Mario Heller

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Mario Heller
Biomechanische Grundlagen
01.03.2005
Sprechstunde: Mittwoch, 10 – 11 Uhr; USZ II ZI.2.06
www.univie.ac.at/biomech/
[email protected]
Skript: bei Frau Bauer
Gliederung:
1)
2)
3)
4)
5)
Einführung: Definitionen und Anwendungsfelder
Aufbau und Funktion des menschlichen Bewegungsapparates (BA)
Mechanische Grundlagen (Kinematik, Dynamik)
Methoden der Biomechanik
Biomechanische Prinzipien
1. Einführung:
Die Biomechanik wird unterteilt in Biologie und Mechanik.
Zu Biologie:
Definition: die Biologie ist die Wissenschaft von Leben.
Kennzeichen lebender Organismen sind:
 Zelle
 Cytoplasma
 Aktive Bewegungserscheinungen
 Wachstum
 Energiegewinn durch Oxidation von Nahrung
 Stoffwechsel in Form eines Fließgleichgewichts
 Ausscheidungsprozesse (z.B. schwitzen)
 Fortpflanzung und Vermehrung (Vererbung)
 Reizbarkeit
 Fähigkeit zur Selbstregulation
 Angepasstheit an die Umwelt
Zu Mechanik:
Definition: die Mechanik befasst sich mit der Bewegung von Körpern und der Einwirkung
von Kräften.
Unterteilungen:
 Kinematik – geometrische Beschreibung der Bewegung von Körpern ohne
Berücksichtigung der wirkenden Kräfte.
 Dynamik – Lehre von Kräften auf Körpern, Unterteilung in Statik (Systemruhe) und
Kinetik (Bewegung).
 Hydro/Aerostatik – Lehre der unbewegten, insbesondere der strömungsfreien
Flüssigkeiten bzw. Gase.
 Hydro/Aerodynamik – Lehre von strömungsverhalten der Flüssigkeiten bzw. Gase.
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Allgemeine Definition von Biomechanik:
1. Biomechanik ist eine interdisziplinäre Wissenschaft, die die menschliche Bewegung
beschreibt, analysiert und einschätzt. Sie gilt als verbindende Wissenschaft zwischen
Physik, Anatomie, Physiologie und Trainingswissenschaften. (Winter, 1990)
2. Biomechanik ist eine Wissenschaft, die die Strukturen und Funktionen von
biologischen Systemen unter Verwendung von Methoden aus der Mechanik
untersucht. (Hatze, 1971)
3. Biomechanik ist eine Wissenschaft, die Kräfte, welche auf und innerhalb einer
biologischen Struktur wirken, sowie deren Wirkung untersucht. (Nigg, 1994)
Unterscheidung äußere und innere Biomechanik
Äußere – äußerlich erkennbar, z.B.: Gelenkwinkelverlauf
Innere – Ursachen der Bewegung; z.B.: was passiert im Inneren, wenn ich meinen Arm
schnell oder langsam bewege.
Fragestellung!!
Beispiele:
 Was passiert wenn ich das zu beobachtende Objekt mit zusätzlichen Gewichten
belaste?
 Verschiedene Geschwindigkeiten untersuchen
 Wie wirkt sich unterschiedliches Schuhwerk aus (Gangmuster als einzelne Bewegung,
Kompensationserscheinungen, Kraftwirkung auf der Sohle)
Kenngröße!!
Entweder diskret oder funktional (z.B.: Zeitverlauf bei Hochsprung)
Anwendungsfelder der Biomechanik
 Leistungsbiomechanik (Vergleiche zwischen verschiedenen idealen Techniken)
 Anthrogometrische Biomechanik (Leistungsdiagnose)
 Präventive Biomechanik (Analyse und Minimierung von Belastung  Unterschied
Belastung/Beanspruchung)
 Didaktisch – Methodisch orientierte Biomechanik
 Interaktion zwischen Sportler, Gerät und Umwelt
Sportbiomechanik
Definition:
Wissenschaft von der mechanischen Beschreibung und Erklärung der Erscheinungen und
Ursachen von Bewegung im Sport unter Zugrundelegung der Bedingungen des menschlichen
Organismus. (Willimczik & Roth, 1999)
Aktueller Stand:
Die Physiologie und Trainingswissenschaften rücken immer mehr in den Vordergrund.
Geschichte der Biomechanik:
 Da Vinci (15.Jh.) – mathematische Beschreibung des menschlichen Körpers
 Borelli (17.Jh.) – mechanische Beschreibung; v.a. Zugkräfte und die Berechnung des
KSP
 Elektromyographie (Ende 18.Jh.) – elektrische Muskelaktivität
 Kinematographie (19.Jh.) – Bildaufnahmen sich bewegender Motive
 Dynamometrie (19.Jh.) – Aufzeichnung und Darstellung von Kräften
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