Área da seção transversal fisiológica (PCSA) Editar

Uma vantagem dos músculos penados é que mais músculo as fibras podem ser embaladas em paralelo, permitindo que o músculo produza mais força, embora o ângulo da fibra com a direção de ação signifique que a força máxima nessa direção é um pouco menor do que a força máxima na direção da fibra. (linha azul na figura 1, também conhecida como área de seção transversal anatômica, ou ACSA) não representa com precisão o número de fibras musculares no músculo. Uma melhor estimativa é fornecida pela área total das secções perpendiculares às fibras musculares (linhas verdes na figura 1). Esta medida é conhecida como área de seção transversal fisiológica (PCSA) e é comumente calculada e definida pela seguinte fórmula (uma definição alternativa é fornecida no artigo principal):

PCSA = volume muscular comprimento da fibra = massa muscular ρ ⋅ comprimento da fibra, {\ displaystyle {\ text {PCSA}} = {{\ text {volume do músculo}} \ over {\ text {comprimento da fibra}}} = {{\ text {massa muscular}} \ over {\ rho \ cdot {\ text {comprimento da fibra}}}},}

onde ρ é a densidade do músculo:

ρ = volume do músculo da massa muscular. {\ displaystyle \ rho = {{\ text {massa muscular}} \ over {\ text {volume do músculo}}}.}

PCSA aumenta com o ângulo de penetração e com o comprimento do músculo. Em um músculo penado, o PCSA é sempre maior do que o ACSA. Em um músculo não penado, coincide com ACSA.

Relação entre PCSA e força muscularEditar

A força total exercida pelas fibras ao longo de sua direção oblíqua é proporcional ao PCSA. Se a tensão específica das fibras musculares for conhecida (força exercida pelas fibras por unidade de PCSA), ela pode ser calculada da seguinte forma:

Força total = PCSA ⋅ Tensão específica {\ displaystyle {\ text {Força total} } = {\ text {PCSA}} \ cdot {\ text {Tensão específica}}}

No entanto, apenas um componente dessa força pode ser usado para puxar o tendão na direção desejada. Este componente, que é a verdadeira força muscular (também chamada de força do tendão), é exercido ao longo da direção de ação do músculo:

Força muscular = Força total ⋅ cos ⁡ Φ {\ displaystyle {\ text {Força muscular} } = {\ text {Força total}} \ cdot \ cos \ Phi}

O outro componente, ortogonal à direção de ação do músculo (Força ortogonal = Força total × sinΦ), não é exercido sobre o tendão, mas simplesmente aperta o músculo, puxando suas aponeuroses em direção uma à outra.

Observe que, embora seja praticamente conveniente calcular PCSA com base no volume ou massa e comprimento da fibra, PCSA (e, portanto, a força total da fibra, que é proporcional ao PCSA) não é proporcional à massa muscular ou comprimento da fibra isoladamente. Ou seja, a força máxima (tetânica) de uma fibra muscular depende simplesmente de sua espessura (área de seção transversal) e tipo. De forma alguma depende apenas de sua massa ou comprimento. Por exemplo, quando a massa muscular aumenta devido ao desenvolvimento físico na infância, isso pode ser apenas devido ao aumento no comprimento das fibras musculares, sem alteração na espessura das fibras (PCSA) ou tipo de fibra. Nesse caso, um aumento na massa não produz um aumento na força.

Velocidade menor de encurtamentoEditar

Em um músculo penado, como consequência de seu arranjo, as fibras são mais curtas que eles estariam se corressem de uma extremidade do músculo à outra. Isso implica que cada fibra é composta por um menor número N de sarcômeros em série. Além disso, quanto maior é o ângulo de penetração, mais curtas são as fibras.

A velocidade na qual uma fibra muscular pode encurtar é parcialmente determinada pelo comprimento da fibra muscular (ou seja, por N). Assim, um músculo com um ângulo de penetração grande se contrai mais lentamente do que um músculo semelhante com um ângulo de penetração menor.

Relação de engrenagem arquitetônicaEditar

Relação de engrenagem arquitetônica, também chamada de relação de engrenagem anatômica, (AGR) é uma característica do músculo penado definida pela relação entre a tensão longitudinal do músculo e a tensão da fibra muscular. Às vezes também é definido como a razão entre a velocidade de encurtamento do músculo e a velocidade de encurtamento da fibra:

AGR = εx / εf

onde εx = tensão longitudinal (ou velocidade de encurtamento do músculo) e εf é a tensão da fibra (ou velocidade de encurtamento da fibra).

Originalmente, pensava-se que a distância entre as aponeuroses não mudava durante a contração de um músculo penado, exigindo, portanto, que as fibras girassem à medida que encurtavam. No entanto, trabalhos recentes mostraram que isso é falso e que o grau de mudança do ângulo da fibra varia sob diferentes condições de carregamento. Esta engrenagem dinâmica muda automaticamente para produzir velocidade máxima sob cargas baixas ou força máxima sob cargas altas.