Sport-Biomechanik Zusammenfassung

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freies Rad 2 Dynamik (Frage nach den Auslösern der Kräfte) 2.1 Newtonschen Gesetze 1. Gesetz von Newton (Trägheitsgesetz) Jeder Körper verbleibt in seinem momentanen Bewegungszustand, wenn nicht eine Kraft auf ihn wirkt. Äußere Krafteinwirkungen: Reibungskraft, Schwerkraft Beispiel Weitsprung: Vorwärtsbewegung wird durch Schwerkraft gestoppt 2. Gesetz von Newton (Bewegungssatz) Kräfte können zur Beschleunigung eines Körpers führen (Kraft-Masse x Beschleunigung) Je geringer die Masse, desto höher die Beschleunigung Einheit der Kraft heißt Newton: N = kg x m/s² große Kraft → schnelle Beschleunigung Beispiel Boxen: Fausschlag ins Leere bringt Boxer zum Straucheln Vektordarstellung von Kräften Aus mathematischer Sicht ist eine Kraft ein Vektor, also eine Größe, die durch die Angabe ihrer Richtung und zusätzlich durch die Abgabe ihres Betrags festgelegt ist. Kräfte in gleiche Richtung: Pfeile hintereinander, länge addiert Kräfte in entgegengesetzte Richtung: große Kraft- geringere Kraft Verschiedene Richtungen: Kräfteparallelogramm Schwer ein Kräfteparallelogramm zu machen, da es viele Kräfte gibt Sport-Biomechanik 3. Gesetz von Newton (actio-reaktion) Jede Kraft hat eine ihre entgegenwirkende Kraft. Wirkt auf einen Körper eine Kraft F, die in einem anderen Körper ihren Ursprung hat, so wirkt auf diesen anderen Körper eine gleich große entgegengesetzte Kraft F*: F*=-F Zu actio und reactio gehören stets 2 Körper Beispiel Laufen auf Sand: Boden kann Abdruckkraft des Fußes nur unzuverlässig mit einer Gegenkraft entgegenwirken Innere und äußere Kräfte Normalkraft Die Normalkraft (FN) ist die Kraft, welche die Unterlage (z. B. der Boden) einem Körper entgegenbringt. Die Normalkraft wirkt senkrecht zur Unterlage. Körper in Bewegung: Normalkraft abhängig von Gewicht und Mobilisation der Inneren Kräfte eines Sportlers Tiefenentlastung: NACHLASSEN DER Normalkraft aufgrund des Fallens in die Hocke Hochentlastung: Nachlassen der Normalkraft aufgrund des Schwungs, der eine Aufrechte Haltung herbeiruft, ohne verstärkt innere Kräfte mobilisieren zu müssen Aufsprungzacke: Wenn Körper schlagartig auf Boden prallt (Nach Sprung) Negativer Kraftstoß: Nachlass der Kräfte die der Schwerkraft entgegenwirken (Muskelentspannung) Bremskraft: Bremst Abwärtsbewegung (Muskelanspannung) Beschleunigungskraftstoß: Körper wieder in Ausgangsposition/neuer Absprung (Variation) 2.3 Körperschwerpunkt Abgeschlossene und offene Systeme Ein System physikalischer Körper ohne Wechselwirkungen mit seiner Umgebung bezeichnet man als abgeschlossenes System. Andernfalls nennt man es ein offenes System. . Der Schwerpunkt eines Körpersystems Der Schwerpunkt eines Körpersystems ist der Massenmittelpunkt dieses Systems. Dieser Massenschwerpunkt bewegt sich so, als ob die Gesamtmasse M im Schwerpunkt S vereinigt wäre und dort die Summe aller Kräfte, die das System von außen beeinflussen, angreifen würde. Scherpunkt S muss nicht immer innerhalb eines Körpersystems sein (Er liegt dann auf einer Geraden zwischen zwei Teilkörperschwerpunkten, so dass diese dem Verhältnis entsprechen) Ist ein fiktiver Punkt, der sich bei jeder Bewegung durch Verschiebung der Teilmassen verändert Körperschwerpunkt ist Massenmittelpunkt eines Systems Stehende Person: Hüfthöhe (unter dem 3. Lendenwirbel) Um KSP zu identifizieren, müssen Teilkörperschwerpunkt bestimmt werden (Armschwerpunkt, Beinschwerpunkt) die wiederrum zusammengefasst den Arm-Bein-Schwerpunkt bilden Sport-Biomechanik Biomechanische Prinzipien Die Biomechanischen Prinzipien enthalten konkrete Überlegungen, wie sportliche Bewegungen unter Berücksichtigung des Impulses optimiert werden können. 3.1 Prinzip der Anfangskraft Ein möglichst großer Impuls wird erreicht, indem der eigentlichen Beschleunigung eine Ausholbewegung vorausgeht. Beispiele: Anschwünge, Verwirrungen der Schulter- zur Hüftachse, in die Hocke gehen anschließend ein Bremskraftstoß →Vorspannung der aktiven Muskulatur (Dehnung der kontraktilen Elemente) Abdruck fester Untergrund: Bremskraftstoß: Beschleunigungskraftstoß = 1:3 Abdruck federnder Untergrund: Bremskraftstoß muss maximiert werden 3.2 Prinzip des optimalen Beschleunigungsweges Ein möglichst großer Impuls wird erreicht, wenn die Kraft länger (aber nicht zu lange) einwirkt. → richtige zeitliche Gestaltung von Auftaktbewegungen ● 3.3 Prinzip der optimalen Tendenz im Beschleunigungsverlauf Je nachdem, ob eine maximale Endgeschwindigkeit oder eine maximale Beschleunigung wichtig ist, sollte entweder zunächst langsam, dann schneller oder sofort maximal beschleunigt werden. Maximale Endgeschwindigkeit: Weitsprung Maximale Beschleunigung in kurzer Zeit: Kugelstoß, Boxen, Fechten Hierbei kann man gegen Ende der Beschleunigungsphase Nachlass der Beschleunigung erwarten 3.4 Prinzip der zeitlichen Koordination von Teilimpulsen Ein möglichst großer Impuls wird erreicht, wenn alle Teilimpulse zeitlich und räumlich gut aufeinander abgestimmt sind. Impulsübertragung Beispiel (Handball): Hüfte-Schulter - Ellbogen - Handgelenk- Mittelhand-Handball 3.5 Prinzip der Gegenwirkung (Armführung Weitsprung) Im freien Flug haben Bewegungen einzelner Körperteile Gegenbewegungen anderer zur Folge. (Eingeschränkte Version des 3. Newtonschen Gesetz) Beispiel (Weitsprung): Vorwa ts-Armkreisen → Rückwärtsrotation hen Erhöhte Flugphase 3.6 Prinzip der Impulserhaltung (Astronaut) Der Impuls eines Körpers ändert sich nur, wenn Kräfte von außen angreifen. Innere Kräfte verändern den Impuls nicht. (mit allen drei Newtonschen Gesetzten im Zusammenhang) Eine reine Impulserhaltung gibt es im Sport nicht (wir unterliegen alle der Scherkraft → von außen beeinflusst) Der Impuls eines Körpers ändert sich nur, wenn Kräfte von außen wirken. Das Abstoppen von Teilkörpern eines Systems führt zur Impulsübertragung