M3 Locomoção Impulsiva

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A locomoção impulsiva gera uma força mecânica concentrada em um intervalo de tempo muito curto para deslocar o centro de massa, seja verticalmente, como no salto, ou horizontalmente, como em certas formas de salto com um pé só.

Antes de gerar essa força, muitos saltadores realizam um ciclo de contramovimento: o corpo desce primeiro, pré-carregando os tendões excentricamente — isto é, alongando-os enquanto o músculo se contrai para diminuir a velocidade da descida. Essa pré-carga armazena energia elástica adicional que é então somada à energia gerada pela contração concêntrica do músculo durante a decolagem, aumentando a potência máxima que o animal atinge pouco antes do lançamento. No canguru-vermelho, a eficiência de saltos repetidos aumenta com a velocidade do movimento, precisamente porque, em velocidades mais altas, uma fração maior da energia total é recuperada elasticamente em vez de ter que ser gerada ativamente pelo músculo.

Assim que o animal decola, seu centro de massa segue uma trajetória balística durante a fase aérea do salto, sujeito apenas à gravidade: para um salto em ar livre, sem resistência do ar, a distância horizontal máxima atingida ocorre quando o ângulo de decolagem é de 45 graus em relação ao solo.

Essa mesma trajetória balística termina ao aterrissar, onde o corpo deve absorver uma força de impacto que pode ser entre cinco e vinte vezes o peso corporal do animal: essa força é dissipada por meio de trabalho muscular excêntrico distribuído entre o tornozelo, o joelho e o quadril, com cada articulação absorvendo uma porção da energia do impacto em vez de permitir que ela se concentre em uma única estrutura.

Em alguns saltadores especializados, como o peixe-isca ou o sapo, a potência de decolagem por unidade de massa muscular excede a potência máxima que o mesmo músculo, isoladamente, é capaz de gerar por meio de sua própria contração. Isso só é possível porque o músculo não libera toda essa energia diretamente, mas primeiro carrega um tendão com energia elástica durante uma fase mais lenta, e então esse tendão libera essa energia em uma explosão, muito mais rápido do que o músculo poderia se contrair sozinho, funcionando como uma catapulta que libera instantaneamente a energia elástica que armazenou anteriormente.

Os saltos repetidos, mencionados no início como uma forma dessa locomoção impulsiva, são periódicos e se repetem de maneira autossimilar de um salto para o outro: todo o sistema oscila em sua própria frequência de ressonância, a frequência na qual a energia ativa mínima é necessária para manter o salto. Nos cangurus, a frequência de salto que o animal naturalmente prefere coincide precisamente com a frequência de ressonância do sistema massa-mola formado pelos tendões elásticos de seus membros posteriores.

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