Por que a força do bíceps é maior que o peso que se segura na mão?

O músculo se insere perto do cotovelo — braço curto. A carga na mão está longe — braço longo. Para equilibrar o momento do peso precisa-se de uma força grande no braço curto. Perde-se força e ganha-se velocidade e alcance da mão: é a alavanca de 3ª classe típica.

É preciso contar o peso do próprio antebraço?

No esquema simples muitas vezes se omite. Se se incluir, o peso do antebraço atua no centro de massa e dá um momento extra em relação ao cotovelo, logo a força do músculo é ainda maior. Por isso o braço vazio «no ar» já exige esforço.

A força do bíceps é mesmo estritamente vertical?

Não: o tendão puxa em ângulo. O momento vem só da componente perpendicular ao antebraço. A componente longitudinal comprime o osso e não produz momento. A força vertical num ponto é para se poder escrever o momento como F · d.

Que outras alavancas de 3ª classe há no corpo?

A flexão do antebraço pelo braquial; a flexão da perna no joelho (eixo no joelho, carga no pé, músculos da parte posterior da coxa). Ficar na ponta dos pés é outra classe: o eixo está nos dedos, a carga é o peso do corpo e a força vem do tendão de Aquiles (alavanca de 2ª classe).

Antebraço como alavanca de 3ª classe

Eixo no cotovelo, carga na mão, músculo inserido perto da articulação: condição de equilíbrio dos momentos.

Sobre o modelo

O antebraço como alavanca de 3ª classe (interpotente): o eixo está no cotovelo, a força do músculo (bíceps) fica entre o eixo e a carga, e o peso está na mão. O equilíbrio estático exige soma de momentos nula em relação ao cotovelo. O momento de uma força é M = F · d, em que d é o braço (perpendicular do eixo à linha de ação). Daí F_m · d_m = F_carga · d_carga. Como d_m ≪ d_carga, a força do músculo é maior que o peso: perde-se força e ganha-se velocidade e alcance da mão. O antebraço é uma barra rígida; no esquema simples muitas vezes não se conta a massa dele; a força do músculo toma-se vertical e aplicada num ponto.

Para quem: Ensino médio e início da graduação: momento de uma força, equilíbrio, alavancas; introdução à biomecânica.

Conceitos-chave

momento de uma força
alavanca de 3ª classe
braço da força
equilíbrio estático
eixo de rotação
vantagem mecânica

Como funciona

No esquema o cotovelo é o eixo, a carga está na mão e a inserção do músculo fica mais perto da articulação. De F_m d_m = W d_L vê-se: quanto mais curto o braço do músculo, maior a força necessária. A alavanca de 3ª classe perde força e ganha deslocamento da mão.

Perguntas frequentes

Por que a força do bíceps é maior que o peso que se segura na mão?: O músculo se insere perto do cotovelo — braço curto. A carga na mão está longe — braço longo. Para equilibrar o momento do peso precisa-se de uma força grande no braço curto. Perde-se força e ganha-se velocidade e alcance da mão: é a alavanca de 3ª classe típica.
É preciso contar o peso do próprio antebraço?: No esquema simples muitas vezes se omite. Se se incluir, o peso do antebraço atua no centro de massa e dá um momento extra em relação ao cotovelo, logo a força do músculo é ainda maior. Por isso o braço vazio «no ar» já exige esforço.
A força do bíceps é mesmo estritamente vertical?: Não: o tendão puxa em ângulo. O momento vem só da componente perpendicular ao antebraço. A componente longitudinal comprime o osso e não produz momento. A força vertical num ponto é para se poder escrever o momento como F · d.
Que outras alavancas de 3ª classe há no corpo?: A flexão do antebraço pelo braquial; a flexão da perna no joelho (eixo no joelho, carga no pé, músculos da parte posterior da coxa). Ficar na ponta dos pés é outra classe: o eixo está nos dedos, a carga é o peso do corpo e a força vem do tendão de Aquiles (alavanca de 2ª classe).

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