W. Larry Kenney | Jack H. Wilmore | David L. Costill
Fisiologia do
Esporte e do Exercício
5
a
EDIÇÃO
Abreviaturas e unidades científicas comuns Nota: Unidades do SI (Le Système International d’Unités) são as unidades de medida preferidas no campo da siologia do esporte e do exercício. Neste livro, unidades alternativas de uso comum também são fornecidas.
Unidades básicas do SI
Tempo: segundos (s) Quantidade de substância: mole (mol) Comprimento: metro (m) Massa: quilograma (kg) Dessas 4 unidades básicas, outras unidades-padrão podem ser derivadas:
Força: newton (N) Energia ou calor: joule (J) Potência: watt (W) Velocidade: metros por segundo (m/s) Torque: newton metro (N-m) Aceleração: metros por segundo por segundo (m/s2 ) Ângulo: radiano (rad) Pressão: Pascal (Pa) Volume: litro (L)
Massa e peso
g = grama lb = libra oz = onça kp = quilopond Energia
kcal = quilocaloria (algumas vezes escrito como Caloria) cal = caloria BTU = Unidade Térmica Inglesa (British Thermal Unit) N-m = newton metro ft-lb = pé-libra kp-m = quilopond-metro kg-m = quilograma-metro W-h = watt-hora Potência
Prefixos para múltiplos de unidades comuns na fisiologia do esporte e do exercício:
10-1: deci- (d) 10-2: centi- (c) 10-3: mili- (m) 10-6: micro- (µ) 10-9: nano- (n) 10-12: pico- (p) 103: quilo- (k) 106: mega- (M) Outras abreviaturas Comprimento (distância)
in. ou (”) = polegada ft = pé yd = jarda mi = milha Velocidade
mph (ou mi/h) = milhas por hora Diferença de potencial elétrico
V = volt
hp = cavalo-vapor kp-m/min = quilopond-metro por minuto kcal/min = quilocalorias por minuto Pressão
atm = atmosfera mmHg = milímetros de mercúrio = torr psi = libras por polegada quadrada mbar = milibar Temperatura
°C = graus Celsius ou centígrados °F = graus Fahrenheit Tempo
h = hora min = minuto Volume
mL = mililitro = centímetro cúbico (cc ou cm3 ) gal = galão qt = quarto oz = onça xíc. = xícara col. sopa = colher de sopa col. chá = colher de chá
5a edição
FISIOLOGIA DO ESPORTE E DO EXERCÍCIO
a
5 edição
FISIOLOGIA DO ESPORTE E DO EXERCÍCIO
W. Larry Kenney, PhD Pennsylvania State University, University Park
J a c k H. Wi l m o r e , Ph D University of Texas, Austin
David L. Costill, PhD Ball State University, Muncie, Indiana
Título original em inglês: Physiology of Sport and Exercise – 5 th edition Copyright © 2012 W. Larry Kenney, Jack H. W ilmore e David L. Costill. Todos os direitos reservados. Publicado mediante acordo com Human Kinetics. Este livro contempla as regras do Novo Acordo Ortográfico da Língua Portuguesa. Editor gestor: Walter Luiz Coutinho Editora de traduções: Denise Yumi Chinem Produção editorial: Priscila Mota e Cláudia Lahr Tetzlaff Tradução das atualizações da 5 a edição: Orlando Laitano Professor de Fisiologia do Exercício da Universidade Federal do Vale do São Francisco (Univasf) Doutor em Ciências do Movimento Humano pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e pela Brunel University, Inglaterra Mestre em Ciências do Movimento Humano pela UFRGS Especialista em Medicina Esportiva e Ciências da Saúde pela Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUC-RS) Graduado em Educação Física pela Universidade Luterana do Brasil (Ulbra) Tradução da 4 a edição: Fernando Gomes do Nascimento Revisão científica da 4 a edição: Antonio Carlos da Silva Professor Associado do Departamento de Fisiologia da Universidade Federal de São Paulo – Unifesp Presidente do Centro de Estudos de Fisiologia do Exercício – CEFE Doutor em Ciências Biológicas pela Universidade Federal de São Paulo – Unifesp Especialista em Medicina Esportiva pela Associação Médica Brasileira Marília Andrade Papa Professora do Curso de Fisioterapia da Universidade de São Paulo – USP Doutora em Ciências pela Universidade Federal de São Paulo – Unifesp Revisão de tradução e revisão de prova: Depto. editorial da Editora Manole Diagramação: Depto. editorial da Editora Manole Capa: Ricardo Y. Nitta Rodrigues e Deborah Takaishi Imagens da capa: © Franck Faugere/DPPI/Icon SMI; © Chai v.d. Laage/Imago/Icon SMI; © Human Kinetics Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil) Kenney, W. Larry Fisiologia do esporte e do exercício / W. Larry Kenney, Jack H. Wilmore, David L. Costill ; [tradução Fernando Gomes do Nascimento ; tradução Orlando Laitano]. -- 5, ed. -Barueri, SP : Manole, 2013. Título original: Physiology of sport and exercise. Bibliografia. ISBN 978-85-204-3471-0
1. Aptidão física 2. Esportes – Aspectos fisiológicos 3. Exercícios – Aspectos fisiológicos I. Wilmore, Jack H.. II. Costill, David L.. III. Título. 12-10803
CDD-612.044 Índices para catálogo sistemático: 1. Fisiologia do esporte e do exercício 612.044
Todos os direitos reservados. Nenhuma parte deste livro poderá ser reproduzida, por qualquer processo, sem a permissão expressa dos editores. É proibida a reprodução por xerox. A Editora Manole é filiada à ABDR – Associação Brasileira de Direitos Reprográficos. Edição brasileira – 2013. Direitos em língua portuguesa adquiridos pela: Editora Manole Ltda. Av. Ceci, 672 – Tamboré 06460-120 – Barueri – SP – Brasil Tel.: (11) 4196-6000 – Fax: (11) 4196-6021 www.manole.com.br
[email protected] Impresso no Brasil Printed in Brazil
Primeiramente, para minha esposa, Patti, que cuida de tudo para que eu possa me dedicar a atividades acadêmicas, como pesquisa, ensino e escrita de livros. Para meus filhos, Matthew, Alex e Lauren, as três pessoas mais importantes na minha vida. Foi uma alegria ver vocês crescerem e alcançar sucesso na escola, no esporte e na vida. Continuem se esforçando para atingir seus objetivos, sendo pessoas que se importam com os outros e sejam felizes por toda a vida. Para meus pais, que me inspiraram, me apoiaram e continuam sendo referências para mim. E para todos os meus alunos e ex-alunos, que me desafiam e me ensinam coisas novas todos os dias.
W. Larry Kenney Dedico este livro àqueles que tiveram fundamental importância na minha vida. À minha amada esposa, Dottie, e a nossas três filhas maravilhosas, Wendy, Kristi e Melissa, por terem sido pacientes, compreensivas e amorosas. Aos meus genros, Craig, Brian e Randall, por serem maridos, pais e amigos tão bons. Aos meus netos, que representam fonte constante de alegria e de admiração. Aos meus pais, por todo o amor, sacrifício, orientação e incentivo. Aos meus ex-alunos, que se tornaram meus amigos e foram fonte de inspiração. E ao meu Senhor, Jesus Cristo, que supre todas as minhas necessidades.
Jack H. Wilmore Para meus netos, Renee e David, que acrescentaram uma nova dimensão à minha vida. Para minha esposa, Judy, que me deu duas filhas adoráveis, Jill e Holly. Para meu treinador de natação da faculdade, Bob Bartels, que “resgatou minha alma” em mais de uma ocasião e me mostrou os prazeres da pesquisa e do ensino. Para meus ex-alunos, que certamente me ensinaram mais do que eu a eles – o subsequente sucesso profissional deles tem realçado minha carreira.
David L. Costill
Sumário Sobre os autores XI Prefácio XIII Agradecimentos XIX Créditos das fotos XXI Introdução à fisiologia do esporte e do exercício XXII Objeto de estudo da fisiologia do exercício e do esporte Respostas agudas e crônicas ao exercício 3 A evolução da fisiologia do exercício 3 Pesquisa: base para a compreensão 11
Parte I
Capítulo 1
O músculo em exercício
25
Estrutura e funcionamento do músculo em exercício 26
Anatomia funcional do músculo esquelético Músculo esquelético e exercício 37
Capítulo 2
2
29
Combustível para o exercício: bioenergética e metabolismo do músculo 48
Substratos de energia 50 Controlando a taxa de produção de energia 52 Armazenando energia: fosfatos de alta energia 54 Sistemas de energia básicos 55 Interação dos sistemas de energia 64 Capacidade oxidativa do músculo 64
Capítulo 3
Controle neural do músculo em exercício 68
Estrutura e funcionamento do sistema nervoso Sistema nervoso central 78 Sistema nervoso periférico 80 Integração sensitivo-motora 82
70
Sumário
Capítulo 4
Controle hormonal durante o exercício 90
O sistema endócrino 92 Hormônios 92 Glândulas endócrinas e seus hormônios: aspectos gerais 95 Regulação hormonal do metabolismo durante o exercício 96 Regulação hormonal do equilíbrio hidroeletrolítico durante o exercício 104
Capítulo 5
Gasto energético e fadiga 112
Medição do gasto energético 114 Gasto energético em repouso e durante o exercício 119 Fadiga e suas causas 128
Parte II Capítulo 6
Funções cardiovascular e respiratória 137 Sistema cardiovascular e seu controle 138
Coração 140 Sistema vascular 150 Sangue 158
Capítulo 7
Sistema respiratório e sua regulação 162
Ventilação pulmonar 164 Volumes pulmonares 166 Difusão pulmonar 167 Transporte de oxigênio e dióxido de carbono no sangue 172 Trocas gasosas nos músculos 174 Regulação da ventilação pulmonar 176
Capítulo 8
Respostas cardiorrespiratórias ao exercício agudo 180
Respostas cardiovasculares ao exercício agudo 182 Respostas respiratórias ao exercício agudo 195
Parte III Capítulo 9
Treinamento físico e desportivo 207 Princípios do treinamento físico e desportivo 208
Terminologia 210 Princípios gerais do treinamento 212 Programas de treinamento de força 213 Programas de treinamento de potência aeróbia e anaeróbia 220
VII
VIII
Sumário
Capítulo 10 Adaptações ao treinamento de força 226 Treinamento de força e ganhos no condicionamento muscular Mecanismos de ganho em força muscular 228 Dor muscular e cãibras 237 Treinamento de força para populações especiais 242
228
Capítulo 11 Adaptações aos treinamentos aeróbio e anaeróbio 246 Adaptações ao treinamento aeróbio 248 Adaptações ao treinamento anaeróbio 273 Especificidade do treinamento e do cross-training (treinamento de diversas modalidades)
Parte IV
276
Influências ambientais no desempenho 281
Capítulo 12 Exercício em ambientes quentes e frios 282 Regulação da temperatura corporal 284 Respostas fisiológicas ao exercício no calor 291 Riscos para a saúde durante o exercício no calor 294 Aclimatação ao exercício no calor 298 Exercício no frio 301 Respostas fisiológicas ao exercício no frio 304 Riscos para a saúde durante o exercício no frio 305
Capítulo 13 Exercício na altitude 308 Condições ambientais na altitude 310 Respostas fisiológicas à exposição aguda à altitude 312 Exercício e desempenho esportivo na altitude 316 Aclimatização: exposição crônica à altitude 319 Altitude: otimização do treinamento e desempenho 322 Riscos à saúde associados à exposição a guda à altitude 325
Parte V
Otimização do desempenho no esporte 331
Capítulo 14 Treinamento desportivo 332 Otimização do treinamento – um modelo 334 Sobretreinamento ( overtraining) 337 Polimento para se atingir um desempenho de pico Destreinamento 346
345
Capítulo 15 Composição corporal e nutrição para o esporte Composição corporal no esporte Nutrição e esporte 367
356
354
Sumário
Capítulo 16 Recursos ergogênicos auxiliares e esporte Estudos sobre recursos ergogênicos auxiliares Agentes farmacológicos 399 Agentes hormonais 405 Agentes fisiológicos 410 Agentes nutricionais 417
Parte VI
394
396
Considerações sobre idade e gênero no esporte e no exercício 423
Capítulo 17 Crianças e adolescentes no esporte e no exercício 424 Crescimento, desenvolvimento e maturação 426 Respostas fisiológicas ao exercício agudo 430 Adaptações fisiológicas ao treinamento físico 437 Capacidades motoras e desempenho esportivo 440 Tópicos especiais 442
Capítulo 18 Envelhecimento no esporte e no exercício 446 Altura, peso e composição corporal 448 Respostas fisiológicas ao exercício agudo 452 Adaptações fisiológicas ao treinamento físico 462 Desempenho esportivo 464 Tópicos especiais 466
Capítulo 19 Diferenças entre gêneros no esporte e no exercício 470 Porte físico e composição corporal 472 Respostas fisiológicas ao treinamento físico agudo 473 Adaptações fisiológicas ao treinamento físico 479 Desempenho esportivo 482 Tópicos especiais 482
Parte VII
Atividades físicas para promoção de saúde e condicionamento físico 497
Capítulo 20 Prescrição de exercícios para promoção de saúde e condicionamento físico 498 Benefícios para a saúde resultantes de exercícios físicos: o grande despertar Autorização médica 501 Prescrição de exercícios 508 Monitoração da intensidade do exercício físico 511 Programa de exercício físico 513 Exercício e reabilitação de pessoas com doenças 518
500
IX
X
Sumário
Capítulo 21 Doença cardiovascular e atividade física 521 Tipos de doença cardiovascular 523 Entendendo o processo da doença 527 Determinando o risco individual 529 Reduzindo o risco por meio da atividade física 533 Risco de ataque cardíaco e morte durante o exercício 539 Treinamento físico e reabilitação de pacientes com doenças cardíacas
539
Capítulo 22 Obesidade, diabetes e atividade física 544 Obesidade 546 Diabetes 565
Glossário 573 Referências bibliográficas 591 Índice remissivo 608
