E2 Sistema Elástico Integrado

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Nos mamíferos, os tendões dos membros e da coluna vertebral atuam como acumuladores e restauradores de energia elástica. Entre os tendões dos membros, destacam-se o tendão de Aquiles em quadrúpedes e humanos, o tendão flexor digital profundo em equídeos e os tendões proximais em cangurus: todos armazenam energia potencial elástica durante a fase de carga da marcha e a liberam durante a fase de propulsão subsequente, reduzindo assim o custo metabólico da locomoção.

Além desses tendões, a coluna vertebral nos felinos desempenha a mesma função de acumuladora e restauradora de energia elástica: age como uma mola que se flexiona e se estende a cada passada, aumentando o comprimento da passada além do que os membros sozinhos permitiriam e armazenando energia elástica adicional durante o galope, energia que a coluna vertebral devolve ao animal na fase seguinte do ciclo.

O comportamento mecânico desses tendões é viscoelástico e não linear: a curva que relaciona a força que o tendão suporta com seu alongamento mostra um segmento inicial de baixa rigidez, no qual as fibras de colágeno, ainda não esticadas, tornam-se gradualmente tensas, e somente então, uma vez tensas, o tendão entra em um segmento linear de maior rigidez. Essa rigidez do tendão, uma vez atingido esse segmento linear, é o parâmetro mecânico central que determina quanta energia elástica o tendão pode armazenar e liberar em cada ciclo de carga.

Nem toda a energia elástica que o tendão armazena durante a carga é totalmente liberada durante a propulsão: em cada ciclo, uma fração dessa energia é perdida na forma de calor, um fenômeno conhecido como histerese. Em um tendão saudável, essa perda por ciclo é baixa, entre quatro e dez por cento da energia armazenada.

A rigidez do tendão, juntamente com a massa corporal que ele suporta, define uma frequência natural para o sistema massa-mola que eles formam: quanto mais rígido o tendão e menor a massa que ele deve mover, maior essa frequência natural. Essa frequência natural, por sua vez, determina a cadência de corrida na qual o animal gasta menos energia, pois correr próximo a essa frequência natural permite que a troca de energia elástica entre o tendão e o corpo ocorra com maior eficiência.

Mamíferos com tendões especializados em armazenar energia elástica — cangurus, gazelas, guepardos — possuem, para o seu tamanho corporal, rigidez tendinosa particularmente alta e eficiência de recuperação de energia. Essa combinação de alta rigidez e baixa perda por histerese permite que eles alcancem, a cada passada, uma economia de custo metabólico de mais da metade da energia que precisariam sem a contribuição de seus tendões e coluna vertebral como acumuladores e restauradores de energia elástica.

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