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    2018 WWW.KNSU.DE Seite 1

    3. NEWTONSCHE AXIOM- UMSETZUNG IM SPORTUNTERRICHT

    Autoren: Maren Hoffmann

    Creative-Commons-Lizenz Namensnennung, Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International (CC BY-SA 4.0)

    https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.de

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    2018 WWW.KNSU.DE Seite 2

    Übersicht

    • Fachwissenschaftlicher Hintergrund

    • Bezug zum Sport

    • Lehrplanbezug

    • Praktische Experimente

    • Arbeitsmaterial

    o Stationskarte - Experiment 1 (1)

    o Stationskarte - Experiment 2 (2)

    o Stationskarte - Experiment 3 (3)

    o Stationskarte - Experiment 4 (4)

    o Auswertungsbogen (5)

    • Videos

    o Versuchsaufbau Experiment 2 (1)

    o Versuchsdurchführung (2)

    o Versuchsaufbau Experiment 4 (3)

    o Versuchsdurchführung (4)

    • Quellenverzeichnis

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    2018 WWW.KNSU.DE Seite 3

    Fachwissenschaftlicher Hintergrund

    In dem Fachgebiet der Dynamik werden die beobachteten Bewegungen auf ihre zu-

    grunde liegenden Auslöser hin hinterfragt. Zu diesem Gebiet zählen auch die

    Newton'schen Axiome. Dazu formulierte Isaac Newton (1643-1727) auf Grundlage

    von Untersuchung von Galileo Galilei (1564-1642) die drei bekannten Newton'sche

    Axiome1. Darunter zählen der Trägheitssatz, der Bewegungssatz und das Prinzip

    actio = reactio.

    "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"2. Viele

    Situationen, die aus dem Sport bekannt sind, bestätigen diese Erkenntnis. Dies wird

    beispielsweise beim Kugelstoßen deutlich. So erfährt man eine Gegenkraft der Kugel

    nach hinten-unten, wenn man die Kugel nach vorne-oben beschleunigt. Daher ist es

    wichtig, dass man immer auch die Gegenkraft betrachtet, um sich wirkende Kräfte-

    verhältnisse bewusst zu machen. So resultiert aus einem Absprung und der damit

    verbundenen Bremskraft eine genau entgegengesetzte Gegenkraft. In Bezug auf

    dieses Beispiel muss auch nochmals herausgestellt werden, dass ein Körper allein

    keine Kraftwirkung erfahren kann. Es braucht also immer einen zweiten Körper3.

    Bezug zum Sport

    Das 3. Newton'sche Axiom, auch Wechselwirkungsgesetz genannt, ist Grundvoraus-

    setzung, dass sportliche Bewegungen überhaupt möglich sind. Es besagt, dass jede

    actio mit einer gleichgroßen aber entgegengesetzten reactio verbunden ist. Dabei

    greifen actio und reactio stets an zwei verschiedenen Körpern an4.

    Der Sprint in der Leichtathletik bedient sich auch dieses Prinzips. Um die Wechsel-

    wirkung noch zu verstärken, tragen die Sportler Spikes. Denn sie erzielen viel größe-

    re horizontale Kräfte gegen den Boden. Wie wichtig dies sein kann, kann ein Sportler

    erfahren, wenn er auf einer nassen Bahn mit rutschigen Sportschuhen so schnell wie

    möglich beschleunigen will5.

    Beim Schwimmen beispielsweise bedient man sich dem Wechselwirkungsgesetz, um

    seinen Körper im Wasser anzutreiben. Durch den doppelten S-Zug der Arme in der

    Unterwasserphase des Armzugs beim Kraulschwimmen beispielsweise erzeugt der

    Schwimmer eine nach hinten gerichtete actio-Kraft. Dadurch erfährt der Körper wie-

    derum eine gleichgroße genau entgegengesetzte reactio-Kraft und der Schwimmer

    bewegt sich somit fort6.

    Das Wechselwirkungsgesetz wird sich im Sport auch zunutze gemacht, um eine

    sportliche Leistung zu optimieren. Hierzu zählen folgende Aspekte, die jeweils mit

    einem Beispiel erläutert werden.

    1 Peters 2009, 16

    2 Peters 2009, 19

    3 Peters 2009, 19-20

    4 Dorn 2001

    5 Weineck 2009, 68

    6 Dorn 2001

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    2018 WWW.KNSU.DE Seite 4

    Zum einen kann eine Gegenbewegung eines oder mehrerer Körperteile dazu beitra-

    gen, den Körper im Gleichgewicht zu halten. Dies geschieht beim Laufen bzw. Ge-

    hen. Mit Vorbringen des rechten Beins wird der linke Arm nach vorne gebracht. Dies

    bewirkt eine Drehung der Hüft- und Schulterachse um die Körperlängsachse, die

    wiederum voneinander entgegengesetzt sind. Durch die gegenläufigen Pendelbewe-

    gungen bleibt der Körper stabil bzw. im Gleichgewicht7.

    Zweitens kann eine Optimierung des Beschleunigungsverlaufs erzielt werden. Man

    betrachte sich hierzu den Handballschlagwurf. Der Spieler dreht hierzu die Wurfarm-

    schulter zurück. Um nun eine Rotation des gesamten Oberkörpers um die Längsach-

    se zu vermeiden, dreht der Spieler die Hüfte entgegengesetzt nach vorne. Die hier

    entstandene Verwringung des Körpers bewirkt eine Verlängerung des Beschleuni-

    gungswegs und eine Erhöhung der Anfangskraft, da die Rumpfmuskulatur optimal

    vorgedehnt wird8.

    Ein weiterer Aspekt sind gegenläufige Teilbewegungen des Körpers in Flugphasen,

    die eine Optimierung der sportlichen Leistung erzielen können. Hierzu schaut man

    sich beispielsweise den Weitsprung in der Leichtathletik an. Nach dem Absprung ist

    die Flugbahn des Körperschwerpunkts festgelegt und nicht mehr beeinflussbar. Der

    Sportler kann jedoch seine einzelnen Körperteile zueinander vielfältig verändern. So

    führt der Weitspringer zur Vorbereitung einer optimalen Landung die sogenannte

    "Klappmesserbewegung" aus. Dadurch dass er den Oberkörper und die Arme nach

    unten senkt, werden die Beine nach dem Prinzip der Wechselwirkung stärker ange-

    hoben. Dies hat zur Folge, dass der Springer eine größere Weite erzielen kann9.

    Lehrplanbezug

    Die Newton'schen Axiome werden laut Lehrplan Sport der Sekundarstufe II für das

    Land Rheinland-Pfalz hauptsächlich im Leistungskurs im Rahmen der Theorieeinhei-

    ten thematisiert. Diese sollen im Halbjahr 12/1 in der Thematik Bewegungslernen

    erlernt werden. Die Schülerinnen und Schüler sollen unter dem biomechanischen

    Aspekt Kenntnisse der Struktur der zu erlernenden Bewegung erlangen. Dazu sind

    Grundlagen der Biomechanik und Analyse von Bewegungen aus biomechanischer

    Sicht im höchsten Maße relevant. Darunter zählen sportbezogene Begriffe und Ge-

    setzmäßigkeiten der Mechanik. Im Gegensatz zur Physik soll im Sport Leistungskurs

    eine sportspezifische Betrachtungsweise, die es ermöglicht, eine vorrangig anschau-

    liche Vermittlung des Zusammenwirkens der auftretenden Kräfte darzustellen, her-

    angezogen werden10.

    7 Weineck 2009, 69

    8 ebd.

    9 Weineck 2009, 70

    10 vgl. MBWW 1998, 109-110

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    2018 WWW.KNSU.DE Seite 5

    Beobachtung Experiment 1

    Aufbau Experiment 1

    Praktische Experimente

    Im Folgenden werden einige Experimente zum 3. Newton'schen Axiom vorgestellt.

    Die Medien sind so erstellt worden, dass sie sich gut in eine Unterrichtseinheit ein-

    betten lassen. Dazu sind verschiedenste Herangehensweisen denkbar. Beispiels-

    weise wird zuerst mithilfe der Medien gezeigt, wie das Experiment aufgebaut ist und

    was im Folgenden passieren soll. Anschließend können die SuS ohne Kommentar

    des Lehrers Vermutung aufstellen. Diese werden gesammelt und im nächsten Schritt

    erfolgt die Auflösung, die dann mithilfe des bislang erworbenen Wissens in einem

    Unterrichtsgespräch erklärt werden kann. Eine weitere Herangehensweise wäre die

    Umsetzung in eine Stationsarbeit. Denn die Experimente sind so gestaltet, dass sie

    sehr leicht in einer Unterrichtsstunde von den SuS selbst innerhalb einer Stationsar-

    beit durchgeführt werden können. Dazu können die Stationskarten und der Auswer-

    tungsbogen dienen, um einen gut organisierten Rahmen zu gewährleisten.► 1-2

    Experiment 1

    Aufbau

    Ein Rollbrett, eine Person, eine Hantelstange, eine

    Weichbodenmatte

    Durchführung

    Eine Person steht vor einer Weichbodenmatte auf einem

    Rollbrett und hält eine Hantelstange in den Händen. Sie

    stößt die Hantelstange so von sich, dass sie auf der

    Weichbodenmatte landet.

    Beobachtung

    Die Hantelstange fliegt auf die Weichbodenmatte. Die

    Person rollt mit dem Rollbrett von der Weichbodenmatte

    weg.

    Erklärung

    Die actio-Kraft ist das Werfen der Hantelstange

    auf die Matte. Die daraus resultierende reactio-

    Kraft ist das Fahren des Rollbretts weg von der

    Weichbodenmatte und somit genau entgegen-

    gesetzt gerichtet.

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    2018 WWW.KNSU.DE Seite 6

    Aufbau Experiment 2

    Aufbau Experiment 3 und 4

    Erklärung Experiment 2

    Erklärung Experiment 3

    Experiment 2

    Aufbau

    Ein Rollbrett, eine Person, eine Bodenmarkierung, ► 1

    Durchführung

    Eine Person steht auf einem Rollbrett. Die Bodenmarkierung

    befindet sich genau unter

    dem Rollbrett. Die Person

    soll sich durch Bewegun-

    gen auf dem Rollbrett

    deutlich nach rechts über

    die Markierung bewegen.

    Beobachtung

    Er schafft dies nicht. Er bewegt sich nur in unmittelbarer Nähe der Bodenmarkierung.

    Erklärung

    Die Person auf dem Rollbrett kann keine entgegengesetzte Kraft ausüben, um sich in Bewegung zu versetzen. Es muss stets eine weitere Kraft wirken, denn eine letztend-lich wirksame Kraft ist nie allein. ► 2

    Experiment 3

    Aufbau

    Zwei Rollbretter, zwei Personen, ein Seil

    Durchführung

    Zwei Personen stehen sich jeweils auf einem

    Rollbrett gegenüber. Sie halten ein Seil in den

    Händen. Eine Person soll an dem Seil ziehen.

    Beobachtung

    Beide Personen bewegen sich aufeinander zu.

    Erklärung

    Person A übt eine actio-Kraft aus und bewegt

    sich damit auf Person B zu. Über das Seil

    greift diese an Person B an. Somit erfährt

    Person B eine reactio-Kraft und bewegt sich

    somit auch auf Person A zu.

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    2018 WWW.KNSU.DE Seite 7

    Erklärung Experiment 4

    Experiment 4

    Aufbau

    Zwei Rollbretter, zwei Personen, ein Seil, ► 3

    Durchführung

    Zwei Personen stehen sich jeweils auf einem Rollbrett gegenüber. Sie halten ein Seil

    in den Händen. Nun ziehen beide Personen an dem Seil.

    Beobachtung

    Beide Personen bewegen sich

    wieder aufeinander zu.

    Erklärung

    Die Erklärung ist identisch zur Er-

    klärung in Versuch 2. Da sich die

    Rollbretter gleichmäßig aufeinan-

    der zu bewegen und sich in der

    Mitte treffen, kann festgehalten

    werden actio = reactio. ► 4

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    2018 WWW.KNSU.DE Seite 8

    Stationskarte - Experiment 1 1

    Führe das Experiment 1 durch.

    Aufbau

    • Person

    • Rollbrett

    • Hantelstange

    • Weichbodenmatte

    Durchführung

    Eine Person steht vor einer Weichbodenmatte auf einem Rollbrett und

    hält eine Hantelstange in den Händen. Sie stößt die Hantelstange so von

    sich, dass sie auf der Weichbodenmatte landet.

    Auswertung

    Was beobachtest du?

    Finde eine Erklärung zu deiner Beobachtung.

    Notiere diese auf deinem Auswertungsbogen!

  • » 3. NETWONSCHE AXIOM - UMSETZUNG IM SPORTUNTERRICHT «

    2018 WWW.KNSU.DE Seite 9

    Stationskarte - Experiment 2 2

    Führe das Experiment 2 durch.

    Aufbau

    • Person

    • ein Rollbrett

    • eine Bodenmarkierung

    Durchführung

    Eine Person stellt sich auf das Rollbrett. Das Rollbrett sollte mittig auf

    der Bodenmarkierung stehen. Die Person soll versuchen sich auf dem

    Rollbrett ohne Berührung des Bodens oder einer anderen Person auf

    eine Seite der Bodenmarkierung zu bewegen.

    Auswertung

    Was beobachtest du?

    Finde eine Erklärung zu deiner Beobachtung.

    Notiere diese auf deinem Auswertungsbogen!

  • » 3. NETWONSCHE AXIOM - UMSETZUNG IM SPORTUNTERRICHT «

    2018 WWW.KNSU.DE Seite 10

    Stationskarte - Experiment 3 3

    Führe das Experiment 3 durch.

    Aufbau

    • Zwei Personen

    • Ein Rollbrett

    • ein Seil

    • eine Bodenmarkierung

    Durchführung

    Zwei Personen stehen sich jeweils auf einem Rollbrett gegenüber. Sie

    halten ein Seil in den Händen. Nun soll eine Person an dem Seil ziehen.

    Auswertung

    Was beobachtest du?

    Finde eine Erklärung zu deiner Beobachtung.

    Notiere diese auf deinem Auswertungsbogen

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    2018 WWW.KNSU.DE Seite 11

    Stationskarte - Experiment 4 4

    Führe das Experiment 4 durch.

    Aufbau

    • Zwei Rollbretter

    • ein Seil

    • eine Bodenmarkierung

    Durchführung

    Zwei Personen stehen sich jeweils auf einem Rollbrett gegenüber. Sie

    halten ein Seil in den Händen. Nun sollen beide Personen an dem Seil

    ziehen.

    Auswertung

    Was beobachtest du?

    Finde eine Erklärung zu deiner Beobachtung.

    Notiere diese auf deinem Auswertungsbogen!

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    2018 WWW.KNSU.DE Seite 12

    Auswertungsbogen 5

    EXPERIMENT 1

    Beobachtung

    Erklärung

    EXPERIMENT 2

    Beobachtung

    Erklärung

    EXPERIMENT 3

    Beobachtung

    Erklärung

    EXPERIMENT 4

    Beobachtung

    Erklärung

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    2018 WWW.KNSU.DE Seite 13

    Quellenverzeichnis

    Literatur

    Abbildung / Foto

    Video

    Urheber des Beitrages

    Autor Literaturname Erscheinungsort Erscheinungsjahr Verlag

    Peters, W. Abitur- Training Sport, Bewe-gungslehre Sport-psychologie,

    Freising 2009 Stark

    Ministerium für Bildung, Wis-senschaft und Weiterbildung (MBWW) (Hrsg.)

    Lehrplan Sport, Sekundarstufe I

    Mainz 1998

    Dorn, E. Bewegungslehre und Biomechanik des Sports Teil 1: Biomechanische Grundlagen

    2001 Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden Württemberg

    Nummer Urheber

    Alle Fotos Maren Hoffmann, Lisa Schmalen, Hans-Martin Jakobs

    Arbeitsmaterial 1-4 Maren Hoffmann

    Nummer Urheber

    1-4 Maren Hoffmann, Lisa Schmalen, Hans-Martin Jakobs

    Autor Berater Institution

    Maren Hoffmann/Sportlehrerin; Lisa Schmalen, Hans-Martin Jakobs/Lehramtstudierende

    Minnich, Marlis

    Institut für Sportwissenschaft, Universität Koblenz- Landau, Campus Koblenz