pulsaraufgabe
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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 4 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/ 9 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. 10 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 11 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 12 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. 13 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 14
