pulsaraufgabe

2017
PULSARAUFGABE
10.1.2017
Von Vincent, Christian, Julia, Jakob und Anna
PULSARAUFGABE
Inhaltsverzeichnis
Aufgabe 1 .............................................................................................................................. 2
Aufgabe 2 .............................................................................................................................. 4
Aufgabe 3 .............................................................................................................................10
Aufgabe 4 .............................................................................................................................12
1
PULSARAUFGABE
Aufgabe 1
Erarbeiten Sie eine Funktion, die so realistisch wie möglich die Sprungkurve darstellt. Gehen
Sie auf wichtige Punkte bzw. Teile der Kurve ein. Nutzen Sie eventuell Werte aus einem
Experiment.
1,2
E
1
B
0,8
0,6
0,4
0,2
0
C
A, D
0
1
2
3
Luca de Lorenzi
( )=
+
+
4
F
5
Laura Mendel
A(0/0); B(2/0,75); C(4,02/0)
=0
0,75 = 4 + 2
0 = 16,1604 + 4,02
Lösung:
′
0,75 = 4 + 2 /: 2
0,375 = 2 + /: 2
= 0,375 − 2
0 = 16,1604 + 4,02(0,375 − 2 )
0 = 8,1204 + 1,5075 /−1,5075
−1,5075 = 8,1204 /: 8,1204
= −0,1856
= 0,7462
( ) = −0,19
2
+ 0,75
6
PULSARAUFGABE
( )=
+
+
D(0/0); E(2,7/1); F(5,4/0)
=0
1 = 7,29 + 2,7
0 = 29,16 + 5,4
Lösung:
′
1 − 7,29 = 2,7 /: 2,7
10
− 2,7 =
27
0 = 29,16 + 5,4
10
− 2,7
27
0 = 14,58 + 2 /−2
−2 = 14,58 /: 14,58
= −0,1372
= 0,74
( ) = −0,14
+ 0,74
Die Funktionen ( ) und ( ) sind umgekehrte Parabeln, die aus den Werten von Luca de
Lorenzi und Laura Mendel des OSZ1 Bernau entstanden sind. Die Sprungkurven haben
ihren Ursprung bei P(0/0) und verlaufen in dem DB: ∈ und im WB: ∈ ,
0 zudem
sind die beiden Parabeln axialsymetrisch.
Laura Mendel und Luca de Lorenzi sind unterschiedlich weit gesprungen, Laura(4,02m) und
Luca(5,4m). Um so weit zu springen muss der Sportler ein perfektes Gleichgewicht zwischen
der Geschwindigkeit, des Absprungs und der Landung schaffen. In Theorie redet man von
einem Absprungwinkel um die 20° damit der Springer nicht unbedingt höher als 1m springt
Um die 5,4m zu erreichen hatte Luca einen stärkeren Absprung, deswegen ist er höher
gesprungen und erreicht mit dem richtigen Winkel seine 5,4m.
3
PULSARAUFGABE
Aufgabe 2
Ein Weitsprung ist eine spezielle physikalische Bewegung. Erläutern sie die Gesetze zu
dieser Bewegung und gehen Sie auf alle Größen ein. Erarbeiten Sie eine entsprechende
realistische Aufgabe. Nutzen Sie eventuell die Werte aus einem Experiment.
Um den schrägen Wurf in seiner Flugbahn zu konstruieren, werden Grundlagen aus den
Gesetzmäßigkeiten der Kinematik I benötigt, Verhältnis der Beschleunigung,
Geschwindigkeit und Weg-Zeit.
1. Newton’sches Gesetz (Trägheitsprinzip)
Jeder Körper behält seine Geschwindigkeit nach Betrag und Richtung so lange bei, wie er
nicht durch äußere Kräfte gezwungen wird, seinen Bewegungszustand zu ändern.
2.
Newton’sches Gesetz (Aktionsprinzip)
Wirkt auf einen Körper eine Kraft, so wird er in Richtung der Kraft beschleunigt.
Die Beschleunigung ist der Kraft direkt, der Masse des Körpers umgekehrt proportional.
∙
=
⃗=
3. Newton’sches Gesetz (Reaktionsprinzip)
Besteht zwischen zwei Körpern A und B eine Kraftwirkung, so ist die Kraft, welche von A auf
B ausgeübt wird, der Kraft, die B auf A ausübt entgegengesetzt gleich.
("Actio = Reactio")
⃗
=− ⃗
Geschwindigkeit-Zeit-Gesetz:
a = g = 9,81
v=a∙t+
Weg-Zeit-Gesetz:
=
∙
=
∙
2
=
2
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PULSARAUFGABE
Geschwindigkeit-Weg-Gesetz:
=
=
∙
=2 ∙
=
∙
/∙ 2
/√
2
Schräger Wurf:
Beschreibt zwei zueinander senkrechte Translationen (horizontal und vertikal).
Die Beschleunigungs-Formeln:


ax-Richtung = 0
ay-Richtung = -g
Die Geschwindigkeits-Formeln:


VX-Richtung = v0 • cos(α)
VY-Richtung = v0 • sin(α) - g • t
Die Strecken-Formeln:


SX-Richtung = v0 • cos(α) • t
SY-Richtung = V0 • sin(α) • t + 0,5 • -g • t2
⃗ ∙
⃗ ∙
⃗
⃗ ∙
− ∙
Wurfhöhe
⃗(
⃗ ∙
Wurfweite
5
)
PULSARAUFGABE
Bahngleichung:
6
PULSARAUFGABE
7
PULSARAUFGABE
8
PULSARAUFGABE
Beispielaufgabe:
= 5,4
geg:
= 24°
ges:
Lösung:
=
=
(
)sin(2 )
∙
sin(2 )
= 8,4
http://www.frustfrei-lernen.de/mechanik/schraeger-wurf.html
http://www.abi-physik.de/buch/mechanik/schraeger-wurf/
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PULSARAUFGABE
Aufgabe 3
1. Aus welchen Nährstoffen zieht unser Körper seine Energie, den Weg der
Nährstoffklassen rekonstruieren aus dem unsere Zellen Energie gewinnen.


Muskeln ziehen Ihre Energie aus chemischen Reaktionen der Zellen
ATP als Brennstoff für den Körper (nicht viel vorhanden)
 Kreatinphosphat, Kohlenhydrate und Fette

Kohlenhydrate (Einfachzucker) versorgen den Körper am schnellsten mit Energie
 Sind Energielieferanten für Organe und Muskeln
 Alleinige Energiequelle für das Gehirn
Kohlenhydrate werden durch den Mund aufgenommen  es entsteht als Produkt Maltose
und daraufhin gelangt dieser Speisebrei in den Magen um richtig verdaut zu werden
https://www.ugb.de/bewegung-sport/volle-energie-beim-sport/
2. Erklären sie die Aufnahme von Endprodukten der Verdauung dieser schnellen
Energielieferanten an Zelloberflächen von Darmepithelzellen und ihren Weg
zum ,,Endverbraucher“.
Nachdem die Aufnahme der Nahrung erfolgt ist, steigt der Blutzuckerspiegel an. Die Glucose
gelangt über den Dünndarm in seinen kleinsten Bausteinen ins Blut und wird zur Leber
transportiert. Hier wird ein Teil der Glucose gespeichert und der andere Teil weiter in das
Blut abgegeben. Das hat zur Folge, dass die Bauchspeicheldrüse Insulin ausschüttet. Das
löst das Signal aus, dass die vermehrte Aufnahme von Glucose in den Zellen stattfinden soll,
bzw. dass Glucose in Ihr speicherform Glykogen oder fett umgebaut werden sollen. In Folge
dessen sinkt der Blutzuckerspiegel wieder ab. Zum Ende der Zuckeraufnahmephase wird
Glykogen in Glucose und stellt Fettsäuren bereit. Dies bewirkt eine Regulation, welche
Glucose zur Energiegewinnung zur Verfügung stellt
3. Klären sie als Biologe einen Sportler über seine Energiebedürfnisse auf. Wie
sollte sich ein Sportler in Vorbereitung auf einen Wettkampf ernähren?
Ein Sportler sollte sich nicht erst einen Tag vor einem Wettkampf gut ernähren, sondern
schon Tage und Wochen vorher, das ist wichtig damit sich der Körper an die Umstellung
rechtzeitig gewöhnen kann und der Sportler nicht mitten im Wettkampf umkippt.
Man sollte mit der speziellen Ernährung vor dem Wettkampf etwa 3-7 Tage vorher
anfangen, damit der Körper sich daran gewöhnen kann. Am Wichtigsten sind bei allen
Sportarten die aufgefüllten Glykogenreserven, denn die Energieausbeute durch Glykogen
am effektivsten ist.
Eine gute Glykogenverfügbarkeit ist vor allem bei Spiel-, Kampf- und Schnellkraftsportarten
wichtig, denn die Glykogenspeicher können bei gleichem Trainingszustand der Sportler über
Sieg oder Niederlage entscheiden. Das Füllen der Glykogenspeicher dauert in der Regel bis
zu 48 Stunden.
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PULSARAUFGABE
Was man am Tag des Wettkampfs beachten sollte.
Ein Sportler sollte weder hungrig noch mit unverdauter Nahrung im Magen in den Wettkampf
starten. Die letzte große Mahlzeit sollte 3-4 stunden zurückliegen.
Für die infrage kommenden Lebensmittel gibt es bestimmte Kriterien. So sollte die Wahl auf
dem Sportler vertraute und für ihn gut verträgliche Nahrung fallen. Optimal ist es, wenn die
Mahlzeit ca. 200-300 g Kohlenhydrate enthält (z.B. über Müsli, Brot, Nudeln, Reis etc.), fettund ballaststoffarm ist, einen moderaten Proteingehalt aufweist und ausreichend Flüssigkeit
liefert.
Ein bis eineinhalb Stunden vor der sportlichen Aktivität sollten nur noch kleinere
Portionsgrößen aufgenommen werden  Eine zu große Menge an Nahrung führt zu einer
verstärkten Ansammlung von Blut im Verdauungstrakt und verhindert so die optimale
Durchblutung der Muskeln
Auf nüchternen Magen zu starten ist allerdings ebenso wenig zu empfehlen  die mangelnde
Aufnahme von Kohlenhydraten zu einem Absinken des Blutzuckerspiegels, wodurch die
Leistungsfähigkeit herabgesetzt wird
Ernährung nach dem Wettkampf
Es müssen die verlorengegangen Nährstoffe wieder zugeführt werden:
Flüssigkeit, Mineralstoffe, Kohlenhydrate, Eiweiß
http://www.ernaehrung.de/tipps/sport/wettkampf-workout-nutrition.php
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PULSARAUFGABE
Aufgabe 4
Den derzeitigen Weltrekord im Weitsprung hält bei den Männern Mike Powell (USA), mit
einer Weite von 8,95 Metern, welchen er bei den Weltmeisterschaften 1991 in Tokio
aufstellte.
Bei den Frauen beträgt die aufgestellte Bestleistung von Galina Tschistjakowa (UdSSR)
eine Weite von 7,52 Metern diese wurde im Jahr 1988 in Leningrad aufgestellt.
Beide Rekorde haben bis heute bestand.
Zu 2.
In der Sportwelt wird darüber diskutiert ob die Weltrekorde im Weitsprung „Rekorde für die
Ewigkeit“ seien. Der amtierende Rekordhalter Mike Powell vertritt die Meinung, dass es gut
möglich sei, seinen Rekord zu brechen. Damit vertritt er die These, dass die Leistungsgrenze
noch nicht erreicht ist. Damals sprang Mike Powell 8,95 Meter weit und nun ist er der
Ansicht, es wären auch 9,15 Meter möglich. Gegen diese Behauptung steht allerdings die
Tatsache, dass der Weltrekord, der vor 25 Jahren bei den Männern aufgestellt wurde,
ungebrochen ist. Bei den Frauen besteht der Weltrekord bereits seit 28 Jahren. Nach Mike
Powells Ansicht wäre eine Steigerung der Leistung von 20 cm möglich. Allerding betrug der
von Powell gebrochen Weltrekord 8,90 Meter und somit sprang er gerade mal 5cm weiter als
der vorherige Rekordhalter Bob Beamon, welcher den Rekord seit 23 Jahren hielt. Es fällt
auf, dass die Leistungsdifferenz in den letzten 50 Jahren gerade mal 5cm betrug. Zwischen
1900 und den 1960ern betrug die Differenz der Sprungweite ganze 60cm-80cm. An diesen
Werten lässt sich ablesen, dass die neu erbrachte Leistung immer geringer wird und darauf
hindeutet, dass die Leistungsgrenze immer näher rückt. Sie ist zwar noch nicht erreicht, aber
ist recht unwahrscheinlich, dass in den nächsten Jahren der Weltrekord bei 9,15 Metern
liegt. Desweitern belegen Studien, dass der Trend Weltweit zur Unsportlichkeit und
Fettleibigkeit zu nimmt. Was dagegen sprechen würde, dass sich die Menschen zu höherer
Leistungsfähigkeit entwickeln, da diese gerade abnimmt. Es ist anzunehmen, dass der
Rekord im Weitsprung noch einmal gebrochen wird, aber es ist eher unwahrscheinlich, dass
in den nächsten Jahrzenten jemand die 9,15 Meter weit springen wird.
Quellen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Weitsprung
http://www.rekorde-im-sport.de/Leichtathletik/maenner_weitsprung.html
http://www.rekorde-im-sport.de/Leichtathletik/frauen_weitsprung.html
http://www.spiegel.de/gesundheit/ernaehrung/uebergewicht-es-gibt-mehr-dicke-als-duenne-menschen-a-1084960.html
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PULSARAUFGABE
Zu 3.
Das fundamentale für ein Vorhaben wie den Rekord von 8,95m im Weitsprung (Männer) zu
brechen, ist ein gut organisierter Trainingsplan.
Dieser Plan welcher so strukturiert ist, das er das Prinzip der Superkompensation (gezielt
über einen längeren Zeitraum so viel Energie zu verbrauchen das der Körper schrittweise
sein Leistungsniveau erweitert) voll ausnutzt ,ist auch optimal für die direkte Vorbereitung
auf Wettkämpfe oder zur Fitness Steigerung. Dadurch das er die betreffenden Sektionen
die primär für Weitsprung wichtig sind (Beinmuskulatur und Körperspannung) abarbeitet,
aber auch die Sprintfähigkeiten allgemein steigert und so erfolgreich die reguläre
Leistungsfähigkeit bei regelmäßigen Training erhöht. (Das unten gegebene Beispiel eines
solchen Planes kann natürlich vom Sportler beliebig ergänzt oder abgeändert werden je
nach Bedarf oder Motivation.)
(Die Aufwärmungen (5- 10 Minuten) sollten aus Dehnungen (Waden- und
Oberschenkelmuskulatur) und Laufübungen (Lauf ABC inkl. Sprint) bestehen um den
Körper auf das Springen und schnellstmögliches Anlaufen vorzubereiten.) (AS=
Anlaufsprung) (TL= Testlauf) (Die Dauer und Intensität der Übungen sowie die Gestaltung
muss jeder Sportler selber entwickeln! Empfehlung: Mit kleinen Einheiten beginnen und sich
dann kontinuierlich steigern!) (Bei Krafttraining sind Beinübungen z.B.: Squads; Abduktion
und Adduktion zu empfehlen) (Das abschließende Auslaufen sollte ca. 5 Minuten dauern
und langsam erfolgen um den Körper zu entspannen) (Bei allen Laufübungen auf die
Atmung achten! Sie muss ruhig erfolgen und auf keinen Fall stoßweise /unregelmäßig!) (Für
Gymnastik Übungen sind z.B. Beinpressen; Beckenheber oder Rückenstrecken zu
empfehlen)
Die Technik welche wir empfehlen die sogenannte Hitchkick (dt. Laufsprung) Methode da
diese die besten Ergebnisse ermöglicht (auch der Rekord wurde mit dieser aufgestellt). Sie
wird so angewendet: Nach einem Steigerungslauf und einen kräftigen Absprung mit dem
Sprungbein wird dieses nach hinten gebracht, gleichzeitigt bringt man die Hüfte so weit wie
möglich nach vorn -> dadurch kommt es zu einer Laufähnlichen Bewegung was den
Schwung voll ausnutzt und dem Körper eine optimale Fluggeschwindigkeit und Weite
ermöglicht . Um Stabil zu bleiben kreist man mit beiden Armen.
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PULSARAUFGABE
Eine eiweißhaltige Ernährung ist wichtig um den Körper den Muskelaufbau zu erleichtern
und einen Schlafrhythmus von 8 Stunden um die Regeneration zu optimieren.
So vorbereitet, sollte es einem motivierten Sportler gelingen, seine Leistung so weit wie
möglich zu verbessern und sich dem Rekord zu nähern und ihn eventuell zu brechen.
„Wenn ich es schaffen konnte, dann können es auch andere
schaffen. Ganz ehrlich, 9,15m halte ich für möglich.“
29.08.2007 Mike Powell
Rekordhalter Weitsprung seit 1991
Quellen:
http://www.goldenroofchallenge.at/schulen/Kurzanleitung%20Schul-Weitsprung.pdf
http://www.paradisi.de/Fitness_und_Sport/Leichtathletik/Weitsprung/Artikel/12288.php
Abbildung 1:
https://www.leichtathletik.de/fileadmin/user_upload/ImportedAttachments/Trafomat3/2011/31550_weitsprung_svp.jpg
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