Bewegungslehre und Biomechanik

für das Abitur 2021

Facherlass für die schriftliche Abiturprüfung 2021

Themenfeld II: Bewegungslehre

Bei den Bewegungslehreinhalten des Sportbereichs erfolgt die

„Analyse sportlicher Bewegungen

unter funktionaler Betrachtungsweise“

im Anwendungsfeld Werfen.

Basis der Analyse sportlicher Bewegungen ist dabei die Kompetenz, Bewegungen benennen und beschreiben und biomechanische Größen, Gesetze und Prinzipien sportspezifisch anwenden zu können.

Zur Gewichtung der fünf Teile

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen (Teil 6 ist elementar wichtig für das Abi 2021)

Teil 3: Sportliche Bewegungen unter funktionaler Betrachtungsweise analysieren(Teil 3 ist bezüglich seiner Grundaussagen notwendig zum Verstehen von Teil 6)

Teil 4: Biomechanische Größen, Gesetze und ihre sportspezifischen Anwendungen (Teil 4 ist abschnittsweise notwendig zum Verstehen von Teil 6)

Teil 1: Sportliche Bewegungen kennzeichnen und angemessen betrachten, und

Teil 2: Sportliche Bewegungen benennen, beschreiben und darstellen,

sollten angemessener Stelle angesprochen werden.

Teil 1: Sportliche Bewegungenkennzeichnen ...

Was ist eine sportliche Bewegung?

Sie ist die (im Sport anerkannte) Lösung einer im Sport gestellten (Bewegungs-) Aufgabe

(Beispiel Speerwerfen

- Gegenbeispiel: der geschleuderte Speerwurf)

In der Bewegungslehre werden häufig nicht die gesamten Bewegungsabläufe untersucht, sondern nur die analyserelevanten.

Z. B. nur die Abwurfbewegung, Startsprung, nur die Wende, nur das Angleiten, ...

Absicht der Eingrenzung ist es, einen wohldefinierten Anfang Aund ein wohldefiniertes Ende E für die Analyse zu haben.

Teil 1: Sportliche Bewegungenanalyserelevant eingrenzen

• Problem: Was ich nicht benennen kann, über das kann ich auch nicht diskutieren

• Aber: Wie sollen sportliche Bewe-gungen angemessen benannt werden?

• Lösungsvorschläge im BL-Buch(z. B. Fosbury, Kniebeuge)

• Auch bei Würfen ist das Benennen nicht unproblematisch!

Teil 2: Sportliche Bewegungen benennen ...

Das grundlegende Beschreibungsmuster

Was wird gemacht?

Aktionsskizze

Hier wird mit der befehlsartigen Auflistung der Aktionen, die in jedem Falle zu realisieren sind, begonnen.

(Basis: Literatur, Expertenwissen und Forschungsergebnisse)

Teil 2: Sportliche Bewegungen beschreiben ...

Rumpf beugen und Ball durchstecken – Rumpf rückhoch schleudern – Ball rückhoch schleudern - abwerfen

Schrittstellung einnehmen – Ball rückführen – Rumpf vorschleudern und Arm eindrehen - abwerfen

Aktionsskizzen für Würfe

Das grundlegende Beschreibungsmuster

Wie wird sie ausgeführt?

Verlaufsbeschreibung

Hier müssen die Ausführungsmodalitäten (Aktionsmodalitäten)der diversen Aktionen hinzugefügt werden.

(Basis: Literatur, Expertenwissen und Forschungsergebnisse)

Teil 2: Sportliche Bewegungen beschreiben ...

Ausgangsstellung einnehmen

Rückfallen

und zwar nicht beliebig, sondern möglichst im

Schlussstand mit gestreckten Beinen und nach

vorne gestreckten Armen bei eingezogener

Brust und eingezogenem Bauch in leichter

Vorlage

durch nach hinten Schieben des

Gesäßes, dabei Arme abschwingen und

Oberkörper senken und zusätzlich die

Beine gestreckt lassen

Aktionsmodalitäten - Handstütz-Überschlag rückwärts

-

Die Bewegung liegt vor, sie ist benannt, beschrieben, dargestellt und

muss jetzt analysiert werden, wie?

Mit Funktion bezeichnet man den Zweck, den ein Teil innerhalb eines geordneten

Ganzen zu erfüllen hat.

Beispiel Speerwurf:

Aufgabe des sukzessiven Vorpeitschen von Oberarm, Unterarm und Hand ist

es, … dem Go-and-Stop-Prinzip entsprechend eine größere Wurfweite zu

erreichen

Teil 3: Die funktionale Bewegungsanalyse

Funktionsanalyse ist die systematische Suche nach jenen Bestandteilen, die

zum lösen einer Bewegungsaufgabe einen Zweck erfüllen.

Schwerpunktthema „Werfen“

Bei jedem Wurf ist zu klären, wozu die einzelnen Bewegungsbestandteile ausgeführt werden.

Dazu gibt es die Haupt- und Hilfsaktionen in Tabellenform auf den Seiten 112, 115 und 118.

Aber auch die biomechanische Kenntnisse sind sehr wichtig!

Translation und Rotation

Der Trägheitssatz – 1. Newton‘sche Gesetz(Jeder Körper ist träge und behält seine Richtung und Geschwindigkeit bei.)

Das dynamische Grundgesetz – 2. Newton‘sche Gesetz(Kraft ist die Ursache für Richtungs- oder Geschwindigkeitsänderung.)

Das Wechselwirkungsgesetz – 3. Newton‘sche Gesetz (actio = reactio)

Gleichgewicht und Drehmoment (Hebel, Körperschwerpunkt, …)

Impuls und Drehimpuls (Kraftstoß und Impulssatz, Kraft-Zeit-Kurven, …)

Erhaltungssätze (Impulserhaltung, Impulsübertragung, …)

Prinzip der Anfangskraft

Prinzip des optimalen Beschleunigungsweges

Go-and-Stop Prinzip

Teil 4: Biomechanische Größenund Gesetze

Nicht relevant für das

Abitur 2021 und 2022!!!

Teil 5: AnwendungsfeldSpringen / Abspringen

Drei ZugangsweisenMorphologisch – funktional - biomechanisch

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Ausgangspunkt ist die Wurfvielfalt im Sport.Um nicht jeden einzelnen Wurf zu behandeln,bildet man Gruppierungen.

morphologische Betrachtungsweise(an der Wurfgestalt ausgerichtet)

funktionale Bewegungsanalysen dieser 3 Grundformen(nicht für jeden einzelnen Wurf)

(bio-)mechanische Betrachtungsweise(drei mechanischen Wurfprinzipien)

Drei ZugangsweisenMorphologisch – funktional - biomechanisch

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Einteilung in drei Grundformen

Kennzeichen der jeweiligen Grundform

Unterformen

Die Gestalt der Wurfbewegung liefert eine brauchbare Ordnung

Die äußere Form – die Bewegungsgestalt – ergibt die OrdnungSchlagwürfe Drehwürfe Druckwürfe

Drei ZugangsweisenMorphologisch – funktional - biomechanisch

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Kennzeichen der Schlagwürfe:

• Das Wurfobjekt wird von hinten am Kopf vorbei nach vorne beschleunigt

• Die Bewegungsebene liegt in der Sagittalebene

• Es wird erst der Oberarm, dann der Unterarm und am Ende dieHand beschleunigt

Drei ZugangsweisenMorphologisch – funktional - biomechanisch

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Kennzeichen der Drehwürfe:

• Das Wurfobjekt wird auf einem Kreis oder einer kreisähnlichen Bahn beschleunigt

• Der Wurfarm bleibt im Ellenbogen gestreckt

• Die Bewegungsebene ist meisteine Transversalebene

Drei ZugangsweisenMorphologisch – funktional - biomechanisch

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Kennzeichen der Druckwürfe:

• Das Wurfobjekt wird nur über Druck vom Wurfarm beschleunigt

• Die Wurfbewegung führt nur vom Körper weg, weil ...

• … sie in Körpernähe beginnt, der Wurfarm daher anfangs gebeugt ist und zur Druckerzeugung vom Körper weg gestreckt wird

Drei ZugangsweisenMorphologisch – funktional - biomechanisch

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Die Grundformen können genauer erklärt werden,wenn wir zur

funktionalen Betrachtungsweise

übergehen und die Würfe funktional analysieren.

Drei ZugangsweisenMorphologisch – funktional - biomechanisch

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Die Arbeitsschritte sind dabei:

Bewegungsaufgabe bestimmen

Bestandteile der Bewegung ermitteln, für uns sind das die (nützlichen) Aktionen (was?) und ihre Modalitäten (wie?)

Bestandteile funktional belegen, also mit einer

Funktion verbinden (wozu?)

Hauptaktion – Stoßen Funktion

Strecken des gebeugten Stoßarmsmit Nachklappen der Hände, um …

Dabei mit maximalem Krafteinsatz agieren, um …

eine maximale Abwurf-geschwindigkeit zu erreichen.

Den kurzen Beschleunigungsweg(etwa eine Armlänge) voll zu nutzen.

Unterstützende Hilfsaktion –In Schrittstellung stoßen

Während des Ausstoßens Schrittstellung einhalten,um …

einen optimal langenBeschleunigungswegzu erreichen.

Drei ZugangsweisenMorphologisch – funktional - biomechanisch

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Die Grundformen können mit Hilfe der Physik

geordnet werden, in dem man sie biomechanisch

betrachtet und sie durch drei mechanische

Wurfprinzipien ordnet.

• Hebelprinzip

• Go-and-Stop Prinzip

• Schleuderprinzip

Drei ZugangsweisenMorphologisch – funktional - biomechanisch

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Hebelprinzip

Je länger der Beschleunigungs-

weg, desto größer die Abflug-

geschwindigkeit

Je größer die Lastkraft, desto

größer ist die Wurfkraft und

damit auch die erreichbare

Abfluggeschwindigkeit

Je länger die Zeit ist der einwirkenden Kraft,

desto größer ist die Abfluggeschwindigkeit

Drei ZugangsweisenMorphologisch – funktional - biomechanisch

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Hebelprinzip

Verbesserung der Wurfweite

Die Fläche unter der Kraft-Zeit-Kurve liefert die Größe

des Kraftstoßes und ist damit auch ein Maß für die

durch den Stoß erreichte Geschwindigkeitsänderung!

(Δp = F ∙ Δt = m ∙ Δv)

Drei ZugangsweisenMorphologisch – funktional - biomechanisch

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Hebelprinzip

Verbesserung der Wurfweite

Größere Änderungen sind durch entsprechende

Änderungen des Kurvenverlaufs zu erreichen

Prinzip der Anfangskraft

Prinzip des optimalen Beschleunigungswegs

Drei ZugangsweisenMorphologisch – funktional - biomechanisch

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Hebelprinzip

Verbesserung der Wurfweite

vgl. Kraftzeitkurven

Seite 57ffvgl. S.122

Drei ZugangsweisenMorphologisch – funktional - biomechanisch

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Hebelprinzip

Situationen aus der Sportpraxis:

Unterarmwürfe wie z. B.

• Jonglierwürfe

• Dartwürfe

• kurzer Passwurf im Handball

Drei ZugangsweisenMorphologisch – funktional - biomechanisch

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Go-and-Stop Pinzip

Drei ZugangsweisenMorphologisch – funktional - biomechanisch

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Ballwurf

Go-and-Stop Prinzip

Drei ZugangsweisenMorphologisch – funktional - biomechanisch

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Go-and-Stop Prinzip

Verbesserung der Wurfweite

Durch moderne Technik mit

besonderen Geräten (Tensor-

speer) ist es inzwischen

möglich Daten über die

Wurfkraft zu bekommen.

Drei ZugangsweisenMorphologisch – funktional - biomechanisch

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Go-and-Stop Prinzip

Verbesserung der Wurfweite

Erkenntnis:

Objektnahe Körperteile

dürfen in keinem Fall zu

früh eingesetzt werden!

(vgl. Seite 127)

Drei ZugangsweisenMorphologisch – funktional - biomechanisch

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Schleuderprinzip

Zentripetalkraft …

Tagentialkraft …

… ist die Kraft, die das

Objekt auf die Kreisbahn

zwingt (beschleunigt).

… ist die Kraft, die das Objekt

auf der Kreisbahn beschleunigt

(und dadurch schneller macht).

Vektorielle Zerlegung

Drei ZugangsweisenMorphologisch – funktional - biomechanisch

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Schleuderprinzip

Verbesserung der Wurfweite

b) Vergrößerung des

Beschleunigungswegs

c) Vergrößerung der

Tangentialkraft

a) Vergrößerung des Abstands

Drehachse – Wurfobjekt

Die Flugbahn

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Unter idealen Bedingungen

Quelle: https://www.youtube.com/watch?v=AVVPgL5z-ww

Die Flugbahn

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Unter idealen Bedingungen

Abwurfwinkel

Abwurfgeschwindigkeit

Welche Größen bestimmen die Wurfbahn?

Die Flugbahn

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Einfluss von Wind

Der Effekt ist abhängig von

der Form des Fluggeräts

(Stirnwiderstandkraft)

(vgl. Kugel, Speer,…)

Flugbahn wird gestaucht (Gegenwind)

oder gestreckt (Rückenwind)

Doppelte Windgeschwindigkeit

bedeutet 4-fache Kraft

(quadratische Abhängigkeit)

Die Flugbahn

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Einfluss von Eigenbewegung

Bsp.: Drall

Der Einfluss von Drall auf das Prellverhalten

Vor allen Dingen in Sportarten wie Tennis,

Tischtennis oder Golf von großer

Bedeutung.

Aber auch der Basketball sollte mit

Rückwärtsrotation geworfen werden.

https://www.youtube.com/watch?v=crKwlbwvr88

https://www.youtube.com/watch?v=k8F4l_JvAH4

Die Flugbahn

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Abwurfwinkel

vgl. Flugparabel

(Folie 38)

Anstellwinkel

Ist der Anstellwinkel positiv (Speer zu steil) dann stellt

die Windkraft den Speer weiter auf.

Ist der Anstellwinkel negativ (Speer zu flach) dann

drückt die Anströmung die Speerspitze sofort erdwärts.

Quelle: http://wiki.ifs-tud.de/biomechanik/dynamik/aeussere_kraefte

Die Flugbahn

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Eintrittswinkel

EW beträgt 90°,

wenn der Ball

senkrecht in den

Ring fällt.

Je flacher die Flugkurve (je kleiner der EW) umso

weniger Spielraum hat der Ball um durch den Ring

zu gehen. (Grenzwinkel bei 32°)

GeoGebra AppletQuelle: http://www.limillimil.de/backend/dateien/192_0wurf.jpeg https://www.geogebra.org/m/jF46rruE

Die Flugbahn

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Wirkung von Wurfkräften und KSP

Würfe, bei denen das Wurfobjekt

keine Rotation erhalten soll,

können nur dann erreicht werden,

wenn die Wurfkraft durch den

KSP des Wurfobjekts geht.

Würfe mit Rotation können

dann erreicht werden, wenn

die Wurfkraft am KSP des

Wurfobjekts vorbei geht. vgl. 3.4.2 Nichtzentraler

Kraftstoß (Seite 60f)

Teil 4: 3.4 Gesetz zur Krafteinwirkung

Biomechanische Größen

Kraft

Wenn Kräfte wirken ...

… bewegt sich etwas!

(oder es wird etwas verformt)

Wirkt auf einen Körper eine Kraft F, so erfährt dieser eine

Geschwindigkeitsänderung (d. h. er wird beschleunigt) oder

eine Richtungsänderung.

Als Formel: F = m ∙ a

Kraft = Masse ∙ Beschleunigung

(vgl. Seite 49ff)

Teil 4: 3.2 Grundgesetze

Biomechanische Größen

Impuls (vgl. Seite 48f)

Impuls ist umso größer…

… je größer die

Geschwindigkeit

des Körpers ist

Impuls = Masse ∙ Geschwindigkeit

…je größer die Masse

des Körpers ist

Als Formel: p = m ∙ v

Quelle: www.funny-pix.de

Teil 4: 3.2 Grundgesetze

Biomechanische Größen

Kraftstoß (Impulsänderung) (vgl. Seite 58f)

Zusammenstoß - Stoß in die Rippen – Abstoß – Freistoß – Strafstoß – Billardstöße ...

Kraftstoß ist die Bezeichnung für die Änderung des Impulses

Kraft ändert den Impuls,

je…

… größer ihr Betrag ist

… länger sie einwirkt

Quelle: http://picasaweb.google.com/lh/photo/Io_1bck4xRRlbkRXWTLA2gAls Formel: Δp = F ∙ Δt

Impulsänderung = Kraft ∙ Zeitdauer

Teil 4: 3.2 Grundgesetze

Biomechanische Größen

Kraftstoß (Impulsänderung) (vgl. Seite 57ff)

Kraft-Zeit-Diagramme

Δp = F ∙ Δt

Δp

Teil 4: 3.3 Gleichgewicht und Drehmoment

Biomechanische Größen

Drehmoment (vgl. Seite 53)

Kraft

Kraftarm

r

Wirkungslinie

…wenn Kraft eine Drehwirkung erzeugt

Das Drehmoment ist abhängig

• vom Betrag der Kraft F

• von der Kraftrichtung

• vom Abstand r der Drehachse

zur Wirkungslinie der Kraft

(Kraftarm)

Teil 4: 3.3 Gleichgewicht und Drehmoment

Biomechanische Größen

Drehmoment

Kleinerer Kraftarm r

kleineres Drehmoment

Kleinerer Kraftarm r

und kleinere Kraft F

kleineres Drehmoment

r

Wirkungslinie

Formel: Drehmoment = Kraft ∙ Kraftarm

Teil 4: 4. Biomechanische Prinzipien

Biomechanische Größen

Prinzip der Anfangskraft

Eine sportliche Bewegung, bei der

der Sportler oder das Sportgerät

eine hohe Endgeschwindigkeit

erreichen soll, ist durch eine

entgegengesetzt gerichtete

Bewegung einzuleiten. Dabei ist

die einleitende Bewegung flüssig

in die (Haupt-) Bewegung

überzuführen.

(vgl. Seite 64)

Teil 4: 4. Biomechanische Prinzipien

Biomechanische Größen

Prinzip der Anfangskraft (vgl. Seite 64)

Bodenreaktionskraft kleiner als G

Gewichtslinie

Max. Abwärtsgeschwindigkeit

Ende Abwärtsbewegung

A1=A

2

Anfang Aufwärtsbewegung

A3= Beschleunigungsstoß

Max. Aufwärtsgeschwindigkeit

Ende Absprung-bewegung

Teil 4: 4. Biomechanische Prinzipien

Biomechanische Größen

Prinzip optimaler Beschleunigungsweg (vgl. Seite 67)

Bei einer sportlichen

Bewegung, bei der der

Sportler oder das Sportgerät

eine hohe

Endgeschwindigkeit

erreichen soll, ist auf einen

optimal langen

Beschleunigungsweg zu

achten.

Teil 4: 4. Biomechanische Prinzipien

Biomechanische Größen

Go-and-Stop Prinzip (vgl. Seite 68)

Beine, Rumpf und Arme werden nie gleichzeitig, sondern

nacheinander bewegt.

Das Prinzip:Die zur Beschleunigung eingesetzten Körperteile sind stets so zu bewegen, dass zum Objekt (Wurfgerät) hin ein sukzessives Beschleunigen und Abstoppen stattfindet.

von objektfern (Knie) zu objektnah (Unterarm)

Drei ZugangsweisenMorphologisch – funktional - biomechanisch

Teil 6: Anwendungsfeld Werfen

Schleuderprinzip

vgl. Kraft

als Vektor

(Seite 56)

Teil 4: 3.3.4. Kraft als Vektor

Biomechanische Größen

Kraft als Vektor (vgl. Seite 56)

Kann Körper verformen

Den Bewegungszustand eines Körpers verändern

Kräfte sind eindeutig festgelegt durch:

einen Betrag

eine Richtung

einen Angriffspunkt

F1

F2

F1

F2

F1 + F2

F1

F1 + F2 = Fres F1

F2

F1 + F2F1

F2

Kräfteaddition

F2