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Introdução

    Atualmente a utilização de calçados esportivos não está restrita a prática de esportes, tendo em vista que estes se tornaram parte do vestuário diário. A utilização de palmilhas especiais para as diversas atividades, sejam elas esportivas ou cotidianas, podem aumentar a sensação de conforto e/ou ajudar na prevenção de algumas lesões (Mundermann, 2002). Sendo as palmilhas partes móveis dos calçados, elas podem ser substituídas conforme as características individuais do usuário ou para de adequar a atividade física para o qual o calçado está sendo utilizado.

    As relações entre atividade física x impacto vêm sendo discutida com finalidade de desenvolver novos materiais que possam dissipar maior energia, absorvendo mais impacto. Segundo Manfio e Ávila (2003) existe uma série de requisitos funcionais mínimos almejados em todos os tipos de calçados no que tange a saúde e a funcionalidade. A capacidade de amortecimento de cargas tem sido apontada como uma das mais importantes propriedades dos calçados, não obstante devem ser observados outros aspectos da relação biomecânica que o calçado mantém com o pé, tais como: adaptação ao calce e aos movimentos fisiológicos, fatores antropométricos e as características de atrito entre o calçado e o pé. Dentre os requisitos enunciados pelos autores a maioria deles pode ser obtidos ou melhorados através do uso de palmilhas apropriadas. Normalmente, os fabricantes de tênis estão aderindo aos materiais que garantem conforto, resistência mecânica, beleza e durabilidade a esse tipo de calçado. A crescente preocupação com as propriedades mecânicas dos componentes dos calçados desportivos deve-se a influência destes no desempenho dos atletas e no conforto dos demais usuários.

    Além de melhorar a funcionalidade dos calçados as palmilhas podem apresentar diferentes formatos e características que contribuem para a prevenção de doenças e lesões de membros inferiores. Palmilhas com um suporte firme para o arco plantar podem ajudar na prevenção da fascite plantar e neuromas, já palmilhas corretivas do arco diminuem o risco de entorses de tornozelo. Já os materiais utilizados em sua confecção podem ser agrupados em três categorias básicas: amortecimento (cushion), suporte (support), ou uma combinação das duas. A palmilha de amortecimento aumenta a absorção de impacto auxiliando na prevenção de metatarsalgia e é dirigida principalmente para indivíduos com arco alto e pé rígido. Palmilha de suporte é indicada principalmente para indivíduos com arco de pé baixo e alto grau de pronação.

    Em consonância com Hennig (2003), que observa a necessidade de testes biomecânicos em calçados esportivos, pois uma das principais funções destes é não só promover o conforto como também prevenir lesões durante atividades físicas e diárias, este estudo objetiva determinar e comparar os coeficientes de restituição e de amortecimento de cinco palmilhas poliméricas utilizadas em calçados esportivos.

Materiais e métodos

    Foram testadas 5 (cinco) palmilhas com características distintas quanto a dimensões, massa e densidade.

    O instrumento utilizado foi uma máquina de ensaio mecânico (MEM) construída por BORGES Jr. et al. (2003). A máquina consiste em duas torres verticais com trilho de ar, para redução do atrito, e uma ponteira piezocapacitiva pendurada por um eletroímã, cujos detalhes podem ser visualizados na Figura 1 a seguir.

Figura 1. Desenho esquemático da Máquina de Ensaios Mecânicos.

    A MEM permaneceu em uma bancada durante todo o procedimento de coleta, facilitando a troca das amostras pelo pesquisador. Da mesma forma, para minimizar os possíveis efeitos inconvenientes de vibração, retirou-se todo e qualquer aparelho motorizado ou que pudesse causar efeitos de vibração sobre a mesma. Foram gravados os sinais obtidos a partir da colisão do corpo de queda (CQ) com cada amostra de componente de calçado esportivo, por um tempo de 2 segundos. Esses sinais foram gerados pelo respectivo contato do sensor piezoelétrico da máquina com o corpo de prova, numa freqüência de 5000 Hz e condicionados e amplificados por um pré-amplificador (2635 da Brüel e Kjaer). Essas informações foram transmitidas por uma placa conversora analógico/digital de 12 bites (CIO-DAS 16/1600) ao programa de aquisição e processamento de dados SAD32®, construído e disponibilizado pelo Laboratório de Medições Mecânicas da UFRGS. O CQ, dotado do sensor piezoelétrico, foi elevado manualmente a cada ensaio a uma altura de 15,20cm fixando-se no eletroímã da máquina. Este era solto a partir de um comando eletrônico enviado pelo computador. Ao término do último rebote do CQ e, dos 2 segundos impostos para aquisição dos sinais, a amostra era removida da MEM e só voltava a ser utilizada na coleta quando todas as outras amostras tivessem sido ensaiadas, totalizando aproximadamente 30 minutos, de um ensaio para o outro de uma mesma amostra, não interferindo no resultado da aquisição seguinte. Foram realizadas 30 repetições do ensaio para cada amostra respectivamente.

    Para os cálculos relacionados ao tempo de impacto (ti) efetuou-se a subtração do tempo final (t2) e do tempo inicial (t¹) (t¹= t²-t²). Quanto aos cálculos relacionados aos impactos gerados pelo CQ, os valores foram obtidos do primeiro pico de tensão das curvas, corrigidos (divididos) pelo fator utilizado no pré-amplificador (3,16) e pela aceleração da gravidade, no caso adotado como referência o valor de 9,81 m/s² (Figura 2).

Figura 2 - Curva representativa do critério adotado para retirada dos tempos e picos utilizados para o cálculo de CR e CA.

    Mantiveram-se constantes as condições do ambiente quanto aos fatores físicos como, temperatura (23 + 2)ºC, umidade relativa do ar (50 + 5)%, conforme o quesito de condicionamento para os corpos de prova - NBR 14838 (2002), bem como a vibração da bancada e a altura de ensaio, que compreende a base inferior do corpo de queda (CQ) e a superfície superior da amostra.

    Foram obtidos os valores de CR e os valores de amortecimento de cada amostra com suas respectivas equações.

    O CR foi obtido através da equação:

onde hf é a altura final e hi a altura inicial;

    O cálculo do coeficiente de amortecimento foi obtido a partir da equação diferencial homogênea de 2ª ordem, descrita a seguir:

    Cuja solução é

    Para obtenção dos Coeficientes de amortecimento (g), a partir das curvas de amortecimento, com suas respectivas equações, elaboraram-se gráficos a partir dos valores máximos de cada pico de tensão em função do tempo e superpostos para cada material testado.

Resultados

Tabela 1: Valores de impacto para as palmilhas (expressos em g).

Tabela 2: Valores de CR das diferentes palmilhas, obtidos a partir da MEM, expressos em %

Tabela 3 - Comparação dos valores dos Coeficientes de Restituição (CR) entre os 5 tipos de palmilhas, utilizando o teste de análise de variância one way.

    Na Figura 5 são mostrados os resultados das diversas avaliações, para a obtenção do coeficiente de amortecimento, que foram realizadas para cada tipo de palmilha de P1 a P5, em função dos respectivos valores de tensão contrastados com a escala temporal.

Tabela 4 - Coeficiente de amortecimento nas palmilhas

Figura 3: Características Mecânicas da P3 Figura 4: Características Mecânicas da P5

Figura 5 -Gráfico da curva de amortecimento das palmilhas.

Discussão

    Percebe-se a partir dos dados da tabela 1 que o grupo das palmilhas apresentou valores médios de impacto de 92,195 g, sendo que o material "P4" (49,672 g) respondeu com o menor valor e o "P5" (151,962 g) com o maior. Tais respostas apresentam variabilidade entre 4,931% ("P4") e 11,080 % ("P5"), que em média (7,611%) são consideradas baixas segundo critérios de Gomes (1990). Para comparar os valores de impacto referente às palmilhas, aplicou-se uma ANOVA (one-way), constatando-se que, pelo menos uma palmilha apresentou os valores do impacto diferente das demais, com valores pré-estabelecidos de p<0,05.

    Em síntese, o grupo das palmilhas apresentou uma escala crescente de valores de impacto classificados em: "P4", "P3", "P1", "P2" e "P5". Apenas P1 e P2 não apresentaram diferenças significativas.

    A partir desses valores de impacto, pode-se verificar que variando a massa sem variar a espessura da palmilha, existe uma modificação considerável nos valores obtidos com a máquina de teste.

    Em relação ao coeficiente de restituição, ao se analisar os dados contidos na Tabela 2 verifica-se, que em média, os valores de CR permaneceram os mesmos (0,235). De acordo com a tabela 3 acima, verifica-se que pelo menos uma palmilha apresenta CR significativamente diferente dos demais. Com base da análise "post-hoc" nesses resultados pode-se afirmar que a P3 foi diferente das demais apresentando a menor média de valor de CR, enquanto que a P5 apresentou maior média de CR; somente as palmilhas P1 e P2 não apresentaram diferenças estatisticamente significativas indicando que suas características físicas são muito próximas.

    Acredita-se que quanto maior for o CR, maior a quantidade de energia que está sendo devolvida ao aparelho locomotor humano. Nesse caso a P5 torna-se inviável na prática de saltos.

    Poucas pesquisas destinam-se à determinação dos valores referentes ao CR de componentes de calçados, como Muller et al. (2001) e Borges Jr. et al. (2003) e a maior parte dos trabalhos apresentam as unidades de deformação em Pascal. Borges Jr et al. (2003) analisaram o CR em entressolas esportivas classificando-as conforme sua absorção de energia.

    Para o coeficiente de amortecimento, a P3 mostrou-se mais adequada, apresentando maior índice de dissipação de energia, enquanto a P4 foi considerada dura. A determinação da capacidade de absorção de energia segue de acordo com a NBR-12.577 cita que deve-se trabalhar com cargas consideradas lentas. SMITH et. al. (1993) considera que em velocidades de 0,18mm/min são lentas, enquanto que 6780mm/min são altas, equivalendo aos impactos que sofrem o sistema locomotor.

    EL HAYEK (1995) avaliou a capacidade de absorção de impacto em 3 (três) solas de calçados desportivos, comparando os resultados para classificação. A discrepância de valores indicou que suas propriedades eram muito diferentes.

Conclusão

    Pode-se concluir que a P5 possuiu a maior média no coeficiente de restituição, devolvendo a maior parte da energia ao sistema locomotor. Esse tipo de palmilha é mais usado para pés com arco pequeno e pronação alta, pois agem como estabilizadoras.

    A palmilha P3, por outro lado, apresentou os maiores valores de dissipação de energia e pode ser indicada na prática de saltos, onde os valores de impactos são altos.

    Existe ainda uma carência em estudos que especifiquem as características de componentes de calçados desportivos, bem como suas indicações à prática de atividades.

    O principal critério que deve ser adotado na hora de escolher o calçado esportivo é aquele que possui as especificações de saúde, segurança e de performance. Isso vai do tênis comum até produtos mais diferenciados. Em muitos casos, o pé é o principal ponto de contato do corpo com o ambiente externo. Calçado esportivo fabricado com um sistema de amortecimento efetivo, que proporcione boa distribuição de carga, que proteja dos impactos, pode prevenir a ocorrência de lesões e melhorar o desempenho de atletas.

Referências Bibliográficas

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• MANFIO, E.F. ; ÁVILA, A.O.V. Um estudo dos parâmetros antropométricos do pé feminino brasileiro. Revista Brasileira de Biomecânica, S1, p. 39-48, 2003.

• HENNIG, E. M. The evolution and biomechanics of the human foot - applied reserch for footwear. Revista Brasileira de Biomecânica, S1, p. 7-14, 2003.

• MULLER, A. A.; MACHADO, D. B.; NUCCI, M. A.; ANDRADE, M. C.; FISCHER, B.; ÁVILA, A.O.V. Avaliação de respostas cinéticas de calçados running diferenciados após a escolha do calce. In: Simpósio Brasileiro de Biomecânica do Calçado, 1, 2001. Gramado. Anais...Gramado: CEFID-UDESC, 2001.

• Flat foot insole, Disponivel em: www.2ndwind.com; Acessado em: 02/07/2005.

• Lynco soprts neutral, Disponivel em: www.apexfoot.com; Acessado em: 02/07/2005.

• SMITH, B. A.; LIVESAY, G. A.; WUO, S. L-Y. Biology and biomechanics of the anterior cruciate ligament. Clinics in Sports Medicine, 12, p. 637-670, 1993.

• EL HAYEK, I. R. e LEIVAS, T. P. Determinação da absorção de energia do solo de calçados esportivos através de ensaio de resistência ao impacto e a compressão. In: Congresso Brasileiro de Biomecânica, 6, Brasília. Anais... Brasília: SBB/UNB, 1995.

• MUNDERMANN, A.; NIGG, B. M.; STEFANYSHYN, D. J.; HUMBLE, R. N. Development of a reable method to assess footwear comfort during running. Gait and Posture, 16, p. 38-45, 2002.

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revista digital · Año 10 · N° 92 | Buenos Aires, Enero 2006   © 1997-2006 Derechos reservados