Es gab 2 Gruppen(A und B) ich hatte Gruppe A

Prüfungsfragen biomechanische Grundlagen
Gruppe A:
1) Was versteht man unter dem Begriff Biomechanik? Nennen Sie
mindestens drei typische Anwendungsfelder!
A:Definition und Anwendungsgebiete stehen im Skript, im ersten Kapitel!
2) Welche beiden Größen werden zur Charakterisierung von Gelenken
verwendet? Wie sind diese Größen definiert?
A: (ich glaub er meinte) Freiheitsgrade und Bewegungsamplitude
3) Was beschreibt die HILL'sche Gleichung?
A: P=F*v
4) Welche kinematischen Kenngrößen sind Ihnen bekannt?
A: Translation und Rotation und die jeweiligen Größen (Weg. Geschwindigkeit
und Beschleunigung; Winkel, Winkelgeschwindigkeit und
Winkelbeschleunigung)
5) Beschreiben Sie in drei bis vier Sätzen die Entstehung eines EMG-Signals!
6) Beim Bodenkontakt eines Läufers treten Beschleunigungen von bis zum
Dreifachen der Erdbeschleunigung auf . Welche Belastungsspitze sind
demnach bei einem 60 kg schweren Läufer zu erwarten, wenn die konstante
Erdbeschleunigung mit g – 10 m/s² angenommen werden kann? Geben Sie
das Ergebnis in der SI-Einheit an.
A:
also der Typ ist 60kg schwer (m)
beim Bodenkontakt treten Beschleunigungen bis 3 mal der
Erdbeschleunigung auf (a)
Belastungsspitze würd ich mit der angreifenden Kraft (F(a)auf der
Bodenkontaktfläche ansetzen.
=> F(a)=m*a=m*(3g)=60[kg]*3*10[m/s^2]
F(a)=1800[N]
Es treten Belastungsspitzen bis zu 1800 Newton auf.
(auf Feinheiten bin ich nicht eingegangen)
7) Stellen Sie schematisch den Verlauf der Belastung (berechnet aus den
Angaben von 6.) und das Gewicht des Läufers in einem beschrifteten KraftZeit-Diagramm dar!
A: eine zick-zacklinie. 600 N (fuß in der luft), 1800N (fuß am boden), 600 N,
1800 N,.... (beim laufen ist es ja auch so, dass ich nicht immer mit einem
fuß am boden bin.
Gruppe B:
1) Was versteht man unter der Biomechanik sportlicher Bewegungen? Was
ist deren dringlichste Aufgabe (nach Brüggemann, 1984)?
2) Nennen und skizzieren Sie die verschiedenen Muskelformen!
3) Nennen Sie mindestens drei an Ereignisse gebundene Zeitmerkmale, die
bei biomechanischen Analysen im Sport von Interesse sind!
A: Zeitmerkmale sind an Ereignisse gebunden: siehe Kinematik!
zB: Laufzeit, Stützzeit, Flugzeit, Startzeit, Reaktionszeit, Amortisationszeit
4) Was besagt das erste Newton’sche Axiom? Geben Sie ein praktisches
Beispiel an!
5) Wie ist das Massenträgheitsmoment definiert? Benennen Sie alle
verwendeten Symbole!
6) Erläutern Sie das biomechanische Prinzip der Anfangskraft!
7) Wie viel Arbeit wird auf einem Fahrradergometer verrichtet, wenn man
drei Minuten lang mit einer Leistung von 270 Watt in die Pedale tritt? Geben
Sie das Ergebnis in der SI-Einheit an.
A:
Dauer (t) der erbrachten Leistung: 3 min=180sec.
Betrag der Leistung (P): 270W
??Arbeit (W)??
bei vorausgesetzter konstanter Leistung wird die Leistung folgend berechnet:
P=W/t
=> W=P*t
270[W]*180[sec]= 48600 Joule = 48,6[kJ]
Der Radlfahrer verrichtet 48,6 kJ an Arbeit.
Gruppe A:
1) Definition von Biomechanik und ihre Anwendungsgebiete? (mind. 3)
2) Beschreibe mit Skizze den Bau eines Röhrenknochens und nenne dessen
mech. Eigenschaften.
3) 3 Bewegungsgesetze der gleichmäßig beschleunigten Bewegung
A: Skript S.37
s(t)= a/2*t²+v0.t+s0
v(t)=a0*t+v0
a(t)=a0
4) Klassifizieren Sie die 5 Methoden der Biomechanik.
5) Bsp:
100m Sprint
ersten 3 Sekunden: Beschleunigung 4 s/m²
ab dann: gleichmäßige Geschwindigkeit bis zum Ziel
gesucht: gesamte Laufzeit (höher oder niedriger als 9,7)
A: 9,8333 Sekunden
F = m x a, (Formel der Kraft)
wobei hier a = 3x die Erdbeschleuinigung g ist, da die Belastung beim
Aufsetzen maximal das Dreifache der Erdbeschleunigung ist. Dieser Zusatz
war in der Aufgabenstellung.
F = 60 x 3 x 10 = 1800
Beschleunigung * Zeit = Endgeschwindigkeit (wenn Anfangsgeschw. = 0 !!
wie hier im Beispiel)
4 * 3 = 12 (m/s)
(Endgeschwindigkeit / 2) * Beschleunigungszeit = Zurückgelegte Distanz
während Beschleunigung
(12 / 2) *3 = 18
Berechnung der restlichen Distanz, wo der Läufer mit 12 m/s läuft:
100m - 18m = 82m
Weg / Gewschwindigkeit = 82 / 12 (m/s) = 6,83
Addieren der Zeiten für Beschleunigungs- und Endphase: 3 + 6,83 = 9,83
sek.
Hier sind sehr nützliche Rechner, die beim Lösen der Aufgabe helfen
können:
http://jumk.de/formeln/beschleunigung-weg.shtml
http://jumk.de/formeln/beschleunigung-zeit.shtml
Andere Möglichkeit laut Unterlagen von Heller:
bei a= 4m/s = konst. für die ersten 3 sekunden, ist der zurückgelegte Weg
s(3)
s(t) = ao/2 * t² --> ao -> beschleunigung
s(3) = 4/2 * 3²
s(3) = 2*9 --> 18m nach 3 sec.
[s] = [m/s] / [s] = [m] Si-einheiten
Der rest ist wie gehabt --> restweg/geschw. = Laufzeit -->
82[m] / 12[m/s] = 6,83 sec.
6,83 + 3 = 9,83 sec.
6) Skizzieren Sie die Bewegung aus 5 in s/t, v/t un a/t Diagrammen.
Gruppe A (6. 12. 2005):
1. Was versteht man unter dem Begriff Biomechanik? Nennen Sie
mindestens 3 typische Anwendungsfelder! (Anm.: Skript Seite 7ff.)
2. Beschreiben Sie mit Hilfe einer Skizze den Aufbau von hyalinem Knorpel!
Wo befindet sich dieser Knorpel? Welche mechanischen Belastungen kann
hyaliner Knorpel aufnehmen? (Anm.: Folien, Skriptum Seite 22)
3. Leiten Sie aus der Formel für den Kraftstoß den Impuls her! (Anm.: siehe
Folien; K = F*t = m*a*t = m*v/t*t = m*v) Definieren Sie alle verwendeten
Symbole! Formulieren Sie verbal den Zusammenhang zwischen Kraftstoß
und Impuls an einem selbst gewählten Beispiel aus dem Sport!
4. Nennen Sie drei verschiedene kinematische Verfahren, die geeignet wären,
um beim Weitsprung die mittlere Anlaufgeschwindigkeit auf den letzten 10
Metern vor dem Absprung zu ermitteln! (Anm.: siehe Skript Kap. 4.2)
5. Nennen Sie die Biomechanischen Prinzipien nach HOCHMUTH! (Anm.: nur
die 6 Bezeichnungen aufschreiben, Skript Kap. 5.4)
6. Wie groß ist die Hubleistung eines Gewichthebers, der innerhalb von 2,5 s
eine Masse von 70 kg um 2 m anhebt? Die konstante Erdbeschleunigung
kann mit g=10 m/s² angenommen werden. Geben Sie das Ergebnis in der
SI-Einheit an.
ad 6.: Ich glaube das geht so: Zuerst Arbeit (W = F*s = m*a*s = 70*10*2 =
1400) ausrechnen. Aus der Arbeit die Leistung ausrechnen. (P = W/t =
1400/2,5 = 560 [J/s])
Gruppe A (21.02.06):
1) Geben sie eine Einteilung der Knochenformen des menschlichen Skelettes
inklusive deren Funktion und jeweils einem Beispiel wieder.
2) Definieren sie den Begriff Energie(kurze verbale Beschreibung)! Leiten sie
mit Hilfe des Energieerhaltungssatzes die Formel für die Geschwindigkeit v
her, die ein Körper bei Auftreffen aus einer Fallhöhe h0 besitzt! Definieren
sie alle verwendeten Symbole.
3) Erläutern sie drei typische Fragestellungen, die sie bei kinesiologischen
Untersuchungen mit Hilfe von Elektromyogrammen bearbeiten können.
4) Erläutern sie das biomechanische Prinzip des optimalen
Beschleunigungsweges!
5) Ein Golfball mit einer Masse von 60g erhält beim Schlag(Dauer:
2Millisekunden) eine Geschwindigkeit von 50m/s. Wie groß war die mittlere
Kraft zwischen Schläger und Ball? Geben sie das Ergebnis in SI-Einheit an!
Stellen sie schematisch den Verlauf der auf den Ball wirkenden Kraft in
einem beschrifteten Kraft -Zeit-Diagramm dar!
Gruppe B:
1) Erläutern sie wesentliche Aspekte der inter- bzw. intramuskulären
Koordination
2) Was ist eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung (kurze verbale
Beschreibung)? Leiten sie mit Hilfe der entsprechenden Bewegungsgesetze
die Formel für die Geschwindigkeit v her, die ein zuvor ruhender Körper bei
Auftreten aus einer Fallhöhe s0 besitzt! Definieren sie alle verwendeten
Symbole
3) Nennen und beschreiben Sie drei Parameter der EMG-Auswertung.
4) Erläutern sie das biomechanische Prinzip der optimalen Tendenz im
Beschleunigungsverlauf!
5)Wie groß ist die kinestische Energie, die ein Athlet mit einer Masse von
70kg bei einem Tiefsprung aus 80cm Höhe beim ersten Bodenkontakt hat?
Die konstante Erdbeschleunigung kann mit 10m/s² angenommen werden.
Geben sie das Ergebnis in SI-Einheit an! Stellen sie schematisch den Verlauf
der Bodenreaktionskraft und das Gewicht des Läufers in einem beschrifteten
Kraft-Zeit-Diagramm dar!