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Was ist Biomechanik? Nenne die Mutterwissenschaften und deren inhaltliche Beiträge zur interdisziplinären Biomechanik.
Betrachtung von Ursachen und Erscheinungsformen menschlicher Bewegungen unter Berücksichtigung der biologischen Gegebenheiten
Mutterwissenschaften:
- Mechanik: grundgesetzte der klassischen Mechanik ; Materialeigenschaften/Kontinuumsmechanik (z.B. von Geweben)
- Ingenieurwissenschaften/Mathematik/Informatik: Entwicklung und Anwendung mathematischer Tool; Entwicklung und Anwendung biomechanischer Messverfahren; Aufbau von Modellen des Bewegungsapparats; Implementierung von Rechenalgorithmen für Simulationsrechnungen
- Anatomie: Bau und Funktion der Bestandteike des aktiven und passiven Bewegungsapparats; Zusammenwirken der Teile des muskelsystems
- Physiologie: Mechanismen der Muskelkontraktion; Energiestoffwechsel; Steuerung und Regelung menschlicher Bewegungen
Definiere Sportbiomechanik. Welche Zielfelder hat diese Fach? Die Biomechanik der Sportarten ist ein Teilbereich der Sportbiomechanik. Welche Themen werden hier bearbeitet?
Die Sportbiomechanik widmet sich der Betrachtung von Ursachen und Erscheinungsformen menschlicher Bewegungen unter Berücksichtung der biologischen Gegebenheiten.
Zielfelder:
- Leistungsbiomechanik: Technikanalyse, -steuerung und -optmierung; Analyse konditioneller Fähigkeitem und Steuerung ihrer Entwicklung
- Anthropometrische Biomechanik: Eignungsdiagnose, Leistungsdiagnose
- Präventive Biomechanik: Belastungsanalyse und -gestaltung (zur Vermeidung von Fehlbelastungen)
In Richtung des Leistungssport blickend, steht die Optimierung von Bewegungen zum Zwecke der Leistungssteigerung im Mittelpunkt. Für die Biomechanik der SPortarten ergeben sich daraus vier wichtige Aufgabenfelder:
- kausale Bewegungsbeschriebung (Ursache-Wirkung-Relation aus mechanischer SIcht)
- Bewegungsanaylse auf der Basis sportartspezifischer Messverfahren
- Bewegungsoptimierung mit Rücksicht auf die Biologischen Bedingungen
- Leistungsdiagnistik konditioneller Fähigkeiten
Skizziere die Entwicklung der Methoden zur kinematischen Analyse menschlicher Bewegungen mit Nennung und Kurzbeschriebung wichtiger Verfahren. Gehe dabei auf die Abhängigkeit vom Fortschrift der Foto-, Film- und Videotechnik ein.
Muybridge:
- Serienfotografie
- letztes Viertel des 19. Jh.
- Serienfotografie beschreibt das Hintereinanderschalten von mehreren Kameras
- widmet sich als erster den Bewegungen des Menschen aus wissenschaftlicher Sicht
- Bimechanische Parameter und Grundprinzipien des Gehens und Laufens
- Problem: keine einheitlichen Koordinaten
Marey:
- Chronozyklogramme: Mehrfachbelichtungen auf einer rotierenden Fotoplatte
- letztes Viertel des 19. Jh.
- anhand der entstehenden Strichfgurenserien (Raum und Personen sehr dunkel, interessierende Stellen mit weißen Strichen gekennzeichnet) Berechnung von Bewegungsbahnen und Geschwindigkeitsprofilen
Ducroquet:
- um 1900
- Glaskasten für Untersuchungen in verschiedenen Ebenen (Vorreiter für 3D-Abbildungen)
Beginn 20. Jh.:
- erste Filmkamera
- um 1940 bereits Auflösungen von über 50 Bildern pro Sekunde
1960er Jahre:
- Ära der Bewegungsanalyse
- durch Entwicklung und Erprobung sportartspezifischer Messplätze zur Unterstützung des Hochleistungssports (v.a. DDR)
Wie und wann entstand die Sportbiomechanik? Welche (auch politische) Faktoren haben zur rasanten Entwicklung der Sportbiomechanik in ihren Anfängen beigetragen?
ab 1960er Jahre:
- Differenzierung (als Prinzip der Entwicklung) einer Gesellschaft
- Öffnung des Breitensport
- Entwicklung des Leistungssport
- Etablierung des Sports in der Gesellschaft
ab 1970er:
- Leistungssport enorme Aufwertung und (politische) Förderung (Olympia München 1972)
- technische Entwicklung ( Filmkameras, Computers, Messverfahren)
Einführung
Sportbiomechanik
Leichtathletik
Gehen/ Sprinten / Laufen / Hürdenlaufen
Nenne charakteristische Bewegungsmerkmale von Gehen und Laufen. Warum ist Gehen nur für geringe Geschwindigkeiten geeignet und warum läuft man nicht bei geringer Geschwindigkeit? Welche Effekte treten bei höheren Geschwindigkeiten auf?
Bewegunsmerkmale:
Gehen
- keine stützfreie Phase (immer Bodenkontakt)
- beim Fußaufsatz Bein (nahezu) gestreckt; Beinstreckermuskulatur auf Halten der Beinstreckung in der Stützphase eingestellt
- Mittelstütz erfolgt nahezu mit gestrecktem Bein/Knie
- Fußabdruck mit gestrecktem Bein; resultierende Abdruckkraft ist relativ flach
- KSP-Bahn in der Stützphase höchsten Punkt
- Bewegungsamplitude der Beinsegmente in der Schwungphase gering
- Körper wird in Stützphase über Stützpunkt (Fuß) gehebelt
Laufen
- immer einer stützfreie Phase; in der Flugphase berührt kein Bein den Boden
- Fußaufsatz nur mit leicht vorgebeugtem Bein; unmittelbar danach ein deutliches Nachgeben im Kniegelenk
- im Mittelstütz Bein gebeugt; geringster Kniewinkel während der Stützphase erreicht (tiefster KSP)
- Fußabdruck mit nahezu gestrecktem Bein; resultierende Abdruckkraft höhere vertikale Komponente (Abdruck mehr nach oben)
- KSP-Bahn höchsten Punkt in Schwungphase
- Bewegungsamplitude Beinsegmente höher
- Körper wird in der zweiten Hälfte der Stützphase für die Flugphase in Schwug gebracht
Gehen ist aufgrund der limitierten Schrittlänge, der hohen Bremskräfte und der Tatsache, dass der KSP weit hinter der Stützstelle ist und über die Stützstelle gehebelt werden muss nicht für hohe Geschwindigkeiten geeignet.
Das Laufen bei geringen Geschwindigkeiten ist ebenso unökonomisch, da vor allem durch die hohe Vertikalbewegug zu viel Energie verbrauch wird. Der große Vorteil des Laufens in der Energiebilanz ist ja gerade die Fluphase (geringer Energieverbrauch), welche bei langsamen Geschwindgkeiten aber kontraproduktiv wirken würde.
