M2 Locomoção Elástica

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Na corrida e no trote, o corpo se impulsiona nos membros de apoio como se fosse uma massa suspensa por uma mola: a energia potencial e cinética do centro de massa atingem seu mínimo no meio da fase de apoio, quando a mola está mais comprimida, e seu máximo no início e no fim dessa fase — exatamente o oposto do que acontece ao caminhar.

Esse comportamento elástico é amplamente sustentado pelos tendões elásticos dos membros — como o tendão de Aquiles ou o tendão patelar — que armazenam energia durante a primeira metade do contato com o solo e a liberam durante a segunda metade, reduzindo assim a quantidade de trabalho ativo que os músculos precisam realizar a cada passada. Em mamíferos especializados nesse tipo de locomoção, a eficiência com que esses tendões liberam a energia armazenada pode chegar a 85% a 95%.

A rigidez do membro de apoio — ou seja, o quanto a mola efetiva se comprime sob uma determinada carga — é a variável central que controla todo esse comportamento elástico. Combinando essa rigidez com o comprimento dos membros, a massa do animal e a gravidade em um único número adimensional, obtém-se um valor praticamente igual para animais de tamanhos muito diferentes, desde que comparados na mesma velocidade adimensional relativa ao seu próprio tamanho.

À medida que essa velocidade adimensional aumenta o suficiente, o trote dá lugar ao galope. O galope introduz fases aéreas em que nenhum membro toca o solo e um padrão de apoio diferente entre as quatro patas. A transição do trote para o galope ocorre na maioria dos mamíferos quadrúpedes, com esse número adimensional situando-se em uma faixa de aproximadamente dois a três.

A economia no trabalho muscular ativo proporcionada pelos tendões elásticos, descrita no mecanismo anterior, reflete-se, em última análise, no custo do transporte durante a corrida: a energia necessária para mover cada unidade de massa corporal por cada unidade de distância não é a mesma para todos os tamanhos corporais, mas diminui à medida que a massa do animal aumenta, seguindo uma relação inversamente proporcional à massa corporal, de aproximadamente um terço da magnitude. Assim, animais de grande porte são, por quilograma de seu próprio peso corporal, corredores mais econômicos do que animais de pequeno porte.

Alguns mamíferos, como a chita ou o canguru, levam esses tendões elásticos a um extremo particular: seus tendões armazenam e liberam energia com perdas mínimas a cada passada, funcionando quase como molas puramente passivas que assumem uma parcela significativa do trabalho mecânico da corrida, reduzindo ainda mais o trabalho muscular ativo que o animal precisa gerar a cada passada.

O sistema massa-mola formado pelo membro e pelo corpo, mencionado no início, também possui uma frequência de recuperação na qual é mais econômico correr: essa frequência ideal coincide com a frequência de ressonância natural do próprio sistema massa-mola, e correr próximo a essa frequência de ressonância é o que minimiza o gasto de energia ativa que o animal precisa contribuir durante a corrida.

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