Sport - Biomechanik 2.4 Dynamik

download Sport - Biomechanik 2.4 Dynamik

of 27

  • date post

    25-Jan-2016
  • Category

    Documents

  • view

    35
  • download

    0

Embed Size (px)

description

Sport - Biomechanik 2.4 Dynamik. Zur Analyse von Bewegungen untersucht man: Zeitpunkt : Arten und Stärken der wirkenden Kräfte Zeitdauer : Kraftstöße (Krafteinwirkung) und Impuls (Ergebnis des Kraftstoßes) - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Sport - Biomechanik 2.4 Dynamik

  • Sport - Biomechanik 2.4 DynamikZur Analyse von Bewegungen untersucht man:Zeitpunkt: Arten und Strken der wirkenden KrfteZeitdauer: Kraftste (Krafteinwirkung) und Impuls (Ergebnis des Kraftstoes)Aufwand: Arbeit (Gesamtkraft); Leistung (Arbeit in Zusammenhang mit der Zeit) und Energie (Speicherform der Arbeit)eigener Entwurf nach: Stark Bewegungslehre; Willimczik/Roth Bewegungslehre, Sportunterricht.de

  • 2.4.1 Die Newtonschen Gesetze

  • 1. TrgheitssatzEin Krper verharrt aufgrund seiner Trgheit in Ruhe oder in der momentanen Bewegung, wenn die einwirkenden Krfte F = 0 sind.Praxisbeispiel Weitsprung: die durch den Anlauf eingeleitete Vorwrtsbewegung wird durch die Schwerkraft wenig beeinflusst.Flug der Kugel beim Kugelsto

  • 2. Bewegungssatz, Dynamisches GrundgesetzZusammenhang zwischen der einwirkenden Kraft und einer Bewegungsnderung.Wirkt eine Kraft auf einen ruhenden oder sich bewegenden Krper, ndert sich dessen Geschwindigkeit in Form von Beschleunigung oder Verzgerung. F ~ aEs kann auch zu einer Verformung des Gegenstandes kommenF = m * a => N = kg * m/ sDie Masse m setzt sich der Beschleunigung entgegen => F wirkt strker, je kleiner m

  • PraxisbeispielAngriffsschlag beim Volleyball: Auf einer sehr kurzen Strecke von 3-5 m muss der Krper aus dem Stand heraus beschleunigt werden. Die Beinmuskulatur bt hierbei eine groe Kraft auf den Hallenboden aus, die Gegenkraft liefert die entsprechende Beschleunigung. > Stemmschritt > Abbremsen der horizontalen V und Umlenkung in vertikale Richtung

  • 3. Wechselwirkungsgesetz; actio = reactioWenn ein Krper A auf eine Krper B einwirkt, dann wirkt dieser Krper B mit einer Gegenkraft in umgekehrter Richtung mit dem gleichen Betrag auf Krper APraxisbeispiel Tiefstart beim Sprint: Die Aktionskraft, die der Sprinter durch Strecken der Beine auf die Startblcke ausbt, wird durch die Bodenreaktionskraft (Startvorgang) sichtbar. Eine erdgerichtete Wirkung ist nicht sichtbar.Beim Schwimmen versucht man soviel Gegenkraft wie mglich zu erzielen.

  • 2.4.2 Innere und uere Krfte

  • 2.4.2.1 Innere KrfteDer Mensch kann durch Muskulatur innere Krfte auslsen. (Mensch = abgeschl. System)Auerdem: Energiespeicherung von Sehnen; Reibungskrfte in Gelenkkapseln; Widerstandskrfte des Bindegewebes; Trgheitskrfte von Krperteilen

  • 2.4.2.2 uere KrfteSchwerkraft, Gewichtskraft Fg: Erdanziehungskraft 9,81 NNormalkraft Fn: Die Kraft, die eine Unterlage einem Krper entgegenbringt. Fn wirkt immer senkrecht zur Unterlage.Hangabtriebskraft Fh: Gewichtskraft und Normalkraft ergnzen sich zur HangabtriebskraftReibungskraft Fr: Rauigkeit von Krperoberflchen behindern die Weiterbewegung.Auftriebskraft: statisch (Verdrngung; Schiff); Dynamisch (Querkraft; Flugzeugtragflche)Strmungswiderstnde: Wasser, LuftAntriebskrfte; Sogwirkung, Vortex Strmung (Abstowirkung)

  • 2.4.3 Krperschwerpunkt S. 36KSP: Massenmittelpunkt des KrpersystemsBerechnung: Der Ksp liegt auf einer Geraden zwischen zwei Teil-KSP. Er teilt die Strecke im Verhltnis der Teilmassen

  • 2.4.4. Dynamik von RotationsbewegungenDrehmoment: Das Drehmoment (die Drehkraft) ist die Wirkung auf einen Krper (eine Masse), die zu einer Drehbeschleunigung des Krpers um eine Achse fhrt. Exzentrischer KraftangriffDas Drehmoment ist definiert nach Betrag und Richtung durch das Produkt aus der Kraft F und dem senkrechten Abstand (Hebelarm) (r) der Kraft von der Drehachse. M=F*rTrgheitsmoment: Eigenschaft eines Krpers /einer Masse, sich einer Drehkraft zu widersetzen Wird kleiner je nher die Masse an der Rotationsachse ist. Z.B. Salto gehockt/gestreckt

  • Bsp. Salto gehocktVernderung des Trgheitsmoments : FnKSPExz. Kraftangriff

  • 2.4.5. Kraftsto, ImpulsWirkung von KrftenKraftsto Kraft * Zeit ( F * t ) kennzeichnet die Einwirkung einer Kraft auf einen Krper in einer bestimmten Zeit. Der Kraftsto wird grafisch durch den Flcheninhalt einer Kraft-Zeit-Kurve dargestellt.Kraftste sind Gren mit Richtung und BetragDas Ergebnis eines Kraftstoes wird als Impuls bezeichnet

  • Impuls = BewegungsgreDer Impuls P = m*V wird als Bewegungsgre bezeichnet.Der Impuls beschreibt den Bewegungszustand (fortschreitende Bewegung) eines Krpers ( Masse) nach Richtung und Geschwindigkeit).

  • Die rumliche Komponente Neben der zeitlichen spielt auch die rumliche Komponente, also die Richtung der Impulse, eine wichtige Rolle. Die Gesamtgeschwindigkeit ist dann besonders hoch, wenn die Teilimpulse in die gleiche Richtung weisen. Probleme (aufgrund von Krperbau und Bewegungsstruktur) Aufgrund des Baus der menschlichen Gelenke (Rotationsbewegungen) ist die rumliche Gleichgerichtetheit oft nur bedingt mglich. Bestimmte Bewegungen bzw. Krperteile erzeugen auch entgegengesetzte Reaktionskrfte. Impulsbertragung Trifft ein bewegter Krper auf einen anderen Krper (oder wird dieser abgebremst) kommt es zu einer Impulsbertragung. Impulsbertragungen durch Abbremsen eines oder mehrerer Krperteile spielen im Sport eine wichtige Rolle.

  • PraxisbeispielJeder Sportler, der sich bewegt (auch jedes sich bewegende Sportgert) besitzt eine Masse und eine Geschwindigkeit, also einen Impuls. Entsprechend haben auch Teilbewegungen (z.B. Sprungbein, Arme etc) (Teil-)Impulse. Dadurch wird der Impuls des Gesamtsystems erzeugt bzw. gendert.

  • Koordination von Teilbewegungen beim jump and reach SprungDurch die Streckbewegung der Beine und die Schwungbewegung der Arme werden beide Impulse fr die Aufwrtsbewegung genutzt. (allerdings keine einfache Addition beider Kraftwirkungen, da noch Reaktionskrfte eine Rolle spielen)

  • Praxisbeispiel Weitsprung Der Anlaufimpuls Pan (das Ergebnis eines Kraftstoes aus dem Anlauf) Wird mit dem bremsenden Absprungimpuls Pab (dem Bremskraftsto)Zum resultierenden Abflugimpuls Pfl adiertZustzlich wirkt whrend der Flugzeit die Schwerkraft Pg, die mit Pfl addiert die Flugkurve entstehen lsst.B. S. 48; Abb. 44

  • Fn, FgKraftaufwand

  • Gren bei RotationenDrehimpuls: Er kennzeichnet den Bewegungzustand eines sich drehenden KrpersProdukt aus Trgheitsmoment und WinkelgeschwindigkeitDrehmomentensto:Einwirkung eines Drehmomentes ber eine bestimmte ZeitEs kommt zur nderung des Drehimpulses

  • 2.4.6 Arbeit, Energie, LeistungAufwand von Krften

  • 2.4.6.1. ArbeitPhysikalische Arbeit W zur Analyse von tatschlichen Bewegungen: Aufgewendete Gesamtkraft zur Absolvierung einer StreckeHubarbeit > GewichthebenBeschleunigungsarbeit > SprintDeformationsarbeit > Sprungbrett Physiologische Arbeit: Muskelarbeit (Umgesetzte Nahrungsstoffe, Sauerstoffbedarf

  • 2.4.6.2. LeistungPhysikalische Arbeit W in Zusammenhang mit der Zeit.Praxisbeispiel: Leistungszustand eines Lufers hngt davon ab in welcher Zeit er eine Strecke luft

  • 2.4.6.3. Energie, Speicherform der ArbeitPotentielle Energie: Lagehhe eines Krpers > Sprung vom TurmKinetische Energie: Entsteht durch Translationen und Rotationen > LaufenDeformationsenergie: Bestreben elastischer Krper nach Deformation in Ausgangslage zurckzukehren > TrampolinDiese Formen der Energie sind eng miteinander verwandt und lasse sich ineinander umwandeln > Sprung vom Kasten auf Trampolin; Epot -> Ekin -> Edef -> EkinEnergie bleibt in einem reibungslosen System erhalten

  • 2.4.6.4. PendelDas Pendel ist ein Krper, der sich durch die Einwirkung der Schwerkraft um eine feste Achse dreht, die nicht durch den Krperschwerpunkt gehen.Beim Schwingen an den Ringen ist es wichtig, dass am Ende der Bewegung der KSP durch Beugen weiter nach oben gesetzt wird.