Força
Uma maneira simples de conceituar força é pensar em um empurrão (compressão) ou em uma tração (tensão). Esse movimento de tracionar e empurrar pode ser visualizado facilmente no “cabo de guerra”. Se ambas as equipes puxarem a corda com a mesma força, nenhum movimento da corda ocorre. Esse ponto é conhecido como ponto de equilíbrio ou estado de equilíbrio.
Terapeuticamente, quatro fontes principais de força constituem principal interesse:
– Gravidade: peso das partes corporais e aparelhos tais como talas, gesso, utensílios de comer, livros ou pesos.
– Músculos: podem produzir força sobre segmentos ósseos por contração ativa ou por serem esticados passivamente.
– Resistência externa: resistência manual, polias,…
– Atrito: força de resistência criada pelo contato entre superfícies. Pode proporcionar estabilidade se ótimo, retardar o movimento se excessivo, e levar a instabilidade se inadequado.
A aplicação dessas forças principais pode, por sua vez, levar a três consequências secundarias de considerável importância clínica:
– Compressão articular
– Tração articular
– Pressão sobre os tecidos do corpo
Quando se fala também em forças, não se deve esquecer as três leis fundamentais que governam o movimento, que são as três leis de Newton sobre o movimento:
- Lei do Equilíbrio: Em um estado de equilíbrio, a soma das forças atuando sobre um corpo é zero ou balanceada.
- Lei da massa e aceleração: A mesma força atuando sobre diferentes corpos faz com que os corpos se movam diferentemente.
- Lei da ação e reação: Para toda força de ação, existe uma força de reação igual e oposta.
Alavancas
Em biomecânica, os princípios da alavanca são utilizados para visualizar o sistema mais complexo de forças que produzem movimento no corpo.
As três forças da alavanca mecânica são:
– Eixo ou apoio (E)
– Peso ou resistência (P)
– Força que move ou mantém (F)
A distância desde o ponto de apoio até a linha de ação do peso é denominada “braço de peso”. A distância desde a força de retenção ao eixo é denominada “braço de força”. Assim, vantagem mecânica da alavanca (VM) designa a razão entre o comprimento do braço de força e o comprimento do braço de peso.
Comprimento do braço de força
VM = ——————————————-
Comprimento do braço de peso
Assim, o comprimento do braço de força é diretamente proporcional à vantagem mecânica, enquanto o braço de peso é inversamente proporcional à vantagem mecânica. Em outras palavras, quanto maior o braço de força, maior será a vantagem mecânica, e quanto maior o braço de peso, menor será a vantagem mecânica.
Tipos de Alavanca:
Características das alavancas
Aspectos da fisiologia muscular e neurofisiologia:
– Estrutura do músculo esquelético
Os músculos esqueléticos são compostos de fibras musculares que se organizam em feixes. Cada feixe de fibras musculares é denominado fascículo. Os miofilamentos compreendem as miofibrilas, que por sua vez vão agrupadas juntas para formar as fibras musculares. O comprimento de uma fibra muscular varia de poucos milímetros à 60 ou 70 cm, e o diâmetro de uma fibra muscular individual é de 50 à 100 micrômetros. Cada fibra possui uma membrana ou sarcolema, e é composta de uma substância semelhante a gelatina, sarcoplasma.
A miofibrila contrátil é composta de unidades, e cada unidade é denominada sarcômero, a porção entre duas linhas Z. Uma característica importante das fibras musculares esqueléticas é o aparecimento de estriações, e por essa razão o músculo esquelético é chamado de músculo estriado. Cada miofibrila, por sua vez, contém muitos miofilamentos. Os miofilamentos são fios finos formados por duas moléculas de proteína, a actina (filamentos finos) e a miosina (filamentos espessos).
De forma muito resumida, a contração e o relaxamento muscular são deslizamentos dos filamentos de actina e de miosina que provocam a diminuição ou o aumento do comprimento dos sarcômeros e das linhas Z. Esse conceito de deslizamento de filamentos de actina e miosina é denominado “teoria dos filamentos deslizantes da contração muscular”.
– Fontes de energia para a contração muscular
As células musculares, assim como as demais células do corpo, despendem energia, mesmo quando em repouso, para sustentar os processos metabólicos necessários a manutenção da vida. Quando um músculo se contrai, energia química derivada da quebra de ATP é convertida em energia mecânica, desse modo aumentando a necessidade de mais energia química. A fonte final de energia para os processos metabólicos é o ATP. A energia torna-se disponível para o trabalho metabólico através de reações químicas nas mitocôndrias que oxidam materiais alimentares.
Como o organismo não é capaz de armazenar um suprimento de oxigênio tão grande quanto pode armazenar de materiais alimentares, as células metabolicamente ativas dependem de um suprimento constante de oxigênio pelos sistemas cardiovascular e respiratório. Entretanto, as células musculares são únicas no que diz respeito a utilização do oxigênio. No músculo, o oxigênio serve como fonte indireta de energia. A fonte direta de energia para a contração muscular é o ATP. Uma série de reações químicas envolvendo materiais armazenados serve para reencher o suprimento de ATP à medida que ele é utilizado para contração muscular. Oxigênio, no entanto, é a molécula chave na produção de ATP.
METABOLISMO ANAERÓBICO: suficiente ATP esta armazenado em cada músculo esquelético para fornecer energia química para efetuar apenas duas ou três contrações fortes no músculo. Como as reações não dependem da presença de oxigênio, o processo é denominado metabolismo anaeróbico. Dessa forma, podemos resumir metabolismo anaeróbico como a produção de energia na ausência de oxigênio ou sem a necessidade de utilizá-lo.
METABOLISMO AERÓBICO: ao contrario do que ocorre no metabolismo anaeróbico, o metabolismo aeróbico ocorre na presença e com a utilização do oxigênio para a produção de ATP através do “ciclo de Krebs”, produzindo energia e repondo seu estoque de ATP nas células musculares para serem utilizadas em novas contrações.
– Tipos de fibras musculares
A fim de desempenhar da melhor forma possível as funções musculares, existem três tipos diferentes de fibras musculares esqueléticas:
FIBRAS tipo I: escura, possuindo alta concentração de mitocôndrias e mioglobinas, designadas para contrações lentas e oxidativas, com muita resistência a fatiga muscular.
FIBRAS tipo IIA: pálida, de contração rápida ou glicolítica rápida, maiores em diâmetro do que as fibras I e menos resistentes a fatiga.
FIBRAS tipo IIB: mista, designada oxidativa rápida glicolítica, é intermediária em características tais como cor, número de mitocôndrias, tamanho das fibras, velocidade de contração e resistência a fatiga.
Receptores das articulações, tendões e músculos
Para compreendermos o funcionamento dos músculos, devemos conhecer seus receptores, que são as estruturas que os comunica ao sistema nervoso para enviar informações aferentes ou receber informações eferentes. Para se compreender esse funcionamento, devemos conhecer os principais receptores, que são:
- FUSO NEUROMUSCULAR
- ORGÃO TENDINOSO DE GOLGI
O OTG e os Fusos Neuromusculares agem diretamente sobre os músculos, causando contração, relaxamento ou aumentando a eficácia da contração.
Quando o Fuso Neuromuscular é estimulado isoladamente, ele vai “causar” contração muscular ou aumentar a eficácia da mesma. Quando estimulado juntamente com o OTG, e devido à sensibilização do mesmo, ele vai “causar” relaxamento muscular.
O fuso Neuromuscular é sensível às tensões sofridas pelo músculo, bem como às suas variações de comprimento. Assim, quando um músculo é tensionado ou sofre aumento no seu comprimento, o Fuso Neuromuscular é ativado levando a contração muscular. Isso ocorre da seguinte forma:
→ A fibra intrafusal é dividida em duas partes polares (as miofibrilas – contráteis), e uma parte central (não contrátil) que recebe terminações anulo espirais.
As fibras intrafusais são inervadas por axônios aferentes nas suas regiões centrais (terminações anulo espirais), e por axônios eferentes nas miofibrilas (regiões polares).
Quando o músculo é estirado, ele aumenta de tamanho (sofre variação de comprimento). Como as fibras intrafusais são paralelas às fibras extrafusais (músculo propriamente dito), quando esse músculo sofre variação de comprimento, o mesmo ocorre com o Fuso Neuromuscular e suas fibras intrafusais, gerando sensibilização das mesmas.
Ocorrendo o estiramento das fibras intrafusais, vai correr o afastamento das miofibrilas, acarretando em aumento da tensão na região central da fibra intrafusal (terminações anulo espirais). Esse aumento de tensão estimula a região central a enviar sinais (informações sobre o músculo) para a medula espinhal através de sua via aferente. Como forma de defesa contra possíveis lesões ao Fuso Neuromuscular, o SNC manda informações (comando) através de vias eferentes para que as miofibrilas, juntamente com as fibras extrafusais se contraiam, diminuindo a tensão na região central do Fuso Neuromuscular, reestabelecendo a normalidade.
Os Órgãos Tendinosos de Golgi (OTG) são receptores musculares que se localizam nas junções miotendinosas, levando informações ao SNC sobre as alterações (variações) de tensão nessa região.
A medida em que ocorre aumento de tensão na junção miotendinosa, os OTGs ali localizados vão sendo sensibilizados e informam o SNC através de suas vias aferentes. Quanto maior a intensidade do estiramento, maior vai ser a sensibilização de OTGs no local.
Dessa forma, quando se contrai efetivamente um músculo, ocorre o estiramento na junção miotendinosa, sensibilizando os OTGs ali presentes. Quanto maior a contração, maior a sensibilização de OTGs.
O OTG vai mandar informação então para o SNC através de sua via aferente. Por não ter axônios eferentes, a resposta do SNC vai ser via fibras extrafusais,
Como o Fuso Neuromuscular é sensível às variações de comprimento, quando estirado ele é sensibilizado e quando contraído é inibido. Dessa forma, com a contração concêntrica de um músculo, o fuso neuromuscular é inibido, porém, por sofrer aumento de tensão nas junções miotendinosas, os OTGs vão estar sendo sensibilizados. Assim, com os fusos inibidos, a resposta do SNC aos OTGs sensibilizados vai se dar através das fibras extrafusais (músculo), causando sua inibição e gerando relaxamento, reestabelecendo a tensão normal nas junções miotendinosas.
– Componentes segmentares e supra-segmentares do controle motor
Atividade e força muscular:
– Registro de contração muscular
O papel de músculos individuais ou de um grupo de músculos, na produção de movimento ou na estabilização de segmentos corporais pode ser examinado palpando-se o músculo para julgar quando ele se encontra ativo ou relaxado. Embora a palpação muscular seja uma importante habilidade clínica ser dominada, o método é limitado para avançar sobro o conhecimento da função muscular. Como a ativação de uma fibra muscular associa-se a despolarização transitória e repolarização da membrana da fibra muscular, eletrodos registrados colocados sobre a pele sobrejacente a um músculo ou mesmo introduzido no músculo podem ser utilizados para monitorar as pequenas alterações no campo elétrico produzidas pela condução de potencial de ação muscular em grupos de fibras musculares.
A coleta de informação por esse meio referente a função muscular é denominada eletromiografia, e é o exame mais fidedigno na avaliação na função do músculo e na sua capacidade de propagação de potencial de ação.
– Terminologia das contrações musculares
ISOMÉTRICA: quando um músculo contrai e produz força sem com que haja nenhum tipo de alteração macroscópica no ângulo da articulação, ou seja, é aquela contração que não gera movimento osteocinemático, também chamada de contração estática, onde ocorre um equilíbrio entre os vetores de força agonista e antagonista.
CONCÊNTRICA: quando um músculo contrai e promove movimento de aproximação de seus pontos de inserção. É também conhecida como contração de aproximação e ocorre quando a força realizada pelo músculo em questão é maior do que a resistência aplicada a ele, fazendo com que ele produza o movimento sendo o agonista do movimento.
EXCÊNTRICA: quando o músculo durante a contração afasta seus pontos de inserção, aumentando o comprimento de suas fibras. É também conhecida como contração de alongamento e nessa contração a resistência é maior do que a força realizada pelo músculo, fazendo assim com que ele contraia, mas ao mesmo tempo ceda ao movimento antagonista à sua função.
ISOCINÉTICA: ocorre quando a velocidade do movimento é constante durante todo o tempo de contração. “Durante o exercício isocinético a resistência acomoda a força externa à alavanca esquelética de tal modo que o músculo mantém força máxima através de toda amplitude de movimento”. Os aparelhos utilizados para trabalhar com esse tipo de contração são conhecidos como dinamômetros isocinéticos, e o mais conhecido entre eles é o aparelho da marca KIN COM.
ISOTÔNICA: trata-se da contração de um músculo destacado do corpo e levantando uma carga verticalmente contra a gravidade. A conotação era que o encurtamento do músculo ocorre e que a carga sobre o músculo era constante durante toda a excursão. Dessa forma, entende-se por contração isotônica toda a contração onde ocorre resistência igual durante toda a amplitude de movimento, tendo o músculo a mesma tensão durante todo o movimento.
Terminologia funcional das atividades musculares
Muitos termos na literatura podem ser utilizados para classificar a função dos músculos durante o movimento. Estes termos incluem agonista, motor principal, antagonista, sinergista, sinergista verdadeiro, sinergista auxiliar, motor auxiliar, neutralizador, fixador e estabilizador. Algumas dessas palavras são sinônimas e outras têm designações diferentes. Embora não seja difícil designar se um músculo está ou não se contraindo, é difícil designar a finalidade ou a razão pela qual o músculo em questão está se contraindo. De forma simplificada, apenas três termos são considerados por qualquer autor e que definem bem a atuação do músculo durante um determinado movimento. São eles:
AGONISTA: um músculo que está se contraindo e que é considerado o principal responsável pelo movimento que está sendo produzido. O agonista sempre se contrai ativamente para produzir uma ação concêntrica, isométrica ou excêntrica. É também chamado de motor primário ou motor principal.
ANTAGONISTA: é um músculo que possui ação anatômica oposta ao movimento que esta sendo produzido pelo agonista. Usualmente, o antagonista é um músculo que não está se contraindo e que nem auxilia nem resiste ao movimento realizado pelo agonista, mas que passivamente se alonga devido ao fenômeno de inervação recíproca para permitir que o movimento ocorra. É sabido que durante a maioria dos movimentos vai ser o antagonista o responsável por gerar controle motor ao movimento.
SINERGISTA: o músculo pode ser definido como sinergista sempre que ele se contrai ao mesmo tempo em que o agonista. O sinergista tem a função de auxiliar o movimento realizado pelo agonista, potencializando sua ação.
Força muscular
Força muscular é um termo sem uma definição precisa. Entre as muitas definições de força estão o estado de ser forte, a capacidade de um músculo de produzir força, e a capacidade de um músculo de gerar tensão ativa. Além dos fatores neurológicos, metabólicos, endócrinos e psicológicos que afetam a força muscular, muitos outros fatores determinam a força muscular ou uma contração voluntária máxima (CVM). Esses fatores incluem a arquitetura das fibras musculares, a idade e o sexo do sujeito, o tamanho do músculo, o comprimento do músculo no momento da contração, a alavanca utilizada para realização da força e a velocidade de contração.
O termo “força muscular absoluta” é designado para indicar a tensão máxima que pode ser atingida em um músculo destacado para avaliação.
– Variações entre idade e sexo
É reconhecido que o homem é mais forte do que a mulher. Em ambos os sexos, no entanto, força muscular é ganha desde o nascimento até a adolescência, chegando ao máximo entre as idades de 20 à 30 anos, e declinando gradualmente com o avançar da idade.
