Biomechanik - Schmelzweb
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Einführung in die Sportwissenschaften – Biomechanik Definition Biomechanik „Die Biomechanik des Sports ist die wissenschaftliche Disziplin, die die sportliche Bewegung unter Verwendung von Begriffen, Methoden und Gesetzmäßigkeiten der Mechanik beschreibt und erklärt.“ (Ballreich 1996) Gegenstandsfelder • Außenaspekt der Bewegung …. als in Raum und Zeit beobachtbare Erscheinungen • Innenaspekt der Bewegung .... Steuerungs- und Regelungsprozesse, die die äußerlich wahrnehmbaren Verläufe ermöglichen Biomechanische Merkmale Kinematische Merkmale Zeitmerkmale Dynamische Merkmale Weg Geschwindigkeit Beschleunigung Zeit Frequenz Masse Kraft Impuls Winkel -geschwindigkeit -beschleunigung Trägheitsmoment Drehmoment Drehimpuls Untersuchungsziele der Biomechanik • Leistungsbiomechanik - Technikanalyse, -optimierung - Konditionsanalyse • Präventive Biomechanik - Belastungsanalyse - Belastungsgestaltung • Anthropometrische Biomechanik - Eignungsdiagnostik - Leistungsprognose (nach Ballreich) Biomechanisches Messverfahren • Kinemetrie (Lage und Geschwindigkeiten von Körpern) • Dynamometrie (äußere Kräfte) • Elektromyografie (Innervationsverhalten) • Anthropometrie (Abmessungen und Massenverteilungen; KSP) Videometrie • Indirektes Verfahren - optisches Abbild - Rekonstruktion eines Objektes - 2D/3D; Referenzsystem • Räumliche Auflösung ist abhängig - von der Anzahl der Bildpunkte - vom Abbildungsmaßstab • Zeitliche Auflösung beträgt - 50 Hz, d.h. 50 Einzelbilder pro Sekunde bei Standardkameras - bis zu 1000 Hz bei speziellen HighSpeed-Kameras Ausgewählte Aspekte im Fußball Einleitung • Biomechanische Untersuchungsmethoden werden bei einer Vielzahl von Sportarten, so auch im Fußball, dazu verwendet: - um Bewegungseigenschaften zu definieren, - um die Effektivität ihrer Ausführung zu verstehen - und um die Faktoren einer erfolgreichen Bewegungsausführung zu identifizieren. Faktoren, die individuelle Fähigkeiten im Fußball beeinflussen BASISBEWEGUNGEN Laufen vor zurück zur Seite Richtungswechsel Drehen Stoppen Dribbling Springen INDIVIDUELLE FÄHIGKEITEN Pass Rückspiel Laufen mit dem Ball Dribbling Decken Schießen Kopfball Lösen Überwachen LEISTUNG FUSSBALL SENSOMOTORISCHE FÄHIGKEITEN Sehen Hören Berühren Reagieren Reflex Gelenks- und Muskelgefühl Entscheidung ... PSYCHISCHE EIGENSCHAFTEN Motivation Flinkheit Konzentration Beständigkeit Selbstvertrauen Kreativität Ängstlichkeit ... PHYSISCHE EIGENSCHAFTEN Alter Größe Gewicht Struktur Geschwindigkeit Ausdauer Kraft Gleichgewicht Flexibilität Gewandtheit Koordination Bewegungskontrolle • Bewegungen (zB im Fußball) werden intern überwacht. Rezeptoren in den Muskeln, Gelenken und Sehnen liefern Informationen über die Bewegung zum Zentralnervensystem. • Diese Information wird für eventuell notwendige Modifikationen verwendet. Für Lernfertigkeiten spielen externe und interne Feedbackschleifen eine wichtige Rolle. In der internen Schleife: 1) Informieren die Nervenendungen in der Haut den Fußballer über die Berührung des Balles, 2) Kontrollieren kinästhetische Rezeptoren in den Gelenken den Gelenkswinkel, 3) Berichten Muskelspindeln über Längenveränderung im Muskel, und 4) Messen Golgiorgane die Spannung in den Sehnen. Im externen Feedbacksystem spielen optische und auditive Systeme die wichtigste Rolle. Laufwege Fußstoß Ausführung des Fußstoßes(in R .Ballreich 1992) Innenseitstoß Innenspannstoß Fußstoß Effetstoß Außenspannstoß Vollspannstoß Auslösegeschwindigkeit des Balles beim maximalen Fußstoß (Riststoß) in verschiedenen Altersklassen Rotationsgeschwindigkeiten • Wenn sich das Knie genau über dem Ball befindet, stoppt die Rotation des Oberschenkels. Zur Zeit des Impakts rotiert der Oberschenkel kaum, während Unterschenkel und Fuß fast Höchstgeschwindigkeit (keine Beschleunigung) erreicht haben. • Übertragung von Winkelgeschwindigkeiten zwischen proximalen und distalen Segmenten - Vermutung: Transfer des Drehimpulses zwischen dem (größeren) Oberschenkel und dem (kleineren) Unterschenkel - Erklärung: Der Oberschenkel wird primär aufgrund der Beschleunigung des Unterschenkels langsamer. Die Verzögerung des Oberschenkels wird hauptsächlich durch Bewegung des Unterschenkels und nicht über resultierende Gelenksmomente der Hüfte verursacht. Muskelaktivität beim Fußballstoß • Hüftbeugemuskulatur dominant während des Großteils der Schwungphase - exzentrische Kontraktion, um Rückschwung des Beins zu stoppen - konzentrische Kontraktion, um Oberschenkel zum Ball zu beschleunigen • Kurz vor Ballkontakt dominieren die Hüftstrecker - bewirken eine Verringerung der Geschwindigkeit in Oberschenkel u. Kniegelenk • Quadriceps (Kniestrecker) hauptverantwortlich bei Rück- u. Abschwung, keine Aktivität der Kniestrecker kurz vor Ballkontakt! Ball • Charakteristika des Fußballes: - Masse (396 – 453 g) - Umfang (68,5 – 71,1 cm) - Innendruck (0,6 – 1,1) - Oberflächenbeschaffenheit (hauptsächlich Leder) Magnuseffekt • Die Eigendrehung eines Körpers kann einen krümmenden Effekt (Effet) auf seine Flugbahn ausüben. Ein Effet lässt sich durch eine nach dem deutschen Physiker H. Magnus benannte Anwendung des Bernoullischen Gesetzes beschreiben: Wenn sich ein mit hoher Geschwindigkeit bewegender Ball sehr schnell um eine Achse dreht, wird auf der einen Seite Druck aufgebaut und auf der anderen Seite reduziert, da die Oberfläche des Balles den Strömungsverlauf der umgebenden Luft beeinflusst. Wo Luftwiderstand entgegenwirkt – hoher Druck + Turbulenzen Auf gegenüberliegenden Seite – beide Kräfte in gleicher Richtung – Geschwindigkeit der Luftbewegung vergrößert – geringerer Druck. Da eine Strömung von höherem zu tieferem Druck verläuft, bewegt sich der Ball zu der Seite hin, wo der Druck geringer ist. Literatur • R. Ballreich, A. Kuhlow-Ballreich: Biomechanik der Sportarten, Band 3, Biomechanik der Sportspiele, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart 1992 • Jerry N. Barham: Mechanische Kinesiologie, Georg Thieme Verlag, Stuttgart New York 1982
