MÁQUINA SIMPLES

Mecanismo projetado para realizar um determinado trabalho, facilitando ou possibilitando as ações humanas, entre elas estão as alavancas, as roldanas ou polias e o plano inclinado. Uma análise mecânica das alavancas nos permite compreender e determinar os esforços musculares que são realizados sobre os ossos para sustentar ou mover as resistências originadas pelos próprios pesos dessas estruturas, acrescidas ou não de cargas adicionais. As roldanas fazem parte de equipamentos fisioterápicos com propriedades que permitem mudar as direções das forças e multiplicar o efeito de ações, equilibrando forças maiores com uma força menor. A mais antiga das máquinas simples talvez seja o plano inclinado.

ALAVANCAS

Na biomecânica, o conceito de alavanca aparece em cada conjunto constituído de articulação (eixo de rotação), ossos (haste) e músculos (força muscular).

Na representação de uma alavanca distinguimos três forças:

Força de Ação

Força de Resistência

Força de reação no eixo

As forças de ação e de resistência originam torques em relação ao eixo, a distância perpendicular entre o eixo e a linha de ação da força de resistência é chamado braço de resistência e a distância equivalente até a linha de ação da força de ação é chamada braço da ação.

VANTAGEM MECÂNICA - EFICIÊNCIA DE UMA ALAVANCA

Relação entre o braço de esforço (Be) e o braço de resistência (Br)

No corpo humano, o braço de esforço é a distância da inserção ao eixo de rotação, sendo o braço de resistência a distância até a carga a ser vencida ou mantida.

São divididas em três classes:

Alavancas de primeira classe - Interfixas

Nesta categoria encontram-se todos os sistemas em que o ponto de apoio fica entre os pontos de aplicação das forças de ação e de resistência. No corpo humano, é frequentemente usada para manter posturas ou equilíbrio.

O peso da cabeça (força de resistência) apoiada na articulação atlantoaxial e equilibrada pela força dos músculos extensores (força de ação). 

Alavancas de segunda classe - Inter-Resistentes

A força de resistência é aplicada entre o ponto de apoio e o ponto de aplicação da força de ação. Com o uso desse tipo de alavanca, almejamos ampliar o efeito de nossa força de ação. É pouco encontrada no corpo humano.

Na flexão de braços sobre o solo, o apoio está na ponta dos pés, o peso no centro de gravidade corresponde à força de resistência e a força de ação é a exercida pelos braços durante a flexão.

Alavancas de terceira classe - Interpotentes

Nessas alavancas a força de ação é aplicada entre o ponto de apoio e o ponto de aplicação da força de resistência. A força de ação tem módulo maior do que o da força de resistência, porque o braço da força de ação é menor do que o da força de resistência, há uma redução do efeito da força de ação. Relacionada a amplitude dos movimentos no corpo humano.

As alavancas de terceira classe tem função de produzir grande amplitude de movimento distal, são as mais comuns e as que exigem mais força.

PLANO INCLINADO

Para transportar um corpo de baixo para cima usando um plano inclinado com uma determinada altura, quanto menor  o ângulo de inclinação, menor será a força de ação a ser empregada. Em contrapartida, o comprimento da rampa a ser percorrido será maior. O trabalho realizado com ou sem a máquina deve ser o mesmo se o atrito for desprezado, por este realizar trabalho contrário ao movimento, fazendo que a força de ação tenha que ser maior que no caso ideal, reduzindo a vantagem mecânica.

ROLDANAS OU POLIAS

Situação em que as forças externas, como as trações que geram torques e efeitos de alavancas, são exercidas através de aparelhos em ambientes hospitalares ou ainda em academia de ginástica. Normalmente essas forças têm suas intensidades determinadas por sistemas de polias.

Uma roldana ou polia é um disco com um sulco em sua volta pelo qual passa uma corda, um cabo ou uma corrente que tem a função de mudar a direção da força, o disco possui um eixo central em torno do qual ele gira.

As roldanas podem ser fixas ou móveis, uma roldana fixa tem seu eixo fixo em algum suporte, enquanto que numa polia móvel uma das extremidades da corda é presa a um suporte.

Várias estruturas do corpo humano possuem propriedades de polias simples fixas. Tendões fazem papel de cordas e as proeminências ósseas, de disco (polias fixas). Uma polia fixa permite mudar a direção de uma força, sem no entanto, alterar sua intensidade.