M1 Caminhada Pêndulo invertido, GRF e recuperação de energia

Tópico

A marcha do atleta constitui, em geral, um modo específico de locomoção com apoio duplo alternado entre as duas pernas. Nessa marcha, o centro de massa do atleta — o mesmo centro de massa que define outro modelo desse sistema — segue uma trajetória em arco invertido. Esse mesmo centro de massa se eleva durante a fase de apoio médio e desce durante a fase de transferência entre as duas pernas. Esse mesmo apoio duplo, que define outro modelo desse sistema, serve como critério para distinguir essa marcha da corrida.

A energia potencial e a energia cinética desse centro de massa permanecem em oposição de fase ao longo de todo o ciclo da marcha, permitindo, assim, uma troca passiva entre elas. Essa troca pode recuperar uma proporção considerável da energia mecânica final de cada ciclo, de acordo com o mesmo modelo de pêndulo invertido de Cavagna, que define outro modelo desse sistema baseado na potência mecânica do centro de massa.

Essa mesma velocidade de caminhada ideal, no entanto, minimiza o custo final de transporte metabólico do atleta — o mesmo custo de transporte já estabelecido por outro modelo deste conjunto em relação à eficiência metabólica. Se esse atleta caminhar a uma velocidade ainda maior do que essa velocidade ideal, o modelo do pêndulo invertido não poderá mais sustentar esse padrão de caminhada, fazendo com que o atleta passe a correr precisamente quando seu número de Froude cruzar o mesmo valor crítico estabelecido por outro modelo deste conjunto em relação à transição entre caminhada e corrida.

Essa mesma força de reação vertical do solo durante esse padrão de caminhada exibe um pico duplo com um mínimo intermediário durante a fase de apoio médio do atleta, um padrão temporal distinto resultante do pico de impacto passivo e do pico de impacto ativo já estabelecidos por outro modelo deste conjunto em relação à corrida do atleta.

Portanto, este modelo, com sua troca passiva de energia do pêndulo invertido, distingue o trabalho mecânico externo final do atleta, realizado para mover o centro de massa, do seu trabalho mecânico interno, realizado para mover cada segmento corporal em relação ao mesmo centro de massa — o mesmo trabalho mecânico externo e interno já estabelecido por outro modelo deste conjunto. A eficiência final deste pêndulo invertido, que deu origem a este modelo, é quantificada pela mesma porcentagem de recuperação de energia estabelecida por outro modelo deste conjunto, baseado no coeficiente de recuperação elástica de um tendão degenerado. O fato de essa porcentagem final de recuperação de energia para esta marcha ser ainda maior significa que a eficiência final do pêndulo invertido deste atleta é, consequentemente, ainda maior.

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