PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL FACULDADE DE EDUCAÇÃO FÍSICA E CIÊNCIAS DO DESPORTO IURI CORDEIRO SCHROEDER

IURI CORDEIRO SCHROEDER

BIOMECÂNICA DO CICLISMO

Porto Alegre 2005

IURI CORDEIRO SCHROEDER

BIOMECÂNICA DO CICLISMO

Porto Alegre 2005

Trabalho de Conclusão de Curso, como requisito parcial à obtenção do grau de Licenciado Pleno, pela Faculdade de Educação Física e Ciências do Desporto da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul.

AGRADECIMENTOS

Aos meus Pais e aos meus Irmãos.

A minha Namorada.

Ao Prof. Me. Jonas Lírio Gurgel pela oportunidade, ajuda e por todo conhecimento ensinado.

A Prof. Esp. Flávia Porto pela oportunidade, ajuda e por todo conhecimento ensinado.

A Prof. Dr. Thais Russomano pela oportunidade.

A Todos os colegas do Núcleo de Pesquisa em Biomecânica Aeroespacial pela ajuda.

A todos os colegas do Laboratório de Microgravidade pela ajuda.

Ao colega do Laboratório de Microgravidade Rodrigo Cambraia pela imensa ajuda.

RESUMO

O presente estudo tem como objetivo verificar se há um número significativo de estudos relacionados à biomecânica do ciclismo na produção nacional. Como universo de análise foram escolhidos os anais do Congresso Brasileiro de Biomecânica (CBB) assim como todas as edições das Revistas Brasileiras de Biomecânica (RBB), pois estes representam a produção nacional dos últimos 12 anos relacionada à biomecânica. Foram analisados 1042 artigos; posteriormente, foi utilizada a técnica de “Scanning” (GOODMAN, 1976 apud KLEIMAN, 1989) para que assim fosse feita uma seleção dos artigos úteis ao desenvolvimento deste estudo. Em um segundo momento, o conteúdo dos artigos selecionados foi submetido a uma análise de conteúdo. Foram analisados 31 artigos, dividindo assim o trabalho em 4 estudos. Foram analisadas as seguintes temáticas relacionadas ao ciclismo: EMEC, instrumentação e construção de equipamentos, análise do padrão de ativação muscular e variáveis cinemáticas. A partir da analise de conteúdo, foi possível verificar que as pesquisas relacionadas à biomecânica no Brasil ainda são muito escassas. O fato de o Brasil ser um país que possui um enorme número de ciclistas, mas em contra partida possui uma baixa produção cientifica relacionada ao ciclismo, mostra que não há uma aproximação entre o meio acadêmico e os praticantes e atletas de ciclismo. Outro fato a se considerar é o fato de existirem poucos instrumentos que proporcionem a investigação da eficiência mecânica no ciclismo, acarretando assim uma grande dificuldade para o número de pesquisas relacionadas a análise da biomecânica do ciclismo cresçam significativamente.

ABSTRACT

The present study intends to verify if exists a relevant number of researches related with the biomechanics of cycling in a national scope. As an universe of analysis, was chosen the annals of Brazilian Congress of Biomechanics (CBB) as well many others editions of Brazilian Journal of Biomechanics (RBB) from the last 12 years, related to the biomechanics of cycling. At all, 1042 articles were analyzed. Subsequently, the Scanning technique (GOODMAN, 1976 apud KLEIMAN, 1989) was used as a method to select the articles which could be useful to the development of this study. The content of those articles were submitted to a minucious analysis. After the examination of 31 articles, the work was divided in 4 parts. The thematics analyzed related to cycling were: mechanic efficiency, instrumentation and construction of equipment, analysis of the muscular activation model and kinematics variations. Based in the content analysis, was possible verify that Brazilian researches related to biomechanics still are very poor. Brazil is a country which has many cyclists, in other hand has a few publications, showing that there is not a close relation between the academic circle and professional or amateur athletes. Another fact to consider is that there are a few instruments and machines which may provide a complete research, resulting in a great difficulty for the growth of works and their quality.

LISTA DE EQUAÇÕES

Equação 1 - Fórmula para cálculo de torque (DAVIS; HULL, 1981) ...40

Equação 2 - Fórmula para cálculo de torque articular produzido durante a pedalada ...41

Equação 3 - Fórmula para cálculo da potência média da pedalada...41

Equação 4 – Fórmula para cálculo da eficiência mecânica da pedalada ...41

Equação 5 – Fórmula para cálculo do trabalho mecânico...42

Equação 6 – Fórmula para o cálculo do trabalho final gerado pelo pedal na pedalada ...42

Equação 7 – Fórmula para o cálculo de força efetiva gerada no pedal durante a pedalada ...42

Equação 8 – Impulso de força resultante ...43

Equação 9 – Impulso de força efetiva ...43

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Componentes de uma bicicleta ...17 Figura 2 – Desenho esquemático dos eixos do pedal...18 Figura 3 – Instantes, em graus, do ciclo da pedalada ...32 Figura 4 – Quatro quadrantes, fase de propulsão e fase de recuperação do ciclo da pedalada ...33 Figura 5 – Eixos do pedal. Adaptado de Hull e Davis (1981) ...39 Figura 6 – Comportamento das forças e dos momentos aplicados ao pedal nos três eixos (HULL; DAVIS, 1981)...40 Figura 7 - Forças aplicadas no pedal e no pé-de-vela durante a pedalada. Adaptada de Burke (1996)...44 Figura 8 – Orientação das forças ao longo do ciclo da pedalada...47

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1 - Curva de força efetiva de referência (NABINGER, 1997)...43 Gráfico 2 – Percentual de artigos relacionados a biomecânica do ciclismo em relação ao total de artigos publicados na RBB...53 Gráfico 3 – Total de estudos relacionados à biomecânica do ciclismo versus total de artigos publicados nos anais dos CBBs ...54 Gráfico 4 – Números de artigos relacionados a biomecânica do ciclismo versus o número de artigos relacionados a outras temáticas ...55 Gráfico 5 – Percentual de artigos relacionados EMEC versus o total de artigos relacionados a biomecânica nos anais do X CBB ...56 Gráfico 6 - Percentual de artigos relacionados EMEC versus o total de artigos relacionados a biomecânica nos anais do XI CBB ...56 Gráfico 7 – Percentual de artigos relacionados a biomecânica do ciclismo versus o percentual de artigos relacionados a análise eletromiográfica no ciclismo nos anais do X CBB...64 Gráfico 8 - Percentual de artigos relacionados a biomecânica do ciclismo versus o percentual de artigos relacionados a análise eletromiográfica no ciclismo nos anais do XI CBB...64 Gráfico 9 – Percentual de artigos relacionados a construção e instrumentação relacionados a biomecânica do ciclismo versus o percentual de artigos relacionados ao ciclismo...73 Gráfico 10 - Evolução das publicações de artigos sobre a construção e instrumentação de materiais relacionados ao ciclismo ...74

Gráfico 11 – Percentual de publicações sobre a construção e instrumentação relacionados ao ciclismo publicados nos anais dos CBBs ...74 Gráfico 12 – Percentual de artigos relacionados à biomecânica do ciclismo versus o total de artigos publicados sobre as variáveis cinemáticas ...80

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Temáticas relacionadas ao ciclismo publicados nas RBBs...53

Tabela 2 – Temáticas relacionadas ao ciclismo publicadas nos anais dos CBBs...54

Tabela 3 – Sistemas de referências utilizados nos artigos analisados...57

Tabela 4 – Algoritmos para cálculo de EMEC ...57

Tabela 5 - Número de artigos analisados e o protocolo de colocação de eletrodos utilizados ...65

Tabela 6 – Musculaturas analisadas ...65

Tabela 7 – Membro inferior analisado ...66

LISTA DE SIGLAS

CBB – Congresso Brasileiro de Biomecânica CBBs – Congressos Brasileiros de Biomecânica EMG - Eletromiografia

EMG-S - Eletromiografia de Superfície RBB – Revista Brasileira de Biomecânica RBBs – Revistas Brasileiras de Biomecânica

LISTA DE ABREVIATURAS

a.C. – antes de Cristo cm – centímetro

dt – Distância multiplicado pelo tempo EMEC – Eficiência mecânica

Fx – Força aplicada no eixo x Fy – Força aplicada no eixo y Fz – Força aplicada no eixo z IE – Índice de efetividade mecânica iFE – Índice de força efetiva

iFR – Índice de força resultante IFE – Impulso da força efetiva IFR – Impulso da força resultante Lca – Comprimento do pé-de-vela ms – milissegundo

P – Potência

PA – Potência muscular RMS – “Root Mean Square” rpm – Rotações por minuto T – Torque

WA – Trabalho mecânico muscular WP – Trabalho final gerado no pedal

LISTA DE SÍMBOLOS ° - Grau ∫ - Integral - Módulo * - Multiplicação N - Newton % - Por cento ∑ - Somatório Θ – Teta

SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ...16 2 PROBLEMA ...23 3 OBJETIVOS ...24 3.1 Objetivo geral...24 3.2 Objetivos específicos ...24 4 JUSTIFICATIVA ...26 5 HIPÓTESES...27 6 RELEVÂNCIA ...28 7 BIOMECÂNICA DO CICLISMO ...29 7.1 Cinemática do ciclismo ...30 7.2 Cinética do ciclismo ...37

8 ANÁLISE DE CONTEÚDO RELACIONADA A EFICIÊNCIA MECÂNICA NO GESTO MOTOR DA PEDALADA ...50

8.1 Corpus de análise ...51

8.2 Resultados ...52

8.3 Discussão ...58

8.4 Conclusão ...60

9 ANÁLISE DE CONTEÚDO RELACIONADA AO PADRÃO DE ATIVAÇÃO MUSCULAR NO GESTO MOTOR DA PEDALADA ...61

9.1 Corpus de análise ...62

9.2 Resultados ...62

9.3 Discussão ...66

10 ANÁLISE DE CONTEÚDO RELACIONADA À CONSTRUÇÃO E

INSTRUMENTAÇÃO DE EQUIPAMENTOS RELACIONADOS AO CICLISMO ...70

10.1 Corpus de análise ...71

10.2 Resultados ...72

10.3 Discussão ...75

10.4 Conclusão ...77

11 ANÁLISE DE CONTEÚDO RELACIONADA AS VARIÁVEIS CINEMÁTICAS RELACIONADAS AO CICLISMO...78 11.1 Corpus de análise ...78 11.2 Resultados ...79 11.3 Discussão ...80 11.4 Conclusão ...82 REFERÊNCIAS...83

1 INTRODUÇÃO

O ciclismo é uma forma popular de exercício usada para condicionamento aeróbio, para esporte competitivo e uma modalidade de reabilitação a terapia física. Na competição, o maior enfoque está no rendimento, no qual o atleta adota uma postura aerodinâmica para minimizar a resistência do ar e potencializar a produção de energia no pé-de-vela. Quando a bicicleta é utilizada como exercício aeróbio o enfoque primário é o conforto, na segurança e na habilidade para regular a carga e acomodar uma ampla escala de exigências individuais (GREGOR, 2003).

A bicicleta foi criada em 2300 a.C., na China. Naquele primeiro momento, não possuía sistema de transmissão de forças como pedais, corrente, coroas e catracas. Sua utilização restringia-se ao deslocamento em declives. Foi, somente, em 1855, que os engenheiros franceses Michauc e Lallemente acrescentaram pedais à bicicleta (CANDOTTI, 2003).

Desde sua criação, inúmeras foram as inovações neste veículo, tanto na sua forma estrutural quanto na tecnologia de materiais empregados (CARMO et al., 2002). Estas inovações impulsionam cada vez mais indivíduos a praticar ciclismo, utilizando a bicicleta em diferentes formas, seja o uso recreacional, ou o uso como meio de transporte, ou o uso competitivo.

Figura 1 – Componentes de uma bicicleta

Seria possível observar, ainda, uma grande utilização de cicloergômetros ou bicicletas estacionárias em academias de ginástica por uma gama de indivíduos com biótipos e objetivos completamente diferentes. A bicicleta estacional ergométrica é comumente utilizada como uma forma de exercício aeróbio para a perda de peso, para a reabilitação cardíaca, também, podendo ser utilizada como uma forma de teste de esforço (GREGOR, 2003).

Segundo Nabinger, Iturrioz, Trevisan. (2003), o movimento da pedalada do ciclista é um movimento cíclico e repetitivo identificado pela pedalada, que consiste na rotação completa do eixo do pedal em torno do eixo central da bicicleta. Para Martin, Sanderson e Umberger (2004), movimentos cíclicos são caracterizados pela repetição contínua de um padrão fundamental de movimento.

Tendo-se em vista que um dos fatores que afeta o desempenho do individuo que pedala é o aspecto mecânico tem-se que a técnica da pedalada é um componente a ser estudado e treinado. Segundo Nabinger, Iturrioz, Trevisan (2003),

foram desenvolvidos vários instrumentos para a mensuração de forças em pedais de bicicletas e em cicloergômetros com o intuito de mensurar a eficiência mecânica (EMEC) e de analisar se o indivíduo está praticando a técnica correta da pedalada.

EMEC pode ser conceituada como um índice que relaciona a potência gerada nas articulações com a potência liberada para o pedal. Quanto mais aproveitada a potência gerada, mais eficiente é o atleta (SOARES et al., 2003).

A maioria dos estudos relacionados à EMEC é feita em pedais biaxiais, capazes de medir o gesto motor da pedalada bidimenssionalmente, utilizando como sistemas de referência os eixos x e y, o que não possibilita uma análise completa da distribuição das componentes de força tampouco dos momentos existentes nos três eixos (x, y, z). A Figura 2 ilustra os eixos ortogonais do pedal.

Figura 2 – Desenho esquemático dos eixos do pedal

Segundo Winter (1990), essa simplificação pode levar a inferências erradas na análise do movimento tridimensional.

De acordo com Carmo et al. (2002), existem apenas 17 laboratórios de pesquisa em nível mundial que possuem sistema para mensuração de forças em pedais; desses a Universidade da Califórnia (University of California) é responsável por, pelo menos, 50% do total dos estudos.

Seguindo uma perspectiva histórica, Gregor (2003) afirma que os primeiros estudos a avaliarem as forças foram desenvolvidos por Sharp (1896). Segundo o mesmo autor, o pedal desenvolvido por Sharp continha molas montadas entre duas placas, as quais se deformavam quando submetidas às cargas presentes no gesto motor da pedalada. Carmo et al. (2002) afirma que Scoth, em 1899, utilizou um sistema de molas e polígrafos para avaliar a biomecânica da pedalada. Para Soares et al. (2003), os avanços tecnológicos constatados a partir de 1970, permitiram o desenvolvimento de sistemas mais precisos para a mensuração da EMEC do gesto motor da pedalada. Entretanto, somente após 1980 uma análise tridimensional do gesto motor da pedalada foi possível.

Ao longo do tempo, as bicicletas e os equipamentos de ciclismo vêm sofrendo mudanças, da mesma forma que a metodologia aplicada no treinamento de ciclistas de alto rendimento. O conhecimento e o domínio de variáveis biomecânicas e fisiológicas são importantes para otimizar o desempenho dos ciclistas, visto que o ciclismo é afetado pela interação de um grande número de variáveis, incluindo o meio-ambiente e fatores mecânicos e biológicos (TOO, 1990).

Segundo Diefenthaeler et al. (2005), a qualidade da pedalada depende dos diferentes ajustes da bicicleta (altura do selim, tamanho do pé-de-vela, tamanho do quadro, etc.), da posição adotada pelo ciclista, da relação de marchas e da técnica da pedalada. A carga de trabalho e a cadência da pedalada, também, exercerão influência direta na atividade muscular.

A atividade muscular no gesto motor da pedalada pode ser mensurada através da eletromiografia de superfície (EMG-S). Segundo Cram, Kasman e Hotz (1998), a eletromiografia (EMG) é o método que estuda a atividade neuromuscular; trata-se da representação gráfica da atividade elétrica do músculo. Já para Araújo

(2002), a EMG pode ser definida como o estudo da função muscular através da análise do sinal elétrico emanado durante a contração muscular. Esse estudo da função muscular, através da EMG, permite fazer interpretações em condições normais e patológicas de um determinado gesto motor.

A EMG-S tem sido um efetivo e aprimorado método para se estudar a ação muscular, determinando com objetividade os diferentes potenciais de ação dos músculos empenhados em movimentos específicos (TSCHARNER, 2002).

Para Davis e Hull (1981), o desempenho de ciclistas de alto nível está intimamente relacionado ao nível de treinamento e à técnica da pedalada do ciclista. A técnica tem sido estudada utilizando-se pedais instrumentados com o objetivo de mensurar as forças aplicadas ao longo do ciclo bem como sua magnitude e sua direção.

Ciclistas de elite têm como características principais a magnitude da componente da força efetiva, que é a componente da força aplicada perpendicularmente ao pé-de-vela e que produz torque propulsor, também chamada de força transmitida, depende da orientação da força aplicada pelo ciclista no pedal, durante as fases de propulsão e recuperação (GREGOR, 2003). Hall (2000) define torque (T) ou momento de força como a ação de uma força aplicada a um corpo em relação a um ponto distante da linha de ação desta força, gerando movimentos de rotação. É obtido pelo produto da força aplicada pela distância desta aplicação em relação ao eixo de movimento.

Estudos como os feitos por Candotti et al. (2005a) demonstram que as diferenças no comportamento do músculo tibial anterior, entre ciclistas e triatletas, evidenciam que a ‘puxada no pedal’, na fase de recuperação, parece, realmente, ocorrer, pelo menos nas condições laboratoriais impostas nesse estudo, mostrando

que os ciclistas apresentaram melhor técnica de pedalada do que triatletas. A diferenciada estratégia de utilização do Tibial Anterior pode ser uma possível explicação para esta melhor técnica, uma vez que se acredita na importância de puxar o pedal na fase de recuperação, evitando influenciar no rendimento da outra perna, que estaria desenvolvendo potência, na fase da propulsão.

O ciclismo tem sido um grande foco de estudo no esporte nos últimos anos, recentemente pode ser percebida uma ênfase no estudo da técnica da pedalada no ciclismo, mais especificamente nas estratégias de como melhorar a mesma. Isso se deve ao fato de ser o ciclismo um esporte altamente competitivo e extremamente técnico (BROKER; GREGOR; SCHMIDT, 1993).

Candotti et al. (2005b) demonstram, em seu estudo, que para alguns triatletas, muitas vezes, existe ausência de uma força de puxada durante a fase de recuperação do ciclo da pedalado - fato que foi observado nas cadências 75, 90 e 105 rpm, onde os triatletas não apresentaram habilidade de puxar o pedal durante a fase de recuperação do ciclo da pedalada. Já em cadência mais baixa (60 rpm), o controle do atleta sobre sua técnica de pedalada se mostrou mais eficiente.

Esta deficiência pode ocorrer pelo fato de os treinadores e atletas não se preocuparem também com o treino ‘técnico’ da aplicação da força no pedal, ao invés de privilegiarem o treino das variáveis físicas, pois já existem evidências de que é possível modificar padrões de aplicação de força durante a pedalada (SANDERSON; CAVANAGH, 1990).

O presente estudo terá como objetivo realizar uma revisão bibliográfica sobre a biomecânica do ciclismo e, posteriormente, realizar uma análise de conteúdo acerca da produção nacional relacionada à biomecânica do ciclismo.

O presente trabalho está dividido em tópicos, nos quais constam o problema, os objetivos gerais e os específicos, a justificativa, a hipóteses e a relevância. Posteriormente, são divididos em capítulos sobre a biomecânica do ciclismo e análises de conteúdo acerca da produção nacional relacionada à biomecânica do ciclismo.

2 PROBLEMA

Existe uma relação significativa entre a produção nacional relacionada à biomecânica com os estudos relacionados à biomecânica do ciclismo?

3 OBJETIVOS

3.1 Objetivo geral

Verificar se há um número significativo de estudos relacionados à biomecânica do ciclismo na produção nacional relacionada à biomecânica.

3.2 Objetivos específicos

¾ Realizar revisão de literatura acerca da temática EMEC do gesto motor da pedalada em toda a produção dos anais do Congresso Brasileiro de Biomecânica (CBB) e na Revista Brasileira de Biomecânica (RBB), utilizando a técnica proposta por Bardin (2000).

¾ Determinar as fórmulas existentes para cálculo da EMEC do gesto motor da pedalada.

¾ Realizar revisão de literatura acerca da temática do padrão ativação muscular no gesto motor da pedalada em toda a produção dos anais do CBB e na RBB, utilizando a técnica proposta por Bardin (2000).

¾ Verificar os métodos para normalização do sinal eletromiográfico no estudo do gesto motor da pedalada.

¾ Realizar revisão de literatura acerca dos instrumentos que estão sendo construídos para analisar o gesto motor da pedalada em toda a produção dos anais do CBB e na RBB, utilizando a técnica proposta por Bardin (2000). ¾ Realizar revisão de literatura acerca dos estudos que investiguem as variáveis

cinemáticas no gesto motor da pedalada em toda a produção dos anais do CBB e na RBB, utilizando a técnica proposta por Bardin (2000).

4 JUSTIFICATIVA

A justificativa da pesquisa encontra-se no fato de haver uma lacuna a ser preenchida nas tecnologias de pesquisa que englobam diversas modalidades desportivas, dentre elas o ciclismo. O fato de o Brasil ser um paÍs enorme com um grande número de praticantes do ciclismo, nos faz avaliar como estão sendo realizadas as pesquisas que estão relacionadas à análise biomecânica do gesto motor da pedalada.

5 HIPÓTESES

1. Existe uma produção pequena na área de EMEC do gesto motor da pedalada.

2. As fórmulas existentes para cálculo de EMEC são satisfatórias, com relação aos objetivos a que se propõem.

3. A maioria das fórmulas existentes apenas considera dois eixos para cálculo de EMEC devido ao fato da maioria das instituições que realizam pesquisas nestas áreas possuírem pedais instrumentados biaxiais.

4. A maioria dos estudos sobre o padrão de ativação muscular analisa o sinal eletromiográfico através do domínio tempo, a partir do “root mean square” (valor RMS).

5. Para a normalização do sinal a maioria dos estudos utiliza o valor máximo atingido entre as curvas analisadas (valor de pico).

6. Há poucas publicações de construção e instrumentação de pedais instrumentados triaxiais.

6 RELEVÂNCIA

Acredita-se que os resultados destes estudos possam contribuir sobremaneira como ferramenta na atuação de profissionais da saúde que lidam com ciclismo, contribuindo, assim, para demonstrar como estão sendo feitas as pesquisas relacionadas à biomecânica do ciclismo.

7 BIOMECÂNICA DO CICLISMO

Compreender a biomecânica do ciclismo é importante por diversas razões. Primeiramente, esta compreensão poderia conduzir à diminuição ou à melhora de lesões causadas em ciclistas de auto-rendimento, em virtude do esforço repetitivo no gesto motor da pedalada, quando praticado em um alto volume e em uma alta intensidade. Em segundo, o conhecimento sobre a biomecânica do ciclismo poderia ser utilizado como uma ferramenta para a melhoria da técnica de indivíduos que praticam ciclismo de uma forma recreativa ou de indivíduos que utilizam cicloergômetros estacionários para promoção da saúde e/ou para reabilitação de lesões. E, finalmente, a biomecânica do ciclismo pode melhorar significativamente a técnica e, conseqüentemente, a performance dos atletas de elite (HULL; JORGE, 1985).

Hoje em dia, os ciclistas procuram maximizar ao máximo o desempenho durante as provas e a EM é um fator importante que afeta o desempenho. Uma EM elevada resulta em uma taxa baixa de gasto de energia sendo vantajosa durante um ciclo longo de duração (HANSEN et al., 2002).

Para compreender melhor a biomecânica do ciclismo, precisamos, primeiramente, dividir a biomecânica em cinemática e cinética: a cinemática do ciclismo é responsável pela descrição dos parâmetros temporais, espaciais e espaço-temporais do gesto motor da pedalada sem levar em consideração as forças que se aplicam sobre a mesma; já a cinética irá estudar o movimento a partir das forças que se aplicam sobre o mesmo.

7.1 Cinemática do ciclismo

A cinemática é o estudo da geometria, do padrão ou da forma de movimento em relação ao tempo. A cinemática linear ou angular envolve estudo do aspecto, da forma, do padrão e da seqüência do movimento linear através do tempo, sem qualquer referência em particular a força ou as forças que causam ou que resultam esse movimento (HALL, 2000).

A maioria dos estudos sobre a cinemática do ciclismo se dá apenas no plano sagital: Flexão e Extensão de joelho e quadril, dorsoflexão e flexão plantar de tornozelo.. Pois tarefa do ciclismo foi considerada historicamente um movimento planar (FARIA; CAVANAGH, 1978 pud DIEFENTHAELER, 2004), nos últimos anos informações significativas foram apresentadas com relação à natureza tridimensional da tarefa do ciclismo. Foram reportadas informações referentes à rotação interna e externa da tíbia sobre o eixo longitudinal, a translação do joelho no plano frontal e a translação da tíbia em relação aos côndilos femorais no plano sagital. De acordo com Gregor (2003), o movimento do joelho no plano frontal foi investigado por Boutin et al. (1989), Mc Coy (1989) e Ruby et al. (1992), mostrando resultados que indicavam que o joelho pode se mover 6cm no plano frontal durante o ciclo da pedalada.

Segundo Hull e Ruby (1996), o gesto motor da pedalada é um movimento tridimensional complexo que, além das flexões e extensões das articulações do tornozelo, do joelho e do quadril, apresenta abdução e adução da articulação do quadril, que conseqüentemente provoca a rotação da tíbia.

A técnica da pedalada do ciclista é uma característica pessoal e depende de fatores fisiológicos e biomecânicos. Entre as variáveis mecânicas mais importantes estão: (1) a antropometria corporal; (2) a configuração do complexo ciclista-bicicleta; e (3) a cadência de pedalada. As variáveis supracitadas estão intimamente relacionadas podendo gerar influência entre si. Por exemplo, o comprimento dos segmentos corporais (coxa, perna e pé) e os alinhamentos articulares dos membros inferiores influenciam diretamente na regulagem da altura do selim, bem como na amplitude da adução e abdução da articulação do quadril durante a pedalada (Hull; Ruby, 1996).

Diferentes métodos para mapear a movimentação dos membros inferiores vêm sendo utilizados e correlacionados com diferentes demandas de cargas impostas, indicando alterações importantes nos membros inferiores dependendo da carga de trabalho imposta (RUBY; HULL; HAWKINS, 1992; CARPES et al., 2004). A análise da movimentação da articulação do joelho no plano frontal tem sido avaliada e os resultados apresentam um desvio medial da articulação do joelho entre 2 e 4cm em relação ao eixo do pedal, podendo ser influenciada pela intensidade do esforço, visto que na fase de propulsão (0 a 180º), devido a maior produção de força, ocorrem as maiores oscilações dos membros inferiores, torna-se importante mapear de forma mais pontual esta fase do ciclo da pedalada (RUBY; HULL, 1992).

A discussão dos modelos cinemáticos dos membros inferiores durante o ciclismo geralmente enfocam movimentos cíclicos e ritmados. Em alguns casos, os indivíduos consideram o ciclismo uma tarefa muito similar à corrida, que também envolve movimentos rítmicos e alternados das pernas. Nessa configuração, o deslocamento, a velocidade e a aceleração da coxa, da perna e do pé parecem ser mais afetados pela cadência da bicicleta e pela geometria da bicicleta (altura de

banco, comprimento do pé-de-vela e posição do pé sobre o pedal) (GREGGOR; CONCONI, 2000).

Para entender melhor a cinemática do ciclismo, devemos dividir o ciclo da pedalada em graus. A Figura 3 ilustra cinco instantes, em graus, de um ciclo de pedalada.

Figura 3 – Instantes, em graus, do ciclo da pedalada

Para Gregor e Conconi (2000), a fase propulsiva onde o ciclista aplica a maior força no pedal, se dá 0° de 180°, já de 180° a 360° se dá a fase de recuperação da rotação do pé-de-vela, ou seja, quando o pedal esquerdo está na fase propulsiva, o pedal direito está na fase de recuperação. A Figura 4 ilustra os quatro quadrantes e a fase de propulsão e recuperação, conforme citados por Holderbaum et al. (2005).

Figura 4 – Quatro quadrantes, fase de propulsão e fase de recuperação do ciclo da pedalada

A cadência ou freqüência de pedalada é um fator que influencia diretamente na cinemática do ciclismo e, conseqüentemente, no rendimento do atleta.

Para Martin, Sanderson e Umberger (2004), cadência ou freqüência média é o número de vezes que um ciclo de pedalada se repete. Soares et al. (2005) definem cadência como o ritmo de pedalada. Já para Nabinger, Iturrioz, Trevisan (2003), cadência seria um movimento cíclico e repetitivo identificado pela pedalada, que consiste na manutenção de um ritmo ao executar mais de uma rotação completa do eixo do pedal em torno do eixo central da bicicleta.

Ao contrário do que acontece em situações de caminhada onde os seres humanos utilizam para caminhar uma combinação de comprimento/freqüência de passada que minimiza o gasto energético, estudos (MARSH; MARTIN; SANDERSON, 2000) já demonstraram que a cadência de pedalada preferida pelos atletas é sempre superior à cadência que minimiza o consumo de oxigênio. Isto é

constatado independente do indivíduo ter ou não experiência com ciclismo, por estes motivos a cadência de pedalada vem sendo discutida em inúmeros estudos (SOARES et al., 2005).

Segundo Lucía, Hoyos e Chicarro (2001), ciclistas de elite experientes apresentam uma EMEC muito perto do padrão mecânico ideal, podendo selecionar uma cadência adequada de pedalada para minimizar o estresse muscular e o gasto energético.

Acredita-se que a cadência de movimento preferida pelos atletas é sempre superior à cadência mais adequada que minimizaria o consumo energético, acreditando-se assim que a escolha de uma determinada cadência está mais associada com a capacidade de transformar o esforço muscular em EMEC do que ao consumo de oxigênio em uma determinada cadência (TAKAISHI; YASUDA; MORITANI, 1994; BRISSWALTER et al., 2000; MARSH; MARTIN; SANDERSON, 2000).

Estudos como o de Padilla et al. (1999) demonstraram que em ambiente laboratorial a cadência de treinamento preferida por atletas de alto nível vária entre 90rpm e 100rpm, Esta cadência também foi percebida em estudos de Marsh, Martin e Sanderson (2000) que analisaram a cadência preferida por ciclistas em provas, e também em ambiente laboratorial, estes estudos também demonstraram que a cadência onde o ciclista teria maior eficiência de movimento não é a cadência preferida pelos ciclistas.

Em um estudo feito por Candotti et al. (2003), verificou-se que quando os ciclistas pedalaram em uma cadência de 60rpm, eles foram capazes de empregar mais força no pedal e obtiveram uma maior efetividade. Estes ciclistas conseguiram,

de certa forma controlar a orientação da aplicação de força da aplicação de força, tendo, por tanto mais eficiência na pedalada.

No entanto, pedalar a 60rpm não é uma freqüência que agrade os ciclistas, segundo depoimento dos próprios ciclistas. Ao contrário, todos eles preferem pedalar em cadências mais altas (entre 90 e 105rpm). Nestas freqüências mais altas, existe um maior desperdício da força aplicada, e um menor índice de efetividade (CANDOTTI et al., 2003).

Na tentativa de entender o motivo pelo qual os ciclistas escolhem uma determinada cadência que não coincide com a mais econômica tem sido alvo de estudo de diferentes pesquisadores. Algumas justificativas para a escolha da cadência são: através da relação força x velocidade, ou seja, em velocidades maiores ocorre uma diminuição da força (PATTERSON; MORENO, 1990), porém essa hipótese foi rejeitada por outros estudos como o de Neptune e Herzog (1999). E existem ainda os que consideram que a cadência preferida para pedalar é a mesma na qual a soma dos momentos absolutos sobre as articulações do tornozelo, joelho e quadril estão minimizados (MARSH; MARTIN; SANDERSON, 2000).

Apesar de não existir um consenso sobre este fenômeno, as evidências mostram que a vantagem em escolher uma cadência mais alta está associada primordialmente a fatores relacionados à força e fadiga muscular mais do que ao consumo de oxigênio em uma determinada cadência (SOARES et al., 2005).

Dificilmente os trabalhos sobre cadência preferida por ciclistas avaliam os aspectos fisiológicos e biomecânicos simultaneamente, o que empobrece a compreensão dos fenômenos relacionados ao ciclismo.

Além da cadência, outros fatores irão influenciar significativamente na cinemática do ciclismo. A variação angular do quadril, joelho, e tornozelo, assim como a relação entre a variação angular do pé-de-vela e do pedal.

Em um estudo limitando-se a analisar a cinemática no plano sagital, reportou uma variação angular da articulação do quadril de 45º, 75º para a articulação do joelho e 20º do tornozelo (FARIA; CAVANAGH, 1978 apud DIEFENTHAELER, 2004). Já Carpes et al., (2003) chegou à conclusão que as maiores velocidades foram observadas sempre no inicio dos quadrantes, onde as articulações quadril, joelho e tornozelos estariam em flexão, enquanto o valor mais próximo da média foi observado numa posição intermediaria em cada quadrante, onde a articulação do quadril, joelho e tornozelo estariam perto da extensão máxima.

Em uma analise do plano sagital, apresentando um modelo bidimensional do gesto motor da pedalada, nos permite dividir o modelo em quatro segmentos: coxa, perna, pé-de-vela e pedal, o pé e pedal podem ser considerados um único segmento, uma vez que não existe movimento relativo entre as partes, no plano de analise. Pequenas variações angulares podem ocorrer dependendo do tipo de equipamento utilizado para engatar a sapatilha ao pedal, porem estas variações ocorreram em um eixo longitudinal, e serão desprezíveis em uma analise no plano sagital (VELLADO et al., 2003).

A variação angular no plano sagital da articulação do joelho é que apresenta a maior contribuição para o gesto motor da pedalada, já a contribuição da variação angular tornozelo parece permanecer a mesma nas diferentes cadências, enquanto a contribuição da variação angular do quadril parece diminuir a medida em que a velocidade de pedalada aumente, tendo sua queda acentuada a partir de 75 rpm (SOARES et al., 2003).

Para Ericson e Nisell (1988), mudanças no padrão do ângulo do quadril e joelho estão diretamente relacionadas à altura do selim. O pico de extensão de joelho aumenta de acordo com o aumento da altura do selim, sendo que os picos de flexão e extensão do quadril, acontecem entre 10º e 180º da pedalada (Fase de propulsão), respectivamente. Em contra partida os picos de extensão e flexão do joelho acontecem entre 350º e 170º da pedalada respectivamente.

Dados apontados na literatura (GREGOR, 2002) vêm demonstrando que ciclistas e triatletas apresentam um padrão cinemático diferenciado principalmente no primeiro quadrante (0º a 90º) e no quarto quadrante (270º a 360º), acreditando assim que há uma diferença significativa na técnica principalmente no que se diz respeito à fase de recuperação.

O controle das variáveis cinemáticas do ciclismo é uma ferramenta excelente para o aperfeiçoamento da técnica do gesto motor da pedalada de ciclistas ou triatletas profissionais, sendo também extremamente útil para ensino de indivíduos iniciantes no ciclismo.

7.2 Cinética do ciclismo

Quando se analisa a cinética de um gesto motor especifico, é necessário levar em conta que o corpo humano gera forças e resiste a elas durante a realização das atividades. A inércia, massa, peso, pressão, volume, densidade, torque e impulso, irão proporcionar um alicerce útil para entender os efeitos que essas forças geram sobre o movimento (HALL, 2000).

Em uma analise completa da cinética do ciclismo, podemos nos tornar interessados em uma ótima integração entre o ciclista e a bicicleta. Essa integração envolve a produção músculos partindo do ciclista e um completo entendimento das forças externas e das forças interativas partindo da bicicleta que agem sobre o ciclista (GREGOR, 2003).

Em competições, o objetivo principal é o máximo desempenho do atleta, sendo importante, portanto, que o ciclista esteja em uma posição mais aerodinâmica possível para minimizar o efeito da resistência do ar e maximizar a energia despendida. Em virtude disso, pesquisas envolvendo ciclistas de elite têm objetivado, principalmente, fatores relacionados às respostas fisiológicas e mecânicas nas mudanças da carga de trabalho e/ou na força produzida, e aos efeitos da posição do corpo no ajuste da bicicleta (GREGOR, 2003).

Segundo Broker e Gregor (1990), o desempenho está intimamente relacionado ao nível de treinamento e à técnica da pedalada do ciclista. A técnica tem sido estudada utilizando-se pedais instrumentados com o objetivo de mensurar as forças aplicadas ao longo do ciclo, bem como sua magnitude e sua direção (BROKER; GREGGOR, 1990; GURGEL et al., 2005). A magnitude da componente da força efetiva, que é a componente da força aplicada perpendicularmente ao pé-de-vela e que produz torque propulsor, também chamado de força transmitida, depende da orientação da força aplicada pelo ciclista no pedal, durante as fases de propulsão e recuperação (SANDERSON; BLACK, 2003). Essa orientação é uma característica da técnica de pedalada de cada indivíduo, presente principalmente em ciclistas de elite (CANDOTTI, 2003).

Quando o pé do ciclista aplica uma força sobre o pedal, o pedal também aplicará uma força com a mesma magnitude porem em sentido contrario. Essa força

é chamada de força de reação, e ela atua nos membros inferiores do ciclista durante a pedalada (GREGGOR; CONCONI, 2000).

Greggor e Conconi (2000) definem que os componentes de forças no eixo perpendicular ao pedal são chamados de F(z), já as forças paralelas ao pedal, que realizam o movimento no eixo longitudinal são chamadas F(x), e já as que ocorrem no eixo Antero posterior de F(y). A Figura 5 ilustra os eixos do pedal.

Figura 5 – Eixos do pedal. Adaptado de Davis e Hull (1981)

A Figura 6 ilustra o comportamento das forças e momentos aplicados ao pedal nos três eixos. (DAVIS; HULL, 1981)

Figura 6 – Comportamento das forças e dos momentos aplicados ao pedal nos três eixos (DAVIS ; HULL, 1981)

Os gráficos apresentados pelos pedais instrumentados são utilizados para a melhora da efetividade mecânica.

A EMEC é calculada com base nas variáveis: ¾ Ângulo do pedal;

¾ Ângulo do pé de vela; ¾ Força gerada no pedal;

Torque articular, obtido por meio de analise de dinâmica inversa (Equação 1) e eficiência motriz (Equação 2). (DAVIS; HULL, 1981)

Lca

Fg

Fx

T

(

θ

1

)

=

(

cos

θ

2

−

sin

θ

2

)

∗

[

]

)

1

(

)

1

(

Fz

Fx

Lca

T

N

+

=

θ

θ

Equação 2 - Fórmula para cálculo de torque articular produzido durante a pedalada

Nas quais, T é o torque, Fx é a força aplicada no eixo x, θ₁ é o ângulo do pé-de-vela (que varia de 0° a 360°), θ é o ângulo do pedal, ₂ L é o comprimento do pé _ca de vela e η é a eficiência motriz. Fx e Fz são funções de θ . ₁

¾ Potência média da pedalada, conforme proposta de Davis e Hull (1981) (Equação 3).

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

=

∑

)

(

360

1

θ

θ

&

T

P

Equação 3 - Fórmula para cálculo da potência média da pedalada

Na qual, P= Potência (em Watts). T é o torque, ∑ é o somatório da variação angular, θ é o ângulo do pé-de-vela (que varia de 0° a 360°).₁

A efetividade mecânica é um índice que relaciona o trabalho mecânico muscular (WA) com o trabalho final gerado no pedal (WP), onde 100% indica a efetividade máxima, e é dada pela Equação 4.

100

∗

=

WP

WA

Emec

Equação 4 – Fórmula para cálculo da eficiência mecânica da pedalada

A potencia mecânica muscular é a taxa de realização de trabalho (WINTER, 1990). Desta forma o trabalho mecânico muscular (WA), realizado em um dado intervalo de tempo, é obtido através da integral (∫) do módulo (| |) da potencia

muscular (PA), e dt é a multiplicação da distância pelo tempo, como mostra a Equação 5.

dt

PA

WA

=

∫

Equação 5 – Fórmula para cálculo do trabalho mecânico

O WP é calculado pelo modulo da integral da potencia gerada no pedal, que é obtida pelo produto escalar da força perpendicular ao pé-de-vela (Equação 6).

) ( PFr com a cadência em ( PVr )

dt

VP

FP

u

WA

=

∫

∗

Equação 6 – Fórmula para o cálculo do trabalho final gerado pelo pedal na pedalada

Na qual, WA éo trabalho mecânico muscular realizado em um dado intervalo de tempo. FP a força perpendicular aplicada ao pé de vela, VP a cadência e dt a distância vezes tempo.

Já para calculo de força efetiva, as componentes das forças normal e tangencial são decompostas em componentes axiais e radiais ao eixo do pé-de-vela; porém, para o cálculo da força efetiva consideraram-se apenas as componentes radiais (perpendiculares ao pé de vela) (NABINGER, 1997), conforme demonstra a Equação 7. O Gráfico 1 mostra a curva de força efetiva de referência (NABINGER, 1997).

Equação 7 – Fórmula para o cálculo de força efetiva gerada no pedal durante a pedalada

Onde FE é a força efetiva aplicada ao pedal e Fy é a força aplicada ao eixo y e Fx é a força aplicada ao eixo x.

Para cálculo da força efetiva, as componentes das forças normal e tangencial são decompostas em componentes axiais e radiais ao eixo do pé-de-vela; porém, para o cálculo da força efetiva consideraram-se apenas as componentes radiais perpendiculares ao pé de vela.

Gráfico 1 - Curva de força efetiva de referência (NABINGER, 1997)

O impulso da força resultante (IFR) e o impulso angular e da força efetiva (IFE), nas posições avaliadas, em função do tempo, foram obtidos mediante o cálculo da integral (CAVANAGH; SANDERSON, 1986 apud DIEFENTHAELER, 2004) e normalizados pela posição de referência de cada ciclista, conforme ilustram as Equações 8 e 9.

Equação 8 – Impulso de força resultante

Onde IFR é o impulso da força resultante que é dado pela integral da distância multiplicada pelo tempo (dt) e pela força resultante (FR).

Onde IFE é o impulso da força efetiva que é dado pela integral da distância multiplicada pelo tempo (dt) e pela força efetiva (FE)

E ainda em alguns estudos, pode-se calcular o índice de efetividade mecânica (IE), que representa o quanto da força aplicada no pedal é aproveitada, ou seja, a técnica de pedalada do ciclista, pode-se utilizar a relação entre o Índice de força efetiva (iFE) e o Índice de força resultante (iFR) (SANDERSON e BLACK, 2003) de acordo com a Equação 10.

Equação 10 –Impulso efetivo

Onde IE é o impulso efetivo é igual o impulso da força resultante que é dado IFR pela integral da distância multiplicada pelo tempo (dt) e pela força resultante (FR) dividido por o impulso da efetiva (IFE) que é dado pela integral da distância multiplicada pelo tempo (dt) e pela força efetiva (FE)

A Figura 7 mostra as forças aplicadas ao pedal e no pé-de-vela durante a pedalada.

Figura 7 - Forças aplicadas no pedal e no pé-de-vela durante a pedalada. Adaptada de Burke (1996) apud Holderbaumet al. (2005)

O pico de força perpendicular à superfície do pedal é aproximadamente 350 N ou 60% do peso corporal do individuo. Essa porcentagem é aproximadamente a mesma para todos os ciclistas sentados sobre as condições de estado estável e irão aumentar apenas se o ciclista tentar acelerar a bicicleta por um período consistente. Essas forças raramente irão exceder o peso do corpo a não ser que o ciclista se apóie no guidom. Além disso, embora os ciclistas freqüentemente sintam que puxam o pedal durante a fase de recuperação, isso é raro. Puxar o pedal não é essencial para uma técnica eficiente no ciclismo (GREGOR, 2003).

Dados apresentados por Candotti et al. (2005a), confrontam os dados relatados por Gregor (2003). Candotti et al. (2005a) relatam que há um padrão característico e distinto de pedalada, para ciclistas e triatletas, devido, possivelmente, à utilização de diferentes estratégias de ativação neuromuscular. Assume-se que ciclistas detêm uma melhor técnica de pedalada que triatletas, a partir do comportamento distinto dos músculos tibial anterior e bíceps femoral, na fase de recuperação, pois os ciclistas possivelmente ‘puxam’ o pedal na fase de recuperação.

Candotti et al. (2005b) realizaram um estudo no qual foram verificadas as forças de reação aplicada a pedais instrumentados por triatletas, demonstrando que os valores de força efetiva encontrados diminuem significativamente com o aumento da cadência, concluindo que com o aumento da cadência os triatletas demonstram uma menor habilidade na orientação das forças durante a pedalada.

Em um estudo realizado por Bini et al. (2005), conclui-se que inúmeros fatores irão influenciar significativamente nas forças aplicadas aos pedais. Bini et al. (2005), investigou a influência da adução e abdução de joelhos e com os joelhos em

posições ditas ideal, pode-se perceber que a posição dos joelhos em relação ao quadro da bicicleta possui repercussões diferenciadas entre os ciclistas.

Segundo Alvarez e Vinyolas (1996) apud Candotti et al. (2003), os pedais instrumentados podem ser utilizados não somente para avaliar a técnica da pedalada e fornecer informações sobre a EMEC dos atletas, mas também para monitorar o treinamento dos atletas, buscando a tanto a melhora técnica quanto à de performance.

Outra aplicabilidade dos pedais instrumentados é no processo de ensino aprendizagem, onde os gráficos de EMEC, apresentados em tempo real, podem ser uma ótima ferramenta didático-pedagógica para ciclistas iniciantes.

Holderbaumet al. (2005) desenvolveu uma técnica na qual foi possível utilizar pedais instrumentados como uma ótima ferramenta didática pedagógica para ensinar a técnica correta do gesto motor da pedalada, este estudou utilizou os pedais como uma ferramenta de feedback visual, onde havia um professor junto ao aluno o auxiliando a executar a técnica correta do ciclismo. A Figura 8 mostra a orientação das forças ao longo do ciclo da pedalada apresentada ao indivíduo nos intervalos da série de aprendizagem durante a interação do avaliador com o avaliado durante o estudo feitor por Holderbaumet al. (2005).

Figura 8 – Orientação das forças ao longo do ciclo da pedalada

Outro aspecto importante da cinética do ciclismo a potencia gerada por cada articulação no ciclismo, em um estudo desenvolvido por Soares et al. (2003), o joelho é o principal gerador de potência de pedalada, e que o quadril apresenta maiores valores de potência negativa. Essa potência negativa, que representa uma contração excêntrica, em um primeiro momento, parece ‘atrapalhar’ a propulsão no pedal, já que seria contrária ao sentido do movimento.

Segundo Broker e Gregor (1994), um percentual da energia gasta na contração excêntrica volta ao sistema armazenada sob a forma de energia elástica. Desta forma para o calculo de trabalho mecânico gerado, os valores de potencia muscular são somados em modulo.

Em um estudo realizado por Diefenthaeler et al. (2005), com objetivo de avaliar diferentes alturas de selim e influência gerada nos padrões de ativação

muscular em ciclistas de elite, o período de ativação variou com a mudança da posição do selim. Esta variação pode ser explicada por meio de um mecanismo de regulação do sistema nervoso central, que, ciente das condições mecânicas do músculo em termos de comprimento e velocidade, parece enviar maior estímulo ao músculo quando este se encontra em uma situação desfavorável, e o contrário em uma situação favorável.

Neste estudo foi registrada no quarto quadrante a ativação dos músculos Reto Femoral, Vasto Lateral e Tibial Anterior para os três ciclistas. O Reto Femoral e o Tibial Anterior apresentaram ativação entre 270 e 360° do pé-de-vela, atuando como flexor do quadril e flexor dorsal, respectivamente; enquanto que o Vasto Lateral ativou somente a partir da segunda metade desse quadrante. Nesse quadrante, os ciclistas apresentaram aumento na ativação do Reto Femoral na posição com o selim 1cm abaixo da posição habitual que eles praticavam o ciclismo. A ativação do Tibial Anterior no quarto quadrante representa a técnica do ciclista em direcionar a força no pedal para que esta possa contribuir com o membro contralateral. Já em relação ao Vasto Lateral os ciclistas apresentaram maior ativação entre 300 - 360° do ciclo. Sendo este um músculo monoarticular e um potente extensor do joelho, acredita-se que esteja contribuindo para direcionar a força nesse quadrante. Assim, o estudo conclui que esses atletas detêm melhor técnica que se aproxima do ideal, pois estes conseguiram direcionar a força produzida pelo Vasto Lateral no sentido de gerar torque propulsor nesse quadrante.

Já em relação às forças aplicadas ao pedal em diferentes alturas de selim Diefenthaeler et al. (2005), verificou que ocorreram modificações na direção e na magnitude das forças aplicadas no pedal quando a posição do selim foi alterada. Entretanto, a posição de referência foi a mais efetiva entre as testadas.

O estudo da técnica do ciclismo, tanto estudo da cinemática quanto o estudo da cinética do gesto motor da pedalada é importantíssimo para melhorar os resultados tanto dos ciclistas e triatletas de alto nível, assim como de indivíduos que praticam ciclismo de forma recreacional. Isso se deve ao fato de ser o ciclismo um esporte altamente competitivo e extremamente técnico, portanto, necessita ser ensinado. Acredita-se que a reduzida ênfase no ensino da técnica da pedalada decorra especialmente da falta de conhecimento dos técnicos e praticantes sobre este tema.

8 ANÁLISE DE CONTEÚDO RELACIONADA A EFICIÊNCIA MECÂNICA NO GESTO MOTOR DA PEDALADA

A revisão bibliográfica sobre a temática EMEC da pedalada e a determinação de fórmulas existentes para cálculo da EMEC do gesto motor da pedalada foi realizada por meio de seleção e analise de artigos científicos existentes na área.

Como universo de análise foram escolhidos os anais do CBB assim como as RBBs. Pois estes representam a produção nacional dos últimos 12 anos relacionada à temática da EMEC no ciclismo.

Posteriormente, foi utilizada a técnica de “Scanning” (GOODMAN, 1976, apud KLEIMAN, 1989), para que assim fosse feita uma seleção dos artigos úteis ao desenvolvimento deste estudo. Essa técnica consiste em uma leitura superficial dos artigos de que a seleção do material seja mais fidedigna ao que se pretende nesta investigação. Em um segundo momento o conteúdo dos artigos selecionados foi submetido a uma analise de conteúdo, na qual utilizou-se a técnica proposta por Bardin (2000).

Foram adotadas como características de analise: a) Os objetivos pretendidos para as investigações; b) Os sistemas de referencias utilizados (x,y,z); c) Os algoritmos para cálculos de EMEC; d) As amostras utilizadas;

8.1 Corpus de análise

1. NASCIMENTO, F. A. O. et al. Experimento com sinais biomecânicos de força aplicados sobre pedais instrumentados para o ciclismo. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE BIOMECÂNICA, 10., 2003, Ouro Preto. Anais... Belo

Horizonte: Sociedade Brasileira de Biomecânica, 2003. 2 v. v. 1, p. 372-5. v. 1.

2. SOARES, D. Comparação entre eficiência mecânica e economia de movimento no ciclismo. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE BIOMECÂNICA, 10., 2003, Ouro Preto. Anais... Belo Horizonte: Sociedade Brasileira de Biomecânica, 2003. 2 v. v. 1, p. 228-32.

3. CANDOTTI, C. T. et al. Analise da técnica da pedalada de ciclistas de elite. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE BIOMECÂNICA, 10., 2003, Ouro Preto. Anais... Belo Horizonte: Sociedade Brasileira de Biomecânica, 2003. 2 v. v. 1, p. 152-5.

4. SOARES, D. et al. Potência muscular e eficiência mecânica em diferentes cadências no ciclismo. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE BIOMECÂNICA, 10., 2003, Ouro Preto. Anais... Belo Horizonte: Sociedade Brasileira de Biomecânica, 2003. 2 v. v. 1, p. 224-7.

5. DIEFENTHAELER, F. et al. A influência da posição do selim na aplicação da força durante a pedalada: estudo de casos. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE BIOMECÂNICA, 11., 2005, João Pessoa. Anais... João Pessoa: Sociedade Brasileira de Biomecânica, 2005. 1 CD-ROM.

6. ROCHA, E. et al. Local do pico de força sobre o pedal em diferentes cadências para no cálculo de defasagem eletromecânica. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE BIOMECÂNICA, 11., 2005, João Pessoa. Anais... João Pessoa: Sociedade Brasileira de Biomecânica, 2005. 1 CD-ROM.

7. CARPES, F. P. et al. Aplicação de força no pedal em prova de ciclismo 40km contra-relógio simulada: estudo preliminar. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE BIOMECÂNICA, 11., 2005, João Pessoa. Anais... João Pessoa: Sociedade Brasileira de Biomecânica, 2005. 1 CD-ROM.

8. HOLDERBAUM, G. G. et al. Metodologia de ensino da técnica da pedalada no ciclismo através de um sistema de feedback visual aumentado. In: CONGRESSO

BRASILEIRO DE BIOMECÂNICA, 11., 2005, João Pessoa. Anais... João Pessoa: Sociedade Brasileira de Biomecânica, 2005. 1 CD-ROM.

9. CANDOTTI, C. T. et al. Estudos das forças aplicadas nos pedais por triatletas. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE BIOMECÂNICA, 11., 2005, João Pessoa.

Anais... João Pessoa: Sociedade Brasileira de Biomecânica, 2005. 1 CD-ROM.

10. BINI, R. R. et al. Implicações da pedalada em posição aerodinâmica sobre o impulso da força efetiva de ciclistas: estudo de caso. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE BIOMECÂNICA, 11., 2005, João Pessoa. Anais... João Pessoa: Sociedade Brasileira de Biomecânica, 2005. 1 CD-ROM.

11. ROCHA, E. Relação entre técnica de pedalada e os momentos musculares do quadril, joelho e tornozelo. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE BIOMECÂNICA, 11., 2005, João Pessoa. Anais... João Pessoa: Sociedade Brasileira de

Biomecânica, 2005. 1 CD-ROM.

12. CARPES, F. P. et al. Análise da simetria na produção de torque em 40km de ciclismo simulado. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE BIOMECÂNICA, 11., 2005, João Pessoa. Anais... João Pessoa: Sociedade Brasileira de

Biomecânica, 2005. 1 CD-ROM.

8.2 Resultados

Foram analisadas todas as edições da RBB, que estão divididas do numero 1 ao 9, totalizando um total de 72 artigos, desses 72 apenas dois foram selecionados na edição de numero 2. Destes artigos os dois tratavam da instrumentação para a mensuração de forças no ciclismo.

O Gráfico 2 mostra o percentual de artigos relacionados à Biomecânica do Ciclismo em relação ao total de artigos publicados na RBB.

Revista Brasileira de Biomecânica 97% 3% Total de Artigos Artigos Relacionados a Biomecânica do Ciclismo

Gráfico 2 – Percentual de artigos relacionados a biomecânica do ciclismo em relação ao total de artigos publicados na RBB

A Tabela 1 mostra as temáticas relacionadas ao ciclismo que foram publicados nas RBBs.

Tabela 1 - Temáticas relacionadas ao ciclismo publicados nas RBBs

Já nos anais do CBB foram analisados os anais do V ao XI CBB, pois apenas a partir do V CBB os trabalhos passaram a ser publicados em anais. O total de artigos analisados foi 970, sendo selecionados 29 artigos, e um resumo de mesa redonda na qual foi abordada a biomecânica ao ciclismo, e analisados apenas 12 artigos, os quais os objetivos dos estudos eram analise da EMEC com o uso de pedais instrumentados.

Revista Brasileira de Biomecânica

Temática Relacionada ao Ciclismo N° de Artigos

Eficiência Mecânica 0

Instrumentação e Construção de equipamentos 2 Analise do Padrão de Ativação Muscular 0

O Gráfico 3 mostra o percentual de artigos relacionados à Biomecânica do Ciclismo em relação ao total de artigos publicados nos Anais dos CBBs.

Anais Congressos Brasileiro de Biomecânica 97% 3% Total de Artigos Artigos Relacionados a Biomecânica do Ciclismo

Gráfico 3 – Total de estudos relacionados à biomecânica do ciclismo versus total de artigos publicados nos anais dos CBBs

Dos artigos restantes, 8 tratavam da instrumentação e construção de instrumentos que realizassem a analise da biomecânica do ciclismo, e outros 5 analise do padrão de ativação muscular no ciclismo e 4 das variáveis cinemáticas.

A Tabela 2 mostra as temáticas relacionadas ao ciclismo que foram publicados nos Anais do CBB.

Tabela 2 – Temáticas relacionadas ao ciclismo publicadas nos anais dos CBBs Temática Relacionada ao Ciclismo N° de Artigos

Eficiência Mecânica 12

Instrumentação e Construção de equipamentos 8 Analise do Padrão de Ativação Muscular 5

Variáveis Cinemáticas 4

Apenas a partir do VIII CBB foi publicado um artigo relacionado à biomecânica do ciclismo, já no X CBB foram publicados 9 e no XI foram publicados 19.

O Gráfico 4 mostra a relação de artigos relacionados à Biomecânica do Ciclismo em relação ao total de artigos publicados ao longo das edições do CBB.

59 66 81 1 101 123 9 218 19 480 0 100 200 300 400 500 V CBB VI CBB VII CBB VIII CBB IX CBB X CBB XI CBB Biomecanica do Ciclismo Outros

Gráfico 4 – Números de artigos relacionados a biomecânica do ciclismo versus o número de artigos relacionados a outras temáticas

Dos no 12 artigos analisados, 4 se encontravam nos anais do X CBB e 8 no do XI CBB. Através desta analise foi possível constatar que todos (100%) artigos que analisavam a técnica da pedalada com o uso de pedais instrumentados, capazes de medir as forças aplicadas pelo ciclista, utilizaram pedais instrumentados biaxiais, usando como sistemas de referencia as forças aplicadas verticalmente(x) e horizontalmente (y) sobre a plataforma do pedal.

O Gráfico 5 mostra a relação de artigos relacionados à EMEC em relação ao total de artigos relacionados a biomecânica do ciclismo no X CBB.

Anais X Congresso Brasileiro de Biomecânica 31% 69% Eficiência Mecânica Biomecânica do Ciclismo

Gráfico 5 – Percentual de artigos relacionados EMEC versus o total de artigos relacionados a biomecânica nos anais do X CBB

O Gráfico 6 mostra a relação de artigos relacionados à EMEC em relação ao total de artigos relacionados à biomecânica do ciclismo no XI CBB.

Anais do XI Congresso Brasileiro de Biomecânica 61% 39% Biomecânica do Ciclismo Eficiência Mecânica

Gráfico 6 - Percentual de artigos relacionados EMEC versus o total de artigos relacionados a biomecânica nos anais do XI CBB

A Tabela 3 demonstra o número de artigos analisados e sistemas de referência utilizado nestes artigos.

Tabela 3 – Sistemas de referências utilizados nos artigos analisados

Nº de artigos analisados Sistemas de referencia utilizado

X CBB 4 X e Y

XI CBB 8 X e Y

O n amostral utilizado pelos estudos foi em média 8 com desvio padrão de ±6,58. Os testes de esforço empregados em todos os estudos não seguiram protocolos já validados na literatura, todos os protocolos utilizados foram definidos pelos próprios pesquisadores.

Quanto aos algoritmos para cálculo da EMEC, em dois artigos não constavam os algoritmos utilizados, já em 6 artigos calcularam a EMEC através da força efetiva aplicada ao pedal, que é obtido através da Equação 7.

Os 3 artigos restantes calcularam EMEC a partir do índice de efetividade mecânica que relaciona o trabalho muscular mecânico muscular (WA, dado pela integral da potencia muscular total) como o trabalho final gerado no pedal (WP), onde 100% indica a efetividade máxima e é dada pela Equação 4. A Tabela 4 demonstra os algoritmos utilizados para cálculo de EMEC.

Tabela 4 – Algoritmos para cálculo de EMEC

100

∗

=

WP

WA

Emec

8.3 Discussão

Verificou-se com analise de conteúdo que mesmo o Brasil sendo um país que possui uma quantidade enorme de ciclistas, sejam eles recreacionais, profissionais, ou apenas pessoas que utilizam a bicicleta como meio de transporte, a produção nacional relacionada à biomecânica do ciclismo ainda é muito escassa. Quando compararmos a produção relacionada a analise da EMEC no gesto motor da pedalada com as outras temáticas relacionadas com a biomecânica do ciclismo, podemos constatar que esta é a temática mais avaliada em estudos que dizem respeito à biomecânica do ciclismo, porém se comparamos a análise da EMEC em outras modalidades, poderemos afirmar que os estudos relacionados à EMEC do ciclismo são muitos escassos.

Pode-se, ainda, observar que apenas a partir do X CBB que os laboratórios começaram a investigar a EMEC do ciclismo, isto se deve ao fato que apenas em 2001 foi publicado artigos sobre a construção de instrumentos capazes de verificar as forças aplicas aos pedais pelo ciclista no gesto motor da pedalada.

O fato de ter aumentado o número de pesquisas publicadas relacionadas ao ciclismo no XI CBB, fez com que os estudos relacionados à EMEC do ciclismo através do uso de pedais instrumentados acompanhassem esse crescimento.

Se compararmos com outras modalidades estudadas pelos laboratórios de biomecânica no Brasil, a produção relacionada à EMEC no gesto motor da pedalada ainda é muito pequena, acredita-se que isso se deve ao fato de existir apenas 2 pedais biaxiais e 2 triaxiais em todo território brasileiro, o que torna difícil realizar

mais pesquisas de analise da EMEC do gesto motor da pedalada, pois há uma escassez muito grande de instrumentos que possibilitem esta análise.

Todos estudos analisados utilizam pedais instrumentados biaxiais, isto pode levar a simplificações que podem acarretar erros graves na analise da biomecânica do gesto motor da pedalada (WINTER, 1990), pois nos últimos anos informações significativas foram apresentadas com relação à natureza tridimensional da tarefa do ciclismo, informações referentes à rotação interna e externa da tíbia sobre o eixo longitudinal, a translação do joelho no plano frontal e a translação da tíbia em relação aos côndilos femorais no plano sagital. Segundo Gregor (2003), o movimento do joelho no plano frontal foi investigado por Mc.Coy (1989), Ruby et al. (1992), Boutin et al. (1989), mostrando resultados que indicavam que o joelho pode se mover 6cm no plano frontal durante o ciclo da pedalada.

Isto se deve ao fato de que apenas em 2005, foram publicados artigos sobre a construção e instrumentação de pedais instrumentados Triaxiais. O fato de laboratórios brasileiros ainda utilizarem pedais instrumentados biaxiais mostra um atraso no que diz respeito a pesquisas relacionadas à biomecânica da pedalada, pois por volta de 1981 quando Davis e Hull (1981), realizaram a primeira analise triaxial do gesto motor da pedalada, e os resultados indicaram a importância de analisar o gesto motor da pedalada como um movimento tridimensional.

Quanto aos protocolos de testes de esforços utilizados, foi possível verificar que em todos os estudos foram utilizados protocolos diferentes, este fato ocorre possivelmente por que os estudos apesar de avaliarem a EMEC, possuíam objetivos distintos. Já quanto aos algoritmos utilizados para cálculo podemos ver que os pesquisadores brasileiros dão preferência para calcular a EMEC através do calculo da força efetiva.

Já o n amostral tem em média 8 atletas, o que seria um n relativamente baixo para se dizer que os achados dos estudos poderiam ser inferidos a uma determinada população.

8.4 Conclusão

A partir da analise de conteúdo, foi possível verificar que as pesquisas relacionadas à biomecânica no Brasil ainda são muito escassas. O fato de o Brasil ser um país que possui um enorme número de ciclistas, mas em contra partida possui uma baixa produção cientifica relacionada ao ciclismo, mostra que não há uma aproximação entre o meio acadêmico e os praticantes e atletas de ciclismo.

Outro fato a se considerar é o fato de existirem poucos instrumentos que proporcionem a investigação da EMEC no ciclismo, acarretando assim uma grande dificuldade para o número de pesquisas relacionadas a essa temática cresçam significativamente.

Espera-se que os resultados deste estudo possam contribuir com a Sociedade Brasileira de Biomecânica (SBB) possa definir protocolos específicos e padronizados, assim como padronizar os algoritmos utilizados para cálculo de EMEC no gesto motor da pedalada.

9 ANÁLISE DE CONTEÚDO RELACIONADA AO PADRÃO DE ATIVAÇÃO MUSCULAR NO GESTO MOTOR DA PEDALADA

A revisão bibliográfica sobre a análise do padrão de ativação muscular da pedalada e a determinação de protocolos de analise eletromiográfica do gesto motor da pedalada foi realizada por meio de seleção e análise de artigos científicos existentes na área.

Como universo de análise foram escolhidos os anais do CBB assim como as RBBs. Pois estes representam a produção nacional dos últimos 12 anos relacionada à temática da EMEC no ciclismo.

Posteriormente, foi utilizada a técnica de “Scanning” (GOODMAN, 1976, apud KLEIMAN, 1989), para que assim fosse feita uma seleção dos artigos úteis ao desenvolvimento deste estudo. Essa técnica consiste em uma leitura superficial dos artigos de que a seleção do material seja mais fidedigna ao que se pretende nesta investigação. Em um segundo momento o conteúdo dos artigos selecionados foi submetido a uma análise de conteúdo, na qual utilizou-se a técnica proposta por Bardin (2000).

Foram adotadas como características de análise: a) Os objetivos pretendidos para as investigações; b) Os métodos utilizados para normalização do sinal; c) Musculaturas analisadas;

d) As amostras utilizadas;

9.1 Corpus de análise

1. CANDOTTI, C. T. et al. Comparação do padrão de ativação muscular de ciclistas e triatletas. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE BIOMECÂNICA, 11., 2005, João Pessoa. Anais... João Pessoa: Sociedade Brasileira de Biomecânica, 2005. 1 CD-ROM.

2. MELO, M. O. et al. Correspondência entre a atividade eletromiográfica e limiar de lactato durante teste máximo progressivo em bicicleta estacionária. In:

CONGRESSO BRASILEIRO DE BIOMECÂNICA, 11., 2005, João Pessoa.

Anais... João Pessoa: Sociedade Brasileira de Biomecânica, 2005. 1 CD-ROM.

3. SZMICHROWSKI, L. A.; CARVALHO, R. G. S.; CARDOSO, J. R. Ativação eletromiográfica durante o exercício de ciclismo em cicloergômetro aquático. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE BIOMECÂNICA, 11., 2005, João Pessoa.

Anais... João Pessoa: Sociedade Brasileira de Biomecânica, 2005. 1 CD-ROM.

4. DIEFENTHAELER, F.; BINI, R. R.; KAROLCZAK, A. P. B.; GUIMARÃES, A. C. S. O efeito da mudança na posição do selim nos padrões de ativação muscular de ciclistas de elite.In: CONGRESSO BRASILEIRO DE BIOMECÂNICA, 11., 2005, João Pessoa. Anais... João Pessoa: Sociedade Brasileira de Biomecânica, 2005. 1 CD-ROM.

5. FAVARO, O. R. P.; GONÇALVES, M. Indentificação dos limiares de fadiga

eletromiográficos dos músculos vastus medialis, vastus lateralis e rectus femorais e aplicação deste índice em situação de teste continuo durante o ciclismo

estacionário. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE BIOMECÂNICA, 10., 2003, Ouro Preto. Anais... Belo Horizonte: Sociedade Brasileira de Biomecânica, 2003. 2 v. v. 1, p. 319-21.

9.2 Resultados

Foram analisadas todas as edições da RBB, que estão divididas do numero 1 ao 9, totalizando um total de 72 artigos, desses 72 apenas dois foram selecionados