Bewegungslehre 2

Gehen:

• keine stützfreie Phase--> immer Bodenkontakt
• Bein bei Fußaufsatz nahezu gestreckt und Beinstreckermuskulatur versucht die Beinstreckung in Stützphase zu halten
• Mittelstütz mit nahezu gestreckten Bein/ Knie
• Fußabdruck mit gestreckten Bein & Abdruckkraft relativ flach
• KSP in Stützphase den höchsten Punkt
• KSP zwischen Stützphasen niedrigsten Punkt
• Bewegungsamplitude gering
• Körper in Stützphase über Stützpunkt gehebelt

Laufen:

• stützfreie Phase --> Flugphase
• Fußaufsatz mit leicht vorgebeugten Bein & anschließendes Nachgeben im Kniegelenk
• Bein im Mittelstütz gebeugt --> geringster Kniewinkel während Stützphase
• Fußabdruck mit nahezu gestreckten Bein
• Abdruckkraft mit höheren vertikalen Komponente
• KSP in Schwungphase höchsten Punkt
• KSP in Stützphase am niedrigsten
• Bewegungsamplitude der Beinsegment höher
• Körper wird in der zweiten Hälfte der Stützphase in Schwung gebracht

 Gehen nur für geringer Geschwindigkeiten:

• limitierte Schrittlänge
• hohe Bremskräfte
• KSP muss über Stützstelle gehebelt werden

--> hohe Geschwindigkeit erzielen:

• Erhöhung Schrittlänge: Auftrittswinkel wird noch flacher-> KSP noch weiter hinter Stützsstelle --> ernormer Energieaufwand
• Erhöhung Schrittfrequenz: begrenzte GEschwindigkeit durch limitierten Faktor des Nerv- und Muskels-Zusammenspiel

Laufen nur bei höheren Gerschwindigkeiten:

• unökonomisch bei zu hohen Geschwindigkeiten, aufgrund der hohen Vertikalbewegung

Gehen:

• Abbremsem in ersten Teil der Stützphase --> horizontale Kräfte entgegen gerichtet
• KSP hinter Unterstützungspunkt (Fuß) dan kehren sich Kräfte um --> aus Bremsen wird Antrieb
• Fortbewegungsgeschwindigkeit wird zu Beginn der Stützphase verringert
• Ende der Stützphase -> positive Horizontalkräfte -> Gehgeschwindigkeit wird erhöht
• im Mittel heben sich Brems- und Beschleunigungsteile auf --> Horizontalgeschwindigkeit bleibt im Durchschnitt gleich

Laufen:

• zu Beginn wirken Bremskräfte, weil KSP hinter Stützstelle ist
• Bremswirkung hält an, bis KSP Stützstelle passiert
• horizontale Beschleunigung bis zum Abheben des Fußes
• wenn Geschwindigkeit konstant sein soll, müssen Brems- und Beschleunigungskräfte sich aufheben

Gehen:

• Kräfte weichen nur wenig von Gewichtskraft ab
• in der vorderen Phase der Stützphase etwas höher, weil Körper in Mittelstütz gehebelt werden muss
• Im Mittelstütz: Entlastung -> vertikale Beschleunigung lässt durch Hebeln nach
• Hintere Stützphase: Kraftzuwachs -> Fußabdruck erzeugt vertikale Beschleunigung

Laufen:

• KSP kommt am Ende der FLugphase von oben --> zu Beginn negative Geschwinidgkeit -> muss abgebremst werden
• positive Bodereaktionskräfte bewoirken Geschwindigkeitszunahme 
• beim verlassen des Bodens positive Geschwinidgkeit
• 1. Hälfte des vertikalen Kraftstoßes dient dem Abbremsen der Abwärtsbewegung
• 2. Häfte erzeugt Abfluggeschwindigkeit nach oben 
• im oberen Umkehrpunkt der Skizze befindet sich die vertikale Bewegungsumkehr

! Geschwinidgkeitswirksam ist nur die Fläche oberhalb der Gewichtskraft -> um das Integral zu berechnen, muss die Gewichtskraft abgezogen werden

• das 2. Newtonsche Axiom liefert einen Zusammenhang von Kraft und Geschwindigkeit, wobei die Masse eines Körpers als Proportionalsfaktor wirkt -> F= m*a wobei a= dv/dt 
• Daraus ergibt sich nach Umstellungen bzw. Integrationen -> F*dt = m*dv bzw. Integral (F*dt) = m* ^v (Geschwinidgkeitsänderung)
• Kraftsoße S  ist gleich dem Impuls -> S= I= m*v
• Geschwindigkeitsänderungen können demnach mit Hilfe des Kraftstoßes S geteilt durch die Masse des Körpers berechnet werden -> ^v = 1/m * Integral( F* dt)

! bei vertikalen Dodenraktionskräften muss dabei noch die Gewichtskraft Fg abgezogen werden  -> ^v = 1/m * Integral( (Fz-Fg)* dt)

Änderung der horizontalen KSP-Geschwinidgkeit in der Stützphase

• zu Stützbeginn: Bremswirkung
• danach unmittelbares Umschalten in Beschleunigung bis zum Abheben des Fußes

Änderung der vertikalen KSP-Geschwinidgkeit in der Stützphase

• kommt von oben, dehalb zunächst negative Geschwindigkeitswirkung, die zunächst auf Null abgebremst werden muss
• nach dem Abbremsen der Abwärtsbewegung erfolgt Beschleunigung
• v ist demnach zuerst negativ, dann null, dann positiv

Konstante Geschwinidgkeit:

• bei normaler Oberkörperhaltung ist KSP hinter Stützfuß und wird dann während des Bodenkontaktes vor STützbein geschoben

Beschleunigung:

• durch Vorlage des Oberkörpers wird der KSP beim Aufsatz näher an die Stützstelle gebracht (in Extremfällen sogar vor der Stützstelle)

Abbremsen:

• Durch Oberkörperrücklage kann der KSP weiter hinter Unterstützungsstelle gebracht werden

Hauptziele:

1. Minimierung der Zeit -> Zeit vom Schuss bis Verlassen des Blocks
2. Maximierung der Horizontalgeschwindigkeit beim Lösen des Blocks
3. Optimierung der Abdruckrichtung vom Block, sodass die darauffolgenden Schritten mit maximaler Beschnleunigung erfolgen

Bild 1-3: Zwischenzeiten mit lichtschranken nach 2,5; 5 und 10 Metern

Bild 4: Startsignal

Bild 5.8: Messkurven in horizontaler und vertikaler Richtung für beide Beine

Die Flächeninhalte der Kraftkurven geben indirekt Auskunft über die Geschwindigkeiten, die in horizontaler und vertikaler Richtung aus dem Beinabdruck resultieren.

Aus den Messergebnissen der Startblockdynamographie können neben der Abgangsgeschwindigkeit, der Startwinkel für den KSP, die Reaktions- und Aktionszeit bestimmen.

• Schrittlänge
• Schrittfrequenz
• Stützzeit
• Flugzeit
• Spurweite

• KSP-Bahn kann mithilfe einer Videoanalyse (2D) bestimmt werden
• KSP-Parameter:
  • geringe Vertikalbewegung 
  • Minimierung der horizontalen Bremsanteile --> weniger Beschleunigungsaufwand
  • Minimierung der Antriebsverluste durch Querbewegungen

• durch aussenden und reflektiern des Lichtstrahls jann die Entfernung des Läufers berechnet werden
• mithilfe der Frequenz von 100 Hz kann ein Weg-Zeit-Diagramm erstellt werden
• durch Ableitem ergibt sich die Momentangeschwindigkeit --> v= ^s/^t= ^s/ 0,01s

• Maximierung der Horizontalgeschwinidigkeit
  • Abdruck im Block über langen Zeitraum --> Entstehung großer Kräfte (Flächenkurve ist im Diagramm länger/ größer
  • Maßnahme: Block wieter hinten einstellen
• Minimierung der Druckzeit
  • über einen langen Zeitraum zu drücken kostet viel Zeit
  • Maßnahme: weiter vorne einstellen

! Beide Ziele stehen im Widerspruch zueinander --> Kompromiss suchen --> Zeitminimierung in der Praxis geringere Priorität

Vorgehen:

• Messung der Zwischenzeiten bei 30m, 60m, 80m, 100m
• Fetslegung Referenzläufer
• Berechnung der Zeitdifferenzen der Zwischenzeiten einzelner Läufer relativ zum Referenzläufer
• Eintrag der Differenzzeite in ein Differenzzeitdiagramm
• x-Achse Streckenabschnitte & y-Achse Differenzzeit

Beachte:

• alle oberhalb der x-Achse sind langsamer
• wenn die Kurve fällt, holt der Läufer auf --> Läufer ist bei diesem Streckenabschnitt schneller wie der Referenzläufer
• wenn die Kurve steigt, ist der Läufer im Vergleich zum Referenzläufer auf diesem Streckenabschnitt langsamer

Effizienzkriterien:

• Minimierung horizontale Bremswirkung
• zweckmäßige KSP-Vertikalauslenkung
• Minimierung überflüssiger Bewegungsamplituden
• geradliniger Antrieb, Minimierung Querbewegung

Sprint:

• ökonomische Kriterien in Hintergrund
• ziehende Laufen -> aktiv greifender Fußaufsatz

Langstreckenlauf:

• Schrittlänge nimmt ab
• Schrittfrequenz nimmt ab
• Bewegungsamplituden werden geringer

Laufband vs. Tartanbahn

Laufband

• schnellerer Bodenkontakt/ kürzere Stützzeit aufgrund veränderter Trägheitsbedingungen
• andere Orientierung
• nachgiebiger als Tartanbahn
• fehlende Umwelteinflüsse (Fahrtwind etc.)
• höhere Schrittfrequenz und kleiner Schrittlänger
• sichere Lauftechnik --> niedrige KSP-Lage & weiches Aufsetzen
• Oberkörper weiter nach vorne gebeugt

Tartanbahn

• Blick weiter nach vorne gerichtet

Weicher vs. harter Untergrund

Weicher Untergrund

• längere Stützzeit
• kürzere Flugzeit
• KSP mehr abgesenkt
• Oberkörper richtet sich am Ende der Stützphase mehr auf
• schluckt mehr Energie --> anstrengender

Harter Untergrund

• längere Flugphase
• weniger aufwändig
• weniger Krafteinsatz

Bergan vs. Ebene

Bergan

• Körperhaltung wie bei Beschleunigungslauf
• Oberkörper weiter nach vorne gerichtet
• KSP beim Fußaufsatz über Stützstelle
• höherer Kniehub
• kürzere Schritte
• höhere Frequenz

Bergab vs. Ebene

Bergab

• Körperhaltung wie beim Bremsen
• Oberkörper wird nach hinten gezogen
• Schrittlänge und Frequenz dabei individuell stark unterschiedlich

Große Läufer vs. kleine Läufer

Großer Läufer

• große Bewegungsamplitude
• größere Schrittlänge 
• geringe Schrittfrequenz
• höhere Vertikalauslenkung des KSP

Kleine Läufer

• kleine Bewegungsamplitude
• kleiner Schrittlänge
• höhere Schrittfrequent
• geringe Vertikalauslenkung des KSP

• Flache Bahn des KSP
  • um Dauer der Flugphase zu verkürzen
  • um Aufprallkräfte in der Stützphase minimal zu halten
• hohe KSP-Ausgangslage
  • um flache Hürdenpassage zu erreichen
• hohe Horizontalgewschwinidigkeit
  • um schnell über die Hürde zu kommen
• Abdruckpunkt möglichst weit vor der Hürde
  • um flache Hürdenpassage zu erreichen
• aktiv greifender Fußaufsatz des Schwungbeins beim Stütz nach der Hürde
  • um horizontale Bremswirkung entsrpechend niedrig zu halten

Unterschiede zum Anfänger

• höhere Geschwindigkeitsverluste beim Fußaufsatz zum Hürdenschritt
• größere Vertikalschwankungen beim Anfänger
• wenig guter aktiv greifender Fußaufsatz des Schwungbeines nach der Hürder --> höhere Bremskräfte
• beim 3.Schrit ist die Bremswirkung deutlich größer

Prinzip der Summation von Teilgeschwindigkeiten

• um eine effektive Bewegung (hohe Endgeschwindikeit eines Körpers/ Körperteil/ Endgerät) zu erreichen, müssen Teilaktionen der verschiedenen Muskeln aufeinander abgestimmt sein
• typische Anfangsbedingungen der KSP-Bewegung: KSP des Springers bewegt sich kurz vor Brettkontakt mit hoher Horizontalgeschwindigkeit nach vorn und mit geringer Vertikalgeschwinidgkeit nach unten
• Wirkung der Stützkräfte:  
  • der überwiegende Teil der Horizontalkräfte Fx ist der Anlaufgeschwindigkeit entgegen gerichtet
  • horizontale Kraftsstoß Sx ist entsprechend negativ  und bewirkt eine Geschwindigkeitsminderung in der Horizontalen
  • in vertikale Richtung wirken nur positive STützkräfte Fz>0
  • vertikale Geschwindigkeitsänderung ist ebenfalls positiv
• Fazit;
  • in vorbereitenden Phase/ Anlauf wird Körper beschleunigt --> Anfangsgeschwindigkeit entsteht
  • Stützphase dient dazu, die Anfangsgeschwindigkeit in die gewünschte Abflugrichtung umzulenken & Abfluggeschwindigkeit zu maximieren

Weitsprung:

• maximale Anlaufgeschwindigkeiz 
• Umlenken der Anlaufgeschwindigkeit für maximale Abfluggeschwindigkeit
• 20-25°

Dreisprung

• geringer Stemmeinsatz
• möglichst wenig horizontaler Geschwindigkeitsverlust
• flache Flugkurve
• 10-15°

Hochsprung

• ausgeprägte Stemmphase --> großer Verlust an Horizontalgeschwindigkeit
• komplette Horizontalgeschwindigkeit sollte in Vertikalgeschwindigkeit umgelenkt werden

Einflussfaktoren

• Abluggeschwindigkeit (vab)= Wurzel aus( (v x, ab^2+ v z,ab^2) = 9-9,5 m/s
• Abflugwinkel (a) =arctan(v z/ v x)
• Abflughöhe (zo) =1,2m
• Landeversatz (xl) 
• Überhang KSP (xü)

Aufgrund der Anfangshöhe haben Profis einen Absprungwinkel zwischen 15-18°.

Konsequenzen für Abflugparameter bei mehr Stemmeinsatz:

• größere negative Fläche --> größerer negativer Kraftstoß
• größerer Verlust an Horizontalgeschwindigkeit

• man braucht mehr Kraft um das Stärker Absenken zu bremsen
• nach der Bewegungsumkehr sollte die Fläche möglichst groß sein
• Absprungwinkel wird größer

! Fläche unter der Kurve (Integral) gteilt durch die Masse ergeibt die Geschwindigkeitsänderung

• aus einem Kraft-zeit-Verlauf kann man auf die Geschwindigkeitsänderungen schließen
• das 2. Netonsche Axion (Grundgesetz der Dynamik) liefert einen Zusammenhang von Kraft und Geschwindigkeit
  • F= m*a woebi A= dv/dt
• daraus ergibt sich nach Umstellungen bzw. Integration
  • F*dt= m*dv bzw Integral F*dt= m*^v
• Kraftstoß S ist gleich dem Impuls ( I=m*v)
• Geschwindigkeitsändeurngen knnen demnach mit Hilfe des Kraftsstoßes S getilt durch die Masse des Körpers berechnet werden
  • ^v=1/m *Integral (F*dt)

Besonderheiten:

• bei vertikalen Bodenreaktionskräften muss für die Geschwindigkeitsänderung dabei noch die gEwichtskraft Fg abgezogen werden
  • ^vz= 1/ m* Integral ((Fz-Fg)*dt)
• um Aussagen über die absolute Momentangeschwindigkeit zu treffen, müssen dei Anfangsgeschwindigkeitn berücksichtigt werden
  • Vx= 1/m * Integral (Fx*dt) + V0,x
  • Vz= 1/m * Integral ((Fz-Fg)*dt) +  v0,z
• bei vertikalen Bodenreaktionskräfte nur positive Flächen & bei horizontalen Bodenreaktionskräfte überwiegt der negative Flächeninhalt den positiven

Vorgehen

• Messwerte azs der horizontalen und vertikalen Bodenreaktionskraft zu verschiedenen Zeitpunkten in neues Diagramm überttragen --> es werden akso die resultierenden Kraftvektoren gebildet, in ein DIagramm eingezeichnet und die Kraftspitzen in der richtigen Reihenfolge miteinander verbunden

Informationen

• werden vor allem für vergleichende Betrachtungen verwendet
• gewinnt Eindruck der auf den Springer in verschiedenen Phasen wirkenden Kräfte bei Brettkontakt

• beschränkt sich auf die Bewegungen, die hauptsächlich in einer Ebene ablaufen
• Messablauf
  • Aufnahme direkt von der Seite --> senkrecht zur Bewegungsebenee
  • feststehende Kamera
  • Maßstabsaufnahme zu Beginn --> danach darf Kamera nicht mehr verändert werden
  • markieren der interessierenden Punkte am Sportler
• Primärinformationen
  • Bildkoordinaten --> x- und y- Koordinaten
  • Zeit zwsichen zwei Bildaufnahmen anhand der Frequenz

• Entwicklung der Sprungtechnik
• Entwicklung des Trainingsmaterials
• Entwicklung der Trainingsanalyse /- methode
• Landung
• Belag

• Hpcksprung
• Schersprung
• Rollsprung
• Straddle-Springer (Wälzer)
• Flopsprung (seit 1968)

• Hay-Technik: effektivste Variante um maximal Körperüberhöhung zu erzielen, dies fällt aber zu Lasten einer effektiven Absprunggestaltung (Körper kann nicht maximal in vertikale Richtung beschleunigt werden)

Vorteile:

• maximale Körperübehröhung in dieser Position möglich

Nachteile:

• geradliniger ANlauf
• Körper kann nicht maximal in vertikale Richtung beschleunigt werden
• Großteil der Absprungenergie muss in Vörwärtsrotation umgesetzt werden

Wälzer (Straddle)

Anlauf:

• geradlinig von Sprungneinseite aus
• großer Angriffwinkel (Körperrücklage)
• niedrige Anlaufgeschwindigkeit
• niedriger KSP

Absprung:

• lattennahem Bein
• hohe Stemmwirkung --> großer Verlust an horizontaler Geschwindigkeit
• gestrecktes Sprungbein --> KSP höher als bei Flop

Lattenüberquerung:

• frei von Drehimpulsen
• Rotation durch geeignete Folge von Teilkörperbewegungen

Flop

Anlauf:

• bogenförmig von Schwungbeinseite aus
• höhere Anlaufgeschwindigkeit

Absprung:

• mit lattenfernem Bein
• KSP wird abgesenkt durch Kurveninnenlage
• KSP- Umkehrpunkt weniger tief
• Drehimpuls in Längsachse

Lattenüberquerung:

• Verstärkung Drehimopuls durch diagonalen Schwungbeinansatz
• Rotation um Längsachse

Speedflop:

• maximal kinetische Energie
• v ist höher (8-9 m/s)
• kurze Stützzeit (0,1s)
• kein Absenken des KSP
• geringer Angriffswinkel
• weniger Schwungelemente
• hohe Schwungbeingeschwinidgkeit

Powerflop:

• Umlenkung durch Bremskraftsstoß
• v ist niedriger (6-7 M/s)
• längere Stützzeit (0.14s)

• Anlauf: kinetsiche Energie
• kinetische Energie aus Anlauf wird in Form von potentieller Energie in Stabbiegung gespeichert
• durch Stabstreckung wird potentielle Energie wieder in kinetische Energie umgewandelt und auf den Springer übertragen
• Kinetsiche Energie in Lageenergie
• Rotationsenergie wird bei Einstich-Absprung-Übergang aus kinetischer Energie auf den Springer übertragen

.

Aufgrund der Anfangshöhe liegt der optimale Abwurfwinkel bei ca. 40-41°

Optimaler Abflugwinkel hängt ab von:

• Abfluggeschwinidgkeit in horizonzale und in vertikale Richtung
• Abflugposition: Abflughöhe (z0) und Position beim Abwurf (x0)
• Optimierung des Verhältnis a & v
• persönliche/ individuelle Vorliebe --> man muss die Kugel treffen

O-Brian-Technik:

• erzielen hoher Horizontalgeschwindigkeit durch Angleitbewegung
• kontinuirlicher Beschleunigungsverlauf (Kugelbahn und Geschwindigkeitsverlauf)
• Verwringung zwsichen Schulter- und Hüftachse in Stoßauslage, um hohe Torsionsspannung für finale BEschleunigungsphase aufzubauen
• Nacheinander Beschleunigen von Knie, Hüfte, Schulter, Ellenbogen und Hand (wurfarmseite) --> erzeugt hohe Bogenspannung
• Summation der Teilimpulsen

Drehstoßtechnik

• langer Beschleunigungsweg, viel Zeit für Kraftwirkung auf die Kugel  ABER  drastische Reduktion der Kugelgeschwindigkeit beim Umstützen zur Stoßauslage --> kein konstanter Geschwindigkeitszuwachs
• Erzielen einer hohen Rotationsgeschwindigkeit, um eine hohe Tangentialgeschwindigkeit der Kugel und hohe Fliehkraftwirkung auf die Kugel zu bewirken
• höherer Lernaufwand und geringer Stabilität der technischen Ausführung im Vergelich der O'Brian Technik
• keine Bogenspannung wegen sehr kurzer Stützzeit
• Tosionsspannung durch Verwringung Hüfte und Schulter --> Umwandlung elastische in kinetsiche Energie

1. Luftwiderstand (Drag)

--> Diskus

Abhängig von:

• senkrecht zur Wurfrichtung auf Anströmungsfläche A
• Anströmungsgeschwinidgkeit v
• Widerstandsbeiwert des Fluggerätes Cw
• Luftdichte p
• Ursache: vorhandene Athmossphäre
• Wirkungsrichtung: entgegen der Wurfrichtung

2. Erdbeschleunigung/ Gewichtskraft

--> Kugel, Speer und Diskus

abhängig von

• wirkt in negative z-Richtung
• Ursache: Gravitation (Erdanziehungskraft)
• Wirkungsrichtung: senkrecht nach unten

3. Lift

--> Speer und Diskus

Abhängig von:

• dynamischer Auftrieb bei günstigem Anströmwinkel
• es kommt zur Verdichtung der Stromlinien unterhalb des Diskus, was zu einer Druckerhöhung unterhalb des Wurfgerätes und damit zu einer Kraftwirkung senkrecht nach oben führt
• Ursache: Über- und Unterdruck durch Stromlinien
• Wirkungsrichtung: senkrcht nach oben (in Kombi mit Drag --> Resultierende Kraft)

4. Vibrationseffekte

--> Speer

.

• Verdichtung der Stromlinien unterhalb des Diksus --> Überdruck --> senkrechter Lift nach oben
• Lift und Drag bedingen sich aber gegenseitig --> je höher der Anstellwinkel, desto höher der Drag
• bis circa 35° nimmt Lift zu, allerdings zu Lasten eines höheren Drags
• optimaler Anstellwinkel --> erfordert Kompromiss aus Lift und Drag --> circa 10°
• stabile Fluglage aufgrund hoher Rotationsenergie --> Bild 1--> Stromlinien können so geradlinig vorbeiströmen ohne Über- und Unterdruck zu erzeugen 
• geeigneter Anstellwinkel  und stabile Flugposition-> Bild 2 --> Überdruck unterhalb des Diskus entsteht --> Lift wirkt senkrecht nach oben --> geringer Drag
• zu hoher Astellwinkel --> Bild 3 --> Stromlinien können nicht mehr gleichmäßig am Diskus vorbeiströmen --> Turbolenzen entstehen --> kaum Lift und Drag

• Besonderheit: es gibt High-Spin und Low-Spin-Disken
  • High-Spin-Disken haben weniger Masse im Rand--> kleineres Massenträgheitsmoment --> rotieren schneller --> für Anfänger
  • ABER: es muss verhältnismäßig mehr Energie in die Rotation gesteckt werden --> zu Lasten einer hohen Abfluggeschwindigkeit gehen kann

• bei Schleuderwürfen gilt: Wurfgerät wird auf einer Kreisbahn mit relativ großem Radius durch einwirkende Drehmomente beschleunigt und schließlich losgelassen
• Rotationszentrum ist in der Regel nicht identisch mit der Längsache des Werfers --> der Radius kann alsp beträchlich von Länge des Armes/ Länge ds Armes und Hammerdrahtes abweichen
• rotierende Sytsem (Werfrer-Gerät) besitzt ein Massenträgheitsmoment J, das von den n rotierenden Teilmassen m abhängt -->  J = Summe von m * r^2
• D= Integral von M*dt --> ^L = D
• L= J*w 
• Vb= w* R --> Winkelgeschwindigkeit & Radius R = Bahngeschwindigkeit
• Loslassen:Vb= V ab --> muss maximal sein --> w muss maximal sein

Wie erfolgt der Antrieb?

• Erzielen hoher Drehmomente über einen (optima langen) Zeitraum, damit das Integral D des Drehmomentstoßes möglichst groß wird

Wie entsteht Drehgeschwindigkeit?

• durch das Drehen der Masse (Wurfgerät) um eine Rotationsache, die sich ändern kann

Wie kommt die Abfluggeschwindigkeit zu Stande?

• Abfluggeschwindigkeit = Bahngeschwindigkeit zum Zeiptunkt des Loslassen

Wodurch wird die Geschwindigkeit des Hammerkopfes limitiert?

• Hammerdrahtlänge --> r im Massenträgheitsmoment
• Konstitution des Werfers --> Armlänge --> r  im Massenträgheitsmoment
• Anschubkräfte des Durchbeins
• Fliehkräfte --> nehmen quadratisch mit der Drehgeschwindigkeit zu --> F flieh= m gerät * R+ w^2

.

• Bahnbeschleunigung ergibt sich aus dem Ableiten der Geschwindigkeit a= dv/dt
• Extremunkte von Geschwindigkeit --> Nullpunkte von Beschleunigung
• Wendestellen von Geschwindigkeit --> Extremstellen von Beschleunigung

• beim Speer ist der Mittelpunkt der Anströmfläche (Druckzentrum = Angriffspunkt der WIderstands- und Auftriebskräfte) nicht mit dem Massenschwerpunkt identisch
• dadurch entsehen Kippmomentte, die sich mit steigendem Angriffswinkel y erhöhen (Fda nach oben und Fg nach unten --> Kippmoment)
• beim Abwurf erhält SPeer oft einen Drehimpuls --> Anstellwinkel uu Beginn leicht erhöht 
• durch die entsehenden Kippmomenze senkt sich der Speer im letzten Drittel des Wurfes --> sticht mit Spitze in den Rasen

Wirkende Kräfte:

• Gewichtskraft Fg
  • wirkt senkrech nach unten
  • setzt am Schweropunkt des Speeres an
• Luftwiderstand Fw
  • wirkt in Richtung des Luftstromes
  • setzt am Druckzentrum des Speeres an
• Auftriebskraft Fda
  • wirkt senkrecht nach oben
  • setzt am Druckzentrum des Speeres an

1. Lichtschrankentore

• reißen eiens Lichtstrahles beim Durchfliegen beider Tore --> Schaltsignal am PC 
• Zeit zwsichen beiden Toren wird gemessen --> aus bekannten Abstand der beiden Tore kann die Abfluggeschwidigkeit mit dem Satz des Pythagoras berechnet werden
• Aber: Windanfällig und relativ aufwändig zum Aufbauen

2. Beschleunigungssensor

• Beschleunigungssensor wird mit Hilfe einer Abriss-Kabel-Verbindung  an der Wicklung des Speeres angebracht
• Daten werden über eine Verteilerbox am Gürtel des Werfers zu einem Messrechner übertragen
• Beschleunigungssensor fliegt dann beim Abwurf mit dem Speer mit
• Sicheres Verfahren, sofortiges Ergebnis am PC und Liefert auch Daten für die Technik (Wurfverzögerung etc.)

3. Videoanalyse

• mithilfe der 3D-Videoanalyse lassen sich sämtliche Parameter des Bewegungsablaufes erfassen
• (Aufnahme aus 2 Kameraperspektiven --> Umrechnung Bilddaten mit mathematischen Transformationsverfahren)
• Liefert exakte Ergebnisse und Daten zur Technikanalyse
• ABER: keine sofortigen Ergebnisse und aufwändig und teuer

• maximaler Beschleunigungsweg
• maximale Endgeschwindigkeit
• Verzögerung der Hauptbeschleunigung
• Optimierung der Abflug- und Anstellwinkel

• die BEschleunigungsphase kann mit Hilfe eines Beschleunigungssensors berechnet werden
• Abwurfgeschwindigkeit Vab= Integral von t0 bis te (a*dt+V0)
• V0= Anlaufgeschwindigkeit --> mit Hilfe von LAVEG (Weg-/ Geschwindigekitsmessung auf Basis der Lichtzeit) messen

Informationen über technische Qualität:

• Zuwachs der Geschwindigkeit beim Abwurf
• Wurfverzögerung ( sichtbar durch steilen Beschleunigungsanstieg nach dem Stemmen)
• Beschleunigungsmaximum (Spitze) liefert Hinweise über bessere Schnellkraft/ Maximalkraft
• größerer Hauptbeschnleunigungsanstieg
• größere Fläche unter der Kurve
• Abwurfverzögerung zum Stemmbeinaufsatz

• Relativmassen der Teilkörper ^Gi bezogen auf Gesamtmasse M& Massenschwerpunktkoordinaten Xi, Yi und Zi benötigt
• man liest Koordinaten der obigen teilkörper ab und berechnet die x/y-Koordinate des Schwerpunktes
• Xksp = Summe von Xi* ^Gi

• geometrische Konstruktion des Schwerpunktes von Mehrkörpersytsem beruht auf dem Zusammenhang, dass das GEsamtdrehmoment Null wird, wenn der Körper im Gesamtkörperschwerpunkt aufgehängt wird
• Drehmomentgleichgewicht liegt vor, wenn der Drehpunkt gleich dem Schwerpunkt ist M1=M2 <-> F1*r1 = F2=r2

• Berechnung des Massenträgheitsmoments funktioniert theoretisch über das Integral der Abstandsquadrate der Massenteil
• Summation einer überschaubaren Anzahl von  n Massenteilen 
• Teilmassenträgheitsmomente J [kg*m^2]= Produkt der Teilmassen ^mi* Quadrat des Abstandes ri von der Drehachse --> Summe der Teilmassenträgheitsmomente von allen n Teilkörpern

Satz von Steiner

• Drehungen um KSP-ferne Drehachsen : Gesamtmassenträgheitsmoment  setzt sich aus Summe des Massenträgheitsmoments bei der Rotation des Schwerpunkts um die zentrale Drehachse MR^2 und des Massenträgheitsmoments des Körper bei der Rotation um seinen KSP
• Jgesamt = M*R^2 + Jschwerpunkt

• Dremoment M = Kraft F * senkrecht verlaufenden Abstand R der Kraftwirkungslinie zum Drehpunkt --> M= F*r
• Winkelgeschwinidgkeit w: gibt an welcher WInkel in einer bestimmten Zeit überstrichen wurde 
• Winkelbeschleunigung = zeitliche Änderung der Winkelgeschwindigkeit eines sich drehenden Objektes  --> Ableitung der Winkelgeschwindigkeit
• zwischen Drehmoment M und WInkelbeschleunigung besteht bei starren Körpern mit dem Trägheitsmoment J die Beziehung : M= J*a
• Universell anwendbar : M=F*r*sin(a)

• um Drehmomente zu erzeugen muss der Kraftsstoß am aktuellen Drehpunkt vorbeigehen --> exzentrischen Kraftstößen
• Drehimpuls L= Massenträgheitsmoment J * Winkelgeschwindigkeit W
• Körper besitzt Drehimpuls, wenn er rotiert --> w ist NICHt 0
• ^L = Integral von ( M*dt) --> zur Erzeugung von Drehimpulsen müssen Drehmomente über einen gewissen Zeitraum wirken 

• Grundlage der Regulation der Drehgeschwindigkeit ist der Drehimpulserhaltungssatz --> wirken auf einen Körper keine äußeren Drehmomente, so bleibt sein Drehimpuls konstant M= 0 --> L =J*w = Konstant
• das MAssenträgheitsmoment J kann während freien FLug leicht verändert werden durch Verschiebung der Teilkörpermassen --> Beine werden angezogen --> Radius r wird kleiner --> J = m*r^2 --> J wird kleiner --> damit L= J*w konstant bleibt, wird w größer

asymetrische Verlagerung der Teilmassen

• Drehimpuls-Vektor kann sich aus verschiednene Teildrehimpulsen zusammensetzen
• asymetrische Verlagerung von Teilmassen --> Haupträgheitsachsen des Körper gekippt
• im Gegenzug orientiert sich der Vektor der Drehgeschwindigkeit neu --> drehender Körper bekommt Rotationskomponente um Längs- und Breitenachse
• resultierende Drehimpulsvektor ändert sich nicht Aber seine Teilkomponenten

Pseudorotationen

• Pseudorotationen= Reihe von Teildrehungen um verschiednene Rotationsachsen von mehrgliederigen System
• die Teildrehimpulse heben sich teilweise auf, sodass der Gesamtdrehimpuls stets erhalten bleibt
• Bsp: Katze landet immer auf den Beinen

Fazit

In der Praxis der akrobatischen Sportarten werden für die Verlagerung der Drehachsen bei Flugelementen beide Strategien genutzt

1. Asymetrische Verlagerung der Teilmassen: 

- durch asymetrische Verlagerung von Teilmassen werden Hauptträgheitsachsen des Körpers gekippt 

- Vektor der Drehgewschwinidgkeit neu orientiert --> Rotationskomponente um Längs- und Breitenachse

- resultierende Drehimpulsvektor ändert sich nicht

2. Pseudorotationen

-  Reighe von Teildrehungen um verschiedene Rotationsachsen von mehrgliedrigen Sytem in geeigneter Abfolge

- Drehimpulse heben sich auf --> GEsamtdrehimpuls bleibt erhalten

3. Drehmomenterzeugung beim Absprung 

- Arme rotieren --> stoppen --> Drehimpulsübertragung auf den Körper

Pseudorotationen

- Reihe von Teildrehungen um verschiedene Rotationsachsen von mehrgliedrigen System

- Katze rotiert zunächst die Vorderbein --->  J Unterkörper sinkt, Geschwindigkeit w Unterkörper steigt <-> J Oberkörper steigt und Geschwindigkeit w sinkt

- danach Rotation der Hinterbeine -->  J Unterkörper steigt und Geschwindigkeit w sinkt <-> J Oberkörper sinkt und Geschwindigkeit w Oberkörper steigt

M1= F1*r1= 1000 N * 0,05 m = 50 Nm

M2= F2*r2= 800 N *0,1 m = 80 Nm

^L = Integral von M*dt= 50 Nm * 0,2 s + 80 Nm* 0,2 s= 26 Nms

Drehmomentstoß Integral von M = ^L =60 Nms

L= J*w --> w= L/ J =60/10= 6 [rad]

6/6,28 = 1 Umdrehung pro Sekunde

Antwort: der Springer kann in 1,5 s etwa 1 1/2 Umdrehungen schaffen

Energiefluss

Ausgangsposition

• stehen in Höhe h(start)
• h(0) = Bodenhöhe

Zwischenposition

• Tuchberührung ( h=h(tuch); x=0)
• tiefster Punkt (h=h(min) ; x=x(max))
• Abheben vom Tuch (h=h(tuch); x=0)

Endposition

• Gipfelhöhe h(start)

siehe Bild

• ständiger Wandel zwischen den Energieformen
• Summe der Energieformen bleibt gleich

Warum springt er höher?

• er arbeitet am Tuch --> Kniebeugen -> Abdrücken
• dadurch wird Tuch weiter gedehnt -> höhere Federenergie und der KSP durch die Beinstreckung am Umkehrpunkt erhöht
• Unterstützung durch Armbewegung, diese übertragen einen Impuls beim Abbremsen des Armschwungs auf den Gesamtkörper

• beim Pendeln am Reck erfolgt eine Energieumwandlung zwischen reiner Lageenergie an den Umkehrpunkten und kinetischer Energie ( Translation und Rotation) im unteren Durchgangspunkt
• Schwungamplitude vergrößern:
  • durch Hüftaufzug bis kurz vor Sturzhang verkürzen des Pendels bei Vorschwung --> dann Unterschwung
  • Verkürzung des Abstandes des KSP con Drehpunkt
  • anschließende Pendelverlängerung im Umkehrpunkt -->KSP entfernt sich von Drehachse
• Energiezufuhr durch Verrichtung von Arbeit

• mechanisch betrachten werden Umschwungbewegungen aus dem HAng, aus dem Stütz und bei der Riesenfelge aus dem Handstand durch Drehmomente initiiert
• dies erfolgt durch Verlagerung des KSP  aus der Lotrechten der Reckstange (Drehzentrum)
• anschließend erfolgt rotationsantrieb durch die Schwerkraft, die gewissen Abstand vom Drehpunkt zur Wirkung kommt und Drehmomente erzeugt

Skizze fehlt

• bei Kippbewegungen wird ausgehend von einer Kippposition durch zügiges Strecken im Hüftgelenk und abruptes Abbremsen der Beine ein Drehimpuls und ein translatorischer Impus von den Beinen auf den Gesamtkörper übertragen --> Kippen der Körperachse und verschieben des KSP
• Drei Prozesse, die das Aufrichten des Oberkörpers und der Schub nach oben in den Stütz unterstützt
  • Vorbereitungsphase: Vorschwumg mit gestreckten Körper (1)
  • vorderer Umkehrpunkt: Hüftgelenk gebeugt
  • Abbremsen der Beinde nach der Hüftbeugung beschleunigt vor allem den Rückschwung
  • synchron  mit Schließen des Arm-Rumpf-Winkels --> zügiges Strecken im Hüftgelenk
  • abruptes Abbremsen der Beinstreckung (Kippstoß) --> bewirkt Übertragung con Drehimpulsen auf dem Rumpf

ruhenden Schwimmer:

• Schwerkraft
  • Ursache: Gravitation/ Schwerkraft
  • Angriffpunkt: am KSP
  • Wirkungsrichtung: senkrecht nach unten
• Statischer AUftrieb
  • Ursache: Unterschiede in der Dichte des Wassers & Körpers
  • Angriffspunkt: am Volumenmittelpunkt (VMP)
  • Wirkunsgrichtung: senkrecht nach oben

Fortbewegenden Schwimmer:

• Formwiderstand= Strömungswiderstand
  • wirkt in Strömungsrichtung des Wasser --> entgegen Bewegungsrichtung des Schwimmers
  • Fw= 1(2 Cw*p*A*v^2
• Oberflächenwiderstand
  • vorbeiströmende Wasser bewirkt an der Oberfläche des Schwimmers einen Widerstand
  • Widerstandsbeiwert Cw --> in Formel enthalten
• Dynamischer Auftrieb
  • durch schräg zur Stömung stehende Anströmflächen entstehen Druck unterschiede an der Unter- und Oberseite des Körpers -> Kraftwirkung (Lift) --> senkrecht zur Anströmrichtung
  • hängt ab von Anströmfläche A, Wasserdichte p, Anströmgeschwindigkeit v und Auftriebskoeffizienten Ca
  • Fa= 1/2 * A* Ca*p*v^2
• Vortriebskräfte
  • durch Armzug, Beinschlag etc. und durch Nutzung der Wasserströmung erzeugt werden
  • wichtigsten Komponente der am Schwimmer angreifenden Kräfte

Drehmomente

• Entsteheung durch gegenläufige Wirkung von Schwerkraft und statischer Auftriebskraft--> bis zum Erreichen eines stabilen Gleichgewichts

• Schwimmgeschwindigkeit beibehalten: Fantrieb= Fwiderstand
• Schwimmgeschwindigkeit erhöhen: Fantrieb > F widerstand

Aus Ruhe in Bewegung setzen

•  Actio= Reactio: 3. Newtonsche Axiom ist Basisprinzip --> Schwimmer bringt Kräfte  auf das Wasser--> es wirken identische Kräfte auf den Schwimmer aber in entgegengesetzter Richtung auf den Schwimmer
• Kraftstoß umd Impulsänderung: Schwimmer überträgt eien Impuls auf das Wasser^i = m (schwimemr) * ^v(schwimmer)
  • dieser Impuls wirkt auch in gleicher Weise auf den Schwimmer
  • Bildliche Vorstellung: hinter den Antriebsflächen liegt ein Wasserpaket mit der Masse m(wasser), dass durch eine Zug- oder Druckbewegung der Antriebsfläche beschleunigt wird --> Geschwindigkeitsänderung ^v(wasser) --> die so erzeugte Impulsänderung ^i (wasser) trifft den Schwimmer in entgegengestzer Richtung und beschleunigt ihn
  • Einschränkungen: nur die in Schwimmrichtung wirkenden Impulsänderungen sind von effektivem Nutzen; nur die ÄNDERUNG des Wasserimpulses geht in die Beschleunigungsbilanz ein; beschleunigte Wasser masse hat KEIN konstantes Volumen --> Turbulenzen an und um die Antriebsfläche
• Drag und Lift: 
  • Flächen, die schräg zur Anströmrichtung des Wasser gestellt sind --> erzeugen Drag (Widerstand) und Lift (Auftrieb)
  • Lifteffekte bzw. die Resultierende aus Drag und Lift, können ebenfalls als Vortrieb genutzt werden
• Vortexeffekte
  • ​​​​​​​​​​​​​​Antrieb durch die Übertragung von Impulsen aus turbulenten Wassermassen und den damit verbundenen Druck- und Sogwirkungen --> Vortex-Effekte
  • Bsp: bei Delphin-Kicks entstehen hinter dem Schwimmer eins o genannter Nachlauf, der unter günstiugen Bedigungen Schubkräfte auf den Schwimmer verursacht

Drag

• Formwiderstand der in Anströmrichtung wirkt
• Frag an den Angriffflächen sollte maximiert werden, sonst natürlich minimiert werden
• wirkt an Mittelpunkt der Anströmfläche des betrachteten Körperteils

Lift

• aufgrund der Druckunterschiede bei schräg angeströmten Flächen kommt es zu einer Sogwirkung, die senkrecht zur Anströmrichtung wirkt
• greift am Mittelpunkt der Anströmfläche des betrachteten Körperteils an

Beispiel 1

• siehe oberes Bild
• Handfläche befindet sich beim Brustzug in diese STellung
• es wirken Drag Fw und Lift Fa --> Resultierende Fr liefert einen Vorwärtsschub

Beispiel 2

• siehe unteres Bild
• beim Kraulbeisnchlag resultieren Antriebskräfte überwiegend aus Lift
•  

.

• Drag und Lift treten immer zusammen auf
• bei der Aufwärtsbewegung ergibt sich der WIderstand entgegen gesetzt der aktuellen Bewegungsrichtung des Beines --> Lift senkrecht zum Drag
• diese beiden Lräfte werden in einer >Resultierenden zusammengefasst --> horizontale Anteil dient als Antriebskraft

Grundprinzip: Actio= Reactio

1. Drag

2. Lift

3. Vortexeffekte

Gesamteinfluss und Bedeutung für die Technikvermittlung

• größten Einfluss auf den Vortrieb nimmt die Beschleunigung ruhender Wassermassen
• das Antriebskonzept kann auch in der Schule bildlich erklärt werden --> große Bedeutung bei der Technikvermittlung sowohl im Schul- und Leistungssport
• Drag und Lift besitzen v.a. anden Handflächen einen eher geringen Anteil an der Fortbewegung
• Vortrieb der Kraulbeine aber auf Lift zurückzuführen
• Vortexeffekte --> kompliziertes Erklärungsmodell --> positive Einfluss dieser Effekte ist umstritten

• Antriebe durch die Übertragung von Impulsen aus turbulenten Wassermassen und den damit verbundenen Druck- und SOgwirkungem

Beispiele

• Zugbewegung der Handfläche durch das Wasser --> dabei entstehen infolge von Druckunterschieden an der Handvorder- und rückseite ebenfalls turbulente Strömungen  --> Sog-Effekte = Vortex-Zöpfe7
• durch Körperwellen (Undulation) können systematisch turbulente Strömungen erzeugt werden, die den Vortrieb unterstützen --> rotierende Wasserwalzen imNaachtrieb unterstützen den Vortrieb

1. Maximierung der Antriebskräfte

• BEschleunigung ruhender Wassermassen --> für Impulsänderung (scih bereits bewegende Wassermassen können keine so hohe GEwschwindigkeitsänderung erfassen)
• möglichst langer Zugweg (Schaufelkettenprinzip und Schlüssellochbewegung)
• möglichst senkrecht zur Bewegungsrichtung ziehen
• Pseudoflächen bilden --> Spreizen der Finger für größere Antriebsfläche durch Verwirbelungen zwischen den Fingern

2. Minimierung der Widerstandskräfte

• Minimierung der Formwiderstände
• strömungsgünstige Wasserposition
• Minimierung OPberflächenwiderstand

• im Leistungssport werden Schwimmkanäle zur Bewegungsanalyse und zur Messung physiologischer Parameter beim Schwimmen genutzt 
• Schwimmkanal besteht aus einem mindestens 5 meter langen Becken, einem Wassermumlauf, der durch Turbinen unter den Schwimmbecken geregelt wird
• Strömungsgeschwinidgkeit und damit die Trainingsintensität kann individuell geregelt werden
• Vorteil
  • exakte Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit
  • standardisierte Belastungssteuerung
  • stationäre Position des Schwimmers ermöglich beste Videokinematik
  • leistungsphysiologische Parameter können auch erfasst werden
• Nachteile
  • teuer und aufwändig im Bau und Unterhalt
  • meistens nur ein Schwimmer kann trainieren

! Ein Schwimmzyklus ist durch Vortiebs- und rückholsphasen gekennzeichnet --> über mehrer Zyklen hinweg ergibt sich eine Durchschnittsgeschwindigkeit

Brustschwimmen:

• Ausgangspunkt: nahezu gestreckte Körperlage vor Beginn des Armzugs
• Einsetzen beidarmiger Armzug --> Vortriebskräfte werden entwickelt --> Anheben der GEschwindigkeit über den Durchschnitt
• Rückholphase von Arme und Beine geschieht unter Wasser --> hohe Frontalwiderstände --> Geschwindigkeit nimmt stark ab
• anschließender Beinstoß führt wieder zu Vortrieb auf die mittlere Durchschnittsgeschwindigkeit

Kraulschwimmen

• ein Vergleich zum Brustschwimmen zeigt, dass die Geschwindigkeitsdifferenzen wesentlich geringer sind, da ein Arm permanent für Vortrieb sorgt
• die Rückholbewegung des anderen Arms findet außerhalb des Wassers statt --> kein nennenswerter Widerstand
• Beine sorgen ebenfalls für kontinuierlichen Vortrieb, ohne dabei den Formwidertsand stark zu erhöhen

Zwei Kategorien von Fehlernbildern

• mangelnde Effizienz der Vortriebsentwicklung
• unnötig hohe Widerstandskräfte entgegen der Schwimmrichtung

Kraul:

• schlechte Wasserlage durch falschen Beinschlag -->größerer Widerstand
• zu starkes Drehen des körpers beim Einatmen --> es entstehen Drehmomente

Brust

• Anziehend er Bein unter die Hüfte --> Erhöhung Frontalwiderstandes
• Scherbeinschlag --> mangelnder Vortrieb

Delphin

• Schlusskick an falscher Stelle --> ineffizienter Antrieb 
• schlechte Körperwelle --> Erhöhung des Formwiderstandes
• ineffizienter Beinschlag

Rücken

• Absinken der Hüfte/ Beine --> Erhöhung des Widerstandes -_> Flächenvergrößerung
• kein Drehen des Körpers beim Armzug --> Erhöhung des Widerstandes & kein maximaler Weg des Armzuges

• Gewichtskraft Fg unterteilt such auf geneigtem Untergrund in eine parallel zum Hang wirkende Hangabtriebskraft Fh und die senkrecht zur Auflagefläche wirkende Normalkraft Fn
• steigender Hang: Fh wächst auf Kosten von Fn
• Fh ist für die Beschleunigung des Skiläufers verantwortlich
• Fn hat Einfluss auf Reibungsverhältniss zwischen Schnee und Skilauffläche

Laufwiderstand hängt vom Schneewiderstand und dem Reibungswiderstand

Reibungswiderstand

1. Belagsmaterial

2. Schliff des Skies

3. Wachse ( harte--> tiefe Temperaturen, weiche --> warme Temperaturen)

• Fh= Hangabtriebskraft
• Fq= Querkraft
• Fv= Vortriebskraft

• in der Falllinie erfährt der Skiläufer die höchste Geschwindigkeit , da die gesamte Hangabtriebskraft in Fahrtrichtung beschleunigungswirksam ist
• weicht er von der Falllinie ab, wirkt nur noch ein Teil der Hangabtriebskraft beschleunigend, übrige Teil geaht al Zwangskraft verloren --> Querkraft Fg
• Wenn der Skifahrer die Querkräfte nicht durch Aufkanten kompensiert, führen sie zum rutschen

• bei Kurvenfahrten ergeben sich Fliehkräfte, die am KSP des Skiläufers ansetzen --> sind abhängig von Masse des Skiläufers, vom Kurvenradius r und der Fahrtgeschwindigkeit Vt
• F (Flieh) = m*r*w^2 = m* (Vt^2/r) 
• um die Fliehkräfte zu kompensieren, legt sich der SKiläufer in die Kurve --> zwei Wirkungen
  • durch die Innenlage wird der KSP abgesenkt --> Wikrungshebel der Fliehkraft reduziert
  • KSP entfernt sich weiter vom Lot des Kipppunktes zum Kurveninnern --> dadurch ergen sich durch die Schwerkraft hervorgehobenen Drehmomente, die den Fliehkraftmomenten entegen wirken

• Fliehkräfte müssen durch Radialkräfte Frad kompensiert werden
• Kurveninnenneigung muss den wirkenden Fliehkräften angepasst werden, sodass die Schwerkreaftmomente bei stabiler Kurvenfahrt immer etwas den Kippmomenten entspricht
• die Bedingungen sind also: Mg= Mf --> Drehmoment durch Schwerkraft = Drehmment durch Fliehkraft

Kompensationsmöglichkeiten: 

• in die Kurve fallen --> Mg> Mf --> Aufrichten --> KSP erhöhen --> Fliehkräfte werden erhöht
• droht aus der Kurve  zu Kippen --> in die Hocke --> KSP senken --> Fliehkräfte werden gesenkt

Strategie für welliges Gelände

• KSP wird in vertikaler Richtung immer so verlagert, dass seine  Bahn im Vergleich zum Boden eine geringer Krümmung aufweist
• durch die Erhöhung des Bahnradius verringert sich die Fliehkraftwirkung bei gleicher Fahrgeschwindigkeit
• geübte Skiläufer beugt seine Beine über dem Buckel und streckt die Beine in der Hohle

Strategie bei langen Hohlradien

• bei großen Hohlen ist es sinnvoll, den KSP langsam während der Kompressionsphase abzusenken (mit-gehen)
• infolge der exzentrischen Kontraktion der Beinstrecker können Fliehkräfte größere Kräfte entgegengebracht werden 

Klassischen Diagonaltechnik

• Beinantrieb
  • durch vertikale Belastung des Abdruckskis erfolgt eine Verzahnung der Wachszone mit dem Schnee -> Ski rutschfest mit dem Boden verbunden
  • Kombination vonn horizontalen Schub (Standbeindruck) und Impulsübertragung vom Schwungbei auf SKiläufer führt zum Vortieb
• Armantrieb
  • der Stockeinsatz erfolgt wechselseitig diagonal zum Beinabdruck

Skatingtechnik

• Beinabdruck
  • Abdruck erfolgt von der Innenkante des quer zur Laufrichtung angestellten Abdruckskis
  • durch das Abbremsen des Gleitbeinschwungs erfolgt eine Impulsübertragung vom Gleitbein mit Ski auf den Gesamtkörper
• Armantrieb
  • Doppelstockeinsatz --> auf jden zweiten Beinstoß mit leicht versetzten Abdruckpunkten oder mit fast parallelem Abruck

klassische Diagonaltechnik

Vorteil

• Gleitphase zur Kraftentwicklung
• Arm und Beindruck erfolgen in Laufrichtung -> KSP-Bahn verläuft auf Idealbahn

Nachteil

• Durck nach unten --> Rückstoßflächen auf dem Boden 
• Rückstoßfläche nicht belastbar  --> nur eingeschränkter Vortrieb
• Abdruck von ruhendem SKi
• Einzelstockeinsatz doppelt so oft

Skatingtechnik

Vorteile

• Abdruck von der Kante --> belastbare Verbindung --> guter Vortrieb
• Beinabdruck vom laufenden Ski (in der Gleitphase)
• Doppelstockeinsatz --> mehr Vortrieb

Nachteil

• schräge Gleitphase --> 1/3 bis 1/2 in Fahrtrichtung --> große Anteile der Kraftrichtungsvektoren wirken quer zur Laufrichtung --> nicht vortriebswirksam
• KSP-Bahn verläuft auf Schlangenlinie

-> höhere Laufgeschwindigkeit bei der SKatingtechnik durch sehr hohen Abdruckkräfte vom laufenden SKi  und dem zusätzlichen Oberkörpereinsatz

• Absenken entlastet zunächst den SKi --> Abwärtsbewegung muss aber abgrebremst werden, hier ist die Auflagekraft dann höher als die Gewichtskraft
• beim hochgehen wird die Aufwärtsbewegungbeschleunigt --> hähere Belastung--> im zeiten Teil nimmt der Beindruck ab um Aufwärtbewegung ausklingen zu lassen

• beim Pflug in der Fallllinie wird die Geschwindigkeit durch den SKiwinkel und den Kantwinkel reguliert
• die Richtung des belasteten Ski-Beines hat beim Flugbogen Priorität --> durch diePflugstellung bestimmt der innere Kantenbogen des belasteten Beines die Drehrichtung --> belastete Bein fährt somit den äußeren Bogen --> nicht belastetet Bein (bogeninnen) ist entlastet und dreht mit
• um eine Kurve in eine andere RIchtung zu fahren, muss eine Gewichtsverlagerung auf das andere Bein erfolgen
• unterstützender Mechanismus ist die Hoch-Tief-Bewegung, da in der Hochentlastung der Ski wesentlich leichter dreht
• ! umso größer der Öffnungswinkel umso kleiner ist v

• Öffnungswinkel wird immer weiter reduziert --> parallele Skiführung erreicht --> als Gegenleistung zu dem nun fehlenden Rotationsantrieb müssen andere Wege zur Unterstützung der Rotation her
• Kurvenunterstützung durch kanten --> infolge der Ski-Taillierung un d der Biegelinie fährt der Ski beim Aufkanten um die Kurve
• Gegendrehen von Oberkörper und Unterkörper --> aufgrund des Drehimpulserhaltungssatz werden SKi durch das Gegendrehen initial in die neue Richtung gebracht
• weiterdrehen beim Seitrutschen infolge von Drehmomenten durch dezentrale Kraftwirkung auf den Ski -> Bindung ist in Bezug zu dem Skischwerpunkt nach hinten versetzt

• Carving-Ski sind taillierte SKi, die beim Kanten automatische ien Kurve fahren, deren krümmung vom Kantenradius und vom Aufkantwinkel abhängig ist
• Eckpunkte
  • eindrehen der Knie zum Kurveninnern durch das Aufkanten --> damit wird die Richtungsänderung initialisiert
  • Kurvensteuerung durch Kantwinkel und Biegelinie
  • Einnahme der C-Haltung (Unter- und Oberkörper bilden eine Sichel)
  • durch flache Anstellung des äußeren Unterschenkels ergibt sich ein größerer Aufkantwinkel des Außenbeines --> Kurvensteuerung erfolgt über Außenski
• Einflussfaktoren
  • Taillenradius der SKi
  • Aufkantwinkel
  • Biegelinie

1. Luftwiderstand:

• Fw = 1/2 * A* cw* p* v^2
• entgegen der Anströmrichtung

2. Magnus-Kräfte --> durch Ballrotationen entsehende Druckunterschiede

• in Abhängigkeit von der Rotationsebene kann die Magnus-Kraft Auftriebs-, Abtriebseffekte oder seitliche Bewegungen hervorrufen
• immer senkrecht zur momentanen Störmungsrichtung der Luft

3. Gewichtskraft:

• Erdanziehungskraft 

• Magnuskräfte treten bei rotierenden Bällen während der Flugphase auf
• infolge der Ballrotation ergeben sich mit Zusammenwirken mit der entgegenkommenden Luftströmung Druckunterschiede am Ball --> Ablenkung von der physikalischen Flugbahn
• Bedingung: Ball in Rotation & Strömungseffekte durch die Luft

Beispiel: Ballrotation nach vorne

• Strömung von rechts nach links 
• Vorwärtsrotation des Balles -->Ball reißt Luftpartikel in Drehrichtung mit --> Überdruck oberhalb des Balles & Unterdruck unterhalb des Balles --> unten höhere Strömungsgeschwindigkeit
• Magnuskraft Fm wirkt senkrecht zur Anströmrichtung

• Größe und Gewicht
• Massenträgheitsmoment bzgl. der ROtation um den Griffpunkt
• Kopffläche
• Härte bzw. Resonanzfrequenz des Rahmens
• Elastizität der Bespannung
• Härte der Bespannung
• Dämpfungseigenschaften

COP ( Center of Percussion)

• Treffpunkt, bei dem nur Drehmomente aber keine Kräfte auf das Griffgelenk wirken

NODE 

• Schwingungsknoten der ersten Grundschwingung --> kaum Vibration spürbar

Sweetspots = COP und NODE

• Treffpunkt mit der geringsten Rückwirkung auf den Schlägergriff

Dead Spot:

• Trefffeld zum Erzielen maximaler Ballgeschwindigkeit

Best Bounce:

• Trefffeld mit bester Rücksprungwirkung

• Schwerpunkt von Tennisschläger unterhalb des Schlägerkopfes/ untere Kante des Kopfrahmens

a.) 

• Treffpunkt oberhalb des COP --> Drehpunkt zwiscchen Handgelenk und Schlägerschwerpunkt
• Zugkräfte auf die Griffhand

b.)

• Treffpunkt des COP --> Drehpunkt unter den Griff außerhalb des Schlägers
• Schubkräfte auf das Handgelenk

c.) 

• Treffpunkt genau im COP --> Drehpunkt mit der Drehachse des Handgelenks identisch 
• keine Kräfte wirken, sondern nur Drehmomente

• beim Zusammentreffen von Ball und Schläger treten auch Vibrationskräfte auf
• erste Grundschwingung hat die niedrigste Frequenz --> große Amplitude --> hinterlässt gößte Kraftwirkung auf den Spieler
• trifft der Ball auf die Node --> Grundschwingung so gut wie nicht angeregt--> Node= Sweetspots mit geringster Rückwirkung auf den Spieler

Holzschläger

• niedrigster Resonanzfrquenz
• geringe Dämpfungswerte
• große Vibrationseffekte auch nahe Sweetspots

Aluminium

• gute Dämpfungseigenschaften --> rasche Reduktion der Schwingungsamplituden
• kaum Vibration nahe der Sweetspots

Carbon

• höchste Resonanzfrequenz -->geringe Maximalamplituden
• kaum Vibration nahe der Sweetspots
• hohe Eigenfrequenz --> weniger Energieverluste beim Ballschlagen

.

.

.

• Schlägerhärte wirkt sich positiv auf das direkte Rücksprungverhalten des Balles aus --> je härter der Schläger --> desto weniger Energie durch Deformation verloren
• Härte der Bespannung keinen nennenswerten Einfluss auf die Ballrotationsgeschwinidgkeit 
• für Ballrotation ist Bewegungsrichtung und Neigung des Schlägers ausschlaggebend

Grundschlag

• aktive BEschleunigung des Schlägerkopfes in Ballkontaktphase --> Schlägerbeschleunigung nur im 1. Teil der Schlagphase
• Schlägerachse bei Ballkontakt möglichst senkrecht
• Position vor Schlag einnehmen
• nahe der Grundlinie
• Schläger in Schlagphase leicht nach vorn oben geführt
• Kopfebene senkrecht zur Schlagrichtung

Topspin

• Schläger zügig von unten nach vorn-oben führen
• Oberschnitt beim Treffen durch Neigung beeinflusst

Slice

• Schlägerführung von oben nach vorn-unten
• Winkel des Schlägerkopfes offen
• keine hohen Geschwindigkeiten möglich
• fliegen lang, schwer zu berechnendes Rücksprumgverhalten

Stop

• geringe Schlägergeschwindigkeit beim Ballkontakt
• Ball tropft von Schläger ab
• nutzen großer Dämpfwirkungen eines Schlägers in der Hand

• gezieltes Nacheinander Beschleunigung von Hüfte, Schulter und Ellegbogen --> im Schlagarm wird hohe exzentrische Muskelspannung aufgebaut --> entläd isch in hoher Beschleunigung des Handgelenks
• Hauptbeschleunigung des Schlägers: Beschleunigung von Unterarm und Hand ( Stop and Go Prinzip)
• Geschwindigkeitszuwachs durch drei Effekte
  • Beschleunigung Hand
  • Hebelwirkung des Schlägers
  • Drehmoment im HAndgelenk --> Schläger erhält Drehbeschleunigung --> erheblichen Geschwindigkeitsgewinn des Schlägerkopfs relativ zum Griff
  • (zusätzlich: Impulsübertragung durch relativ hohe Schlägermasse im Vergleich zur Ballmasse --> Ball erhält hohen Geschwindigkeitsanteil)

Handball

Zielstellung:

• Tor erzielen
• Zeitminimierung für Wurfaktion --> Gegner sollte nicht reagieren
• Optimierung der Wurfbahn

Wurfstrategie

• weniger Bogenspannung
• Beschleunigungsweg oft verkürzt --> Aktionszeit dafür reduziert
• Tendenz im Beschleunigungsverlauf anders
• maximale Startbeschleunigung --> geringe Wurfverzögerung
• Teil des Potentials für Abwurfgeschwindigkeit oft ungenutzt

Leichtathletik --> Speerwurf

Zielstellung

• maximale Weite --> max. Abwurfgeschwindigkeiten mit opt. Abwurfwinkel und Ausnutzung der verfügbaren aerodynamischen Eigenschaften des Wurfgerätes

Wurfstrategie

• Abwurf nahe Abwurflinie
• Maximierung des Hauptbeschleunigungsweges durch max. Wurfarmstreckung und Körperrücklage in Wurfauslage
• opt. Anlaufgeschwindigkeit
• max. Bogenspannung und Torsionsspannung in 1. teil der Abwurfphase
• sukzessive Beschleunigung Hüfte, Schulter, Ellenbogen und Hand mit Gerät

...

Berechnung der Abfluggeschwindigkeit

• Kraft-Zeit-Verlauf --> Integration -> Geschwindigkeitsänderung im betrachteten Zeitabschnitt
• ^Vz= 1/m * Integral von (Fz-Fg)*dt ABER --> Angriffschlag nicht aus ruhenden Starposition

1. Möglichkeit

• Integration von Stützbeginn bis zum Abflug und addieren der Anfangsgeschwindigkeit
• Vz-ab = 1/m * Integral von t-auf bis t-ab (Fz-Fg)*dt+ Vz-auf
• man benötigt die Aufsatzgeschwindigkeit

2. Möglichkeit

• Integrieren des Zeitabschnitt vom unteren Umkehrounkt bis zum Abflug --> entspricht reinen Beschleunigungskraftstoß
•  Vz-ab = 1/m * Integral von t-umkehr bis t-ab (Fz-Fg)*dt
• benötigt Information über Zeitpunkt der unteren Bewegungsumkehr 

• Überstreckung des Körpers in der Ausholphase --> Bogenspannung
• entgegengerichtete Rotation von Oberkörper mit Shlagarm und Unterkörper
• durch Klappmesserbewegung kann Geschwindigkeit der Schlaghand erhöht werden
• Impulsübertragung von Hand auf Ball in kurzer Zeit --> starker Impuls

Aufschlag von unten

• Ball fliegt von tiefster Position ab --> steiler Landewinkel
• großes Spektrum von Abfluggeschwindigkeit und Abflugwinkel
• Anfängertechnik

Tennisaufschlag

• höhere Abflugposition
• größere v möglich
• Abflugwinkel immernoch nach oben gerichtet
• Vorwärtsdrall durch Abklappen der Schlaghand

Flatteraufschlag

• Abflughöhe gleich wie beim Tennisaufschlag
• Ball zentral mit  hoher v getroffen
• HAndgelenk ist fixiert --> Ball kriegt keine Rotation
• durch fehlenden Drall --> Instabile Flugkurve
• Flatterverstärkt steigt mit zunehmender v

Sprungaufschlag

• hoher Abflugpunkt
• Startposition über Netzkante --> Abfluwinkel nach unten
• sehr hohe v möglich
• mit Vorärtsrotation
• technisch anspruchsvoll

• Ball muss durch die in seine Abflugrichtung projizierte Ringebene passen

Flache Flugkurve

• Vorteil: geringe Abwurfgeschwindigkeit notwendig
• Nachteil: kleiner Abwurfwinkel --> kleiner Auftreffwinkel; geringer Spielraum

Steile Flugkurve:

• Vorteil: höhere Trefferwahrscheinlichkeit; weniger Präzison durch Spielraum
• Nachteil: höhere Abwurfgeschwindigket nötig

• in der Praxis ist der genutzte Olatz bei einem Wurf ziemlich klein
• bei hohen Abwurfgeschwindigkeiten für hohe Abwurfwinkel und hohe FLukurven meisten fehlende Präzision
• gewisse Fehlertoleranzen einräumen, um Trefferwahrscheinlichkeit zu gewährleisten

1. Spielbeobachtung /Life-Scouting/ Videoanalyse

• zählen gewonnener Zweikämpfem erzielte Punkte, Anzahl Ballkontakte, Fehlpässe
• feststellabr durch Methoden der Spielbeobachtung und Spielbewertung --> synchron zum Spiel oder per Videoanalyse

2. Erfassen von Laufwegen, Aufenthalts- und Aktionsräumen

• früher mit Videoaufzeichnung
• heute druch Koordinatenordnung über Sateliten oder GPS mit Hilfe 200 g schwerem Gerät an Spieler