{ Ex.: Tecidos biolgicos
NORDIN; FRANKEL, 2000
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VISCOELASTICIDADE
zMaterial elstico:{ A energia deformante estocada e
disponibilizar o retorno ao tamanho e forma original{ No h perda de energia{ Quando h deformao plstica, parte da
energia dissipada em forma de calor
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VISCOELASTICIDADE
zMaterial viscoelstico:{ Parte da energia deformante armazenada e
parte dissipada como calor, em qualquer nvel de estresse{ Exibem comportamento tempo-dependente
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CARGA-DESCARGA ESTRESSE DEFORMAO
MATERIAL ELSTICO
SLIDO VISCOELSTICO
FLIDO VISCOELSTICO
NORDIN; FRANKEL 2000
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EXERCCIO
zDesenhe o que voc imagina que seriam os grficos de estresse-deformao dos seguintes materiais:{ Uma banda elstica usada em fisioterapia{ Um copo de cristal{ O fmur sujeito a um estresse tangencial no
meio da difise{ O msculo reto-femoral sujeito a um estresse
axial
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ESTRESSES PRINCIPAIS
z Estresse principal{ Mximo{ Mnimo
z Plano principal{ O estresse principal mximo ou mnimo, e o
tangencial zero
z Fratura ou falha do material{ Ocorre ao longo dos planos de estresse mximo
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FADIGA E RESISTNCIA
z Cargas que podem no causar a falha de uma estrutura em uma nica aplicao podem causar fratura com a repetio
FADIGA:
VARIA DE ACORDO COM A TEMPERATURA, IMPERFEIO
DAS SUPERFCIES E PRESENA DE IRREGULARIDADES DENTRO
DO MATERIALNORDIN; FRANKEL, 2000
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MOMENTO DE FORA (TORQUE)
z Quando uma fora aplicada a um objeto, pode resultar em translao ou movimento geral
z Torque (T) Efeito rotatrio criado por uma fora excntrica{ Produto de fora e
distncia (T=Fd){ Unidade de medida o
Newton/metro (N-m)
HALL, 2005
FORA CNTRICA
FORA EXCNTRICA
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ALAVANCAS
z Torque envolve fora e brao de momento
z A quantidade de fora muscular necessria para fazer um movimento depende do brao de momento do msculo e do brao de resistncia
www.feiradeciencias.com.br/ sala06/06_RE02.asp
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ALAVANCAS
www.feiradeciencias.com.br/ sala06/06_RE02.asp
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ALAVANCAS
GREENE; ROBERTS, 2002
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ALAVANCAS
zFunes mais comuns de cada alavanca:{ Interfixa (primeira classe) Equilbrio{ Inter-resistente (segunda classe) Vencer
uma grande fora{ Interpotente (terceira classe) - Velocidade
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EXERCCIO: Classifique as alavancas
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EXERCCIO
zDescreva uma alavanca interfixa, uma inter-resistente e uma interpotente no sistema muscuolesqueltico.
BIOMECNICADEFINIESBIOMECNICA X CINESIOLOGIABIOMECNICA X CINESIOLOGIAGRANDEZAS ESCALARES, VETORIAIS E TENSORESPRIMEIRA LEI DE NEWTONSEGUNDA LEI DE NEWTONTERCEIRA LEI DE NEWTONFORADIAGRAMAS DE CORPO LIVREMOVIMENTO LINEARMOVIMENTO ANGULARCINEMTICACINTICAESTTICACONDIES DE EQUILBRIOMODOS DE DEFORMAOMODOS DE DEFORMAOMODOS DE DEFORMAOESTRESSE NORMAL OU AXIAL ()ESTRESSE TANGENCIAL () DEFORMAO NORMAL () DEFORMAO TANGENCIAL () DINMICAEXERCCIODEFORMAO PLSTICA E ELSTICADEFORMAES PLSTICAS E ELSTICASVISCOELASTICIDADEVISCOELASTICIDADEVISCOELASTICIDADEVISCOELASTICIDADEVISCOELASTICIDADENmero de diapositiva 33EXERCCIOESTRESSES PRINCIPAISFADIGA E RESISTNCIAMOMENTO DE FORA (TORQUE)ALAVANCASALAVANCASALAVANCASALAVANCASEXERCCIO: Classifique as alavancasEXERCCIO