BIOMECÂNICA Métodos de medição - dinamometria Carlos Bolli Mota [email protected] UNIVERSIDADE...
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BIOMECÂNICABIOMECÂNICAMétodos de medição - Métodos de medição -
dinamometriadinamometria
Carlos Bolli MotaCarlos Bolli [email protected]@gmail.com
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
Laboratório de Biomecânica
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MÉTODOS DE MEDIÇÃO
Cinemetria Dinamometria Antropometria Eletromiografia
Posição e orientação dos
segmentos corporais
Forças e
distribuição de pressão
Parâmetros
para modelos corporais
Atividade muscular
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DINAMOMETRIA
Do grego:
dina - força
métron - medição, medida
Literalmente:
medição da força
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DINAMOMETRIA
Conjunto de métodos que para medir força e pressão, internas ou externas.
• Forças e pressões externas - mais fáceis de serem medidas - métodos não invasivos
• Forças e pressões internas - mais difíceis de serem medidas - métodos invasivos
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DINAMOMETRIA
A dinamometria permite investigar as causas do movimento (forças).
Baseia-se na relação entre deformação de um transdutor e alguma grandeza elétrica
resultante desta deformação.
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HISTÓRICO
• Etienne Jules Marey (1830 - 1904) - medidas de força e pressão
• Jules Amar (1879 - 1935) - plataforma de força pneumática tridimensional
• Wallace Fenn (1893 - 1971) - plataforma de força mecânica unidimensional
• Herbert Elftman (???? - ????) - plataforma de força mecânica tridimensional
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TRANSDUTORES
• Piezoelétricos - deformação gera potencial elétrico
• Capacitivos - deformação muda a capacitância do transdutor, alterando a freqüência de um oscilador
• Resistivos (strain gages ou extensômetros) - deformação muda a resistência do transdutor, alterando a corrente ou a tensão em um circuito *
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Extensômetros
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Extensômetros
2S
LR
R - resistência do extensômetro
ρ - resistividade do material do extensômetro
L - comprimento do extensômetro
S - área da seção transversal do extensômetro
2ª lei de Ohm
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Extensômetros
I - corrente no circuito
V - tensão aplicada no extensômetro
R - resistência do extensômetro
1ª lei de Ohm
R
VI
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Extensômetros
• Mantendo-se constante a tensão aplicada no extensômetro, ao variar a resistência a corrente varia.
• Mantendo-se constante a corrente que circula no circuito, ao varia a resistência do extensômetro a tensão aplicada varia.
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Extensômetros
força
↓
deformação
↓
mudança de propriedades elétricas
↓
medida
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Plataforma de força
Instrumento utilizado para medir a força de reação do solo (FRS)
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Plataforma de força
Força de reação do solo
Fz – vertical
Fx – médio-lateral
Fy – ântero-posterior
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Plataforma de força - extensômetros
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Plataforma de força - movimento
Distância entre as plataformas de força
Qual movimento???
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Plataforma de força - movimento
Tempo de aquisição de dados
Qual movimento???
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Plataforma de força - movimento
Freqüência de aquisição de dados
Qual movimento???
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Plataforma de força - movimento
Avaliação cinética da marcha - Fz
a - primeiro pico de força
b - segundo pico de força
c - tempo de apoio
d - tempo do primeiro pico
e - tempo do segundo pico
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Plataforma de força - movimento
Avaliação cinética da marcha - Fz
Normalização dos valores de força
Geralmente divide-se o valor absoluto da FRS pelo peso corporal do sujeito avaliado,
obtendo-se o valor em PC, o que permite comparações entre indivíduos.
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Plataforma de força - equilíbrio
COP - centro de força
Ponto instantâneo de aplicação da força de reação do solo
COPap - deslocamento ântero-posterior
COPml - deslocamento médio-lateral
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COP - centro de força
Plataforma de força - equilíbrio
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Plataforma de força - equilíbrio
Distância entre as plataformas
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Plataforma de força - equilíbrio
Tempo de aquisição de dados
Depende do protocolo utilizado
→ de 20 s a 2 min
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Plataforma de força - equilíbrio
Freqüência de aquisição de dados
Componentes de freqüência abaixo de 10 Hz, logo 20 Hz seria suficiente (teorema de Nqvist)
→ usa-se 100 Hz
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Plataforma de força - equilíbrio
Condições de coleta
Olhos abertos ↔ Olhos fechados
Perturbações
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Plataforma de força - equilíbrio
Condições de coleta
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Exemplos
0
100
200
300
1 1,5 2 2,5
tempo (s)
forç
a (N
)
com
sem
curvas típicas da FRS na marcha
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Exemplos
curvas da FRS na marcha - diplegia
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indivíduos 1º pico Fz (PC) autores
crianças 1,19 a 1,22 Pasa et al. (2005)
adultos 1,09 a 1,11 Pasa, Teixeira e Mota (2005)
idosos 1,3 Amadio e Serrão (1992)
idosos 1,07 Estrázulas et al. (2005)
Exemplos
valores de FRS na marcha
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Exemplos
curvas da FRS em exercícios de hidroginástica
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Exemplos
avaliação do equilíbrio
olhos abertos olhos fechados
X S X S
COPap 1,12 0,15 1,13 0,29
COPml 1,05 0,34 1,07 0,24
DMap 0,20 0,05 0,20 0,05
DMml 0,19 0,07 0,20 0,07
valores em centímetros
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Na UFSM - AMTI OR6-5
• Duas plataformas de força com capacidade de até 1000 kgf e freqüência de aquisição de até 1000 Hz
• Hardware e software para a coleta e análise de dados
• Coleta e processamento dos dados relativamente rápida
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Outras possibilidades para a medição de força
Kistler Gaitway
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Outras possibilidades para a medição de força
dinamômetro manualforça de preensão
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Outras possibilidades para a medição de força
dinamômetro manualforça de preensão
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Outras possibilidades para a medição de força
dinamômetro manualforça de preensão
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Outras possibilidades para a medição de força
dinamômetro dorsalforça de tração
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Outras possibilidades para a medição de força
tecla instrumentada
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Outras possibilidades para a medição de força
células de carga - jumpfit
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Outras possibilidades para a medição de força
plataforma de força sub-aquática
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Outras possibilidades para a medição de força
plataforma de força sub-aquática
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Outras possibilidades para a medição de força
plataforma de força sub-aquática
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Outras possibilidades para a medição de força
pedal instrumentado - remo ergômetro
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Outras possibilidades para a medição de força
pedal instrumentado - remo ergômetro
atleta não atleta
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Outras possibilidades para a medição de força
pedal instrumentado - ciclismo
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Outras possibilidades para a medição de força
nado atado - tethered swimming
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Pressão
sistema F-Scan
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Pressão
sistema F-Scan
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Pressão
sistema F-Scan
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Pressão
sistema F-Scan
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Análise da distribuição da pressão plantar em diferentes regiões dopé em movimentos do aero jump
Fischer et al (2005)
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Análise comparativa entre os sistemas Pressure Stat e Fscan na avaliação da pressão plantar em diabéticos
de Sá et al (2005)