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. 1 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 2 3