2 Biomechanische Merkmale und Untersuchungsmethoden im Sport

1. 2 Biomechanische Merkmale und Untersuchungsmethoden im Sport 2.1 Kinemetrie 2.2 Dynamometrie 2.3 Biomechanische Anthropometrie

2. 2.3 Biomechanische Anthropometrie 2.3.1 Merkmale der biomechanischenAnthropometrie 2.3.2 Schwerpunkt und Massenträgheit von Körpersegmenten 2.3.3 Schwerpunkt und Massenträgheit des Gesamtkörpers

3. Merkmale d. biomech. Anthropometrie Längenmaße der herkömmlichen Anthropometrie Längen, Umfänge von Gliedern Innere Geometrie des Bewegungsapparates Gelenkskonstruktion, Hebelarme, Muskellängen Festigkeitseigenschaften des Bewegungsapparates Bruchgrenzen, Elastizität Masse und geometrische Verteilung der Masse Lage des Körperschwerpunktes, Massenträgheitsmomente

4. Schwerpunkt (Massenmittelpunkt) Die Gewichtskraft eines Körpers ist gleich der Summe der Gewichtskräfte seiner Massenelemente. Die Resultierende greift im Schwerpunkt des Köpers an. Der Schwerpunkt eines Körpers ist der Angriffspunkt der Resultierenden aller seiner Teilgewichtskräfte. Er kann auch außerhalb des Körpers liegen.

5. Zentraler / Dezentraler Kraftstoß Zentraler Kraftstoß durch den Schwerpunkt Dezentraler Kraft-stoß am Schwer-punkt vorbei => Rotation Vergleiche Definition Drehmoment: Drehmoment ist Kraft mal Normalabstand

6. Saltobewegung Dezentraler Kraftstoß hinter dem Schwerpunkt => Rotation vorwärts Dezentraler Kraftstoß vor dem Schwerpunkt => Rotation rückwärts Welche Drehbewegung ist schneller?

7. Biomechanische Technikanalyse am Beispiel des Hochsprungs Hmax…Scheitelpunkt der Körperschwerpunktsbahn HL… Sprunglattenhöhe H3…Lattenübersprung (Differenz max. Körperschwerpunktshöhe zu Sprunglattenhöhe (Müller, 1986, 48)

8. Hauptachsen Longitudinalachse = Längsachse des Körpers, steht bei aufrechtem Stand senkrecht zur Unterlage Transversalachse= Breitenachse, steht senkrecht auf der Längsachse und ist lateral-medial gerichtet. Sagittale Achse = Tiefenachse, steht senkrecht zu den beiden anderen Achsen.

9. Hauptebenen Medianebene (1) = Ebene, die durch Längs- und Tiefenachse gelegt wird, daher auch als Mediansagittalebene bezeichnet. Sagittalebene (1) = Paramedianebene, jede parallel zur Medianebene stehende Ebene. Frontale (koronale) Ebene (2) = Ebene, die die transversale und longitudinale Achse enthält. Transversale Ebenen (3) = stehen senkrecht zur Medianebene und zu einer Frontalebene. Bei aufrechtem Stand liegen sie horizontal und enthalten die sagittale und die transversale Achse.

10. Richtungsbezeichnungen Kaudal (zum Steißbein hin) http://www.anatomie-online.com/Seiten/glossar.html

11. Richtungsbezeichnungen anterior vorne medial zur Mitte hin dexter rechts palmarhohlhandwärts distal entfernt, plantar fußsohlenwärts vom Körper weg dorsal rückwärts posterior hinten externus außen profundus in der Tiefe inferior unten sinister links internus innensuperficialis oberflächlich kaudal zum Steißbein hin superior oben kranial kopfwärts ventral bauchwärts lateral zur Seite hin https://de.wikipedia.org/wiki/Anatomische_Lage-_und_Richtungsbezeichnungen#Lage-_und_Richtungsbezeichnungen_an_den_Gliedma%C3%9Fen

12. Bewegungsrichtungen Flexion – Extension Flexion für Beugung und Extension für Streckung im Gelenk Ausnahme: Dorsalflexion (Dorsalextension) – Beugung des oberen Sprunggelenks Plantarflexion – Streckung des oberen Sprunggelenks https://de.wikipedia.org/wiki/Plantarflexion

13. Bewegungsrichtungen Abduktion – Adduktion Rotation eines Segments auswärts (Abduktion) oder einwärts (Adduktion) in der Frontalebene. Einfach ausgedrückt: Abduktion ist ein seitliches Wegführen und Adduktion ein Heranziehen der Extremitäten Ausnahme Fuß: Abduktion – Adduktion erfolgt um Tiefenachse

14. Bewegungsrichtungen Innenrotation – Außenrotation Drehbewegung einer Extremität um ihre Längsachse innen – zum Körper hin außen – vom Körper entfernen Innenrotation Außenrotation Innen- Außenrotation im Gelenk: bezieht sich auf das distal vom Gelenk gelegene Segment, z.B. Innenrotation Kniegelenk: Innenrotation Unterschenkel

15. Bewegungsrichtungen Pronation – Supination Ein - Auswärtsdrehung der Gliedmaßen bezieht sich auf Unterarm und Fuß Eselsbrücke: Pronation – Brot halten; Supination – Suppe halten) Speiche (Radius) Elle (Ulna) https://www.antoniopacelli.com/community/article/are-you-standing-up-straight https://www.pinterest.at/pin/383509724504159886/

16. Bewegungsrichtungen Anteversion – Retroversion Anteversion (Vorführung) und Retroversion (Rückführung) ist eine Rotation um eine transversale Achse und werden nur für Oberarm und Oberschenkel verwendet. Elevation Heben über die Waagrechte (z.B. den Arm). Zirkumduktion Umführungsbewegung(z.B. Kreisen mit dem Arm).

17. 2.3 Biomechanische Anthropometrie 2.3.1 Merkmale der biomechanischen Anthropometrie 2.3.2 Schwerpunkt und Massenträgheit von Körpersegmenten 2.3.3 Schwerpunkt und Massenträgheit des Gesamtkörpers

18. Untersuchungen an Leichen: m, SP, J(mittels Balancierplatte, Waage, Pendel) durch Sezieren: Jahr Personenanzahl BRAUNE / FISCHER 1889 3 FISCHER 1906 1 BERNSTEIN u. a. 1931 ? DEMPSTER 1955 8 CLAUSER u. a. 1969 13 Nachteile: Unterschiede zw. totem und lebendem Gewebe, Stichprobe klein (n ca. 100), unterschiedliche Präparation, meist höheres Alter, Todesursache Herz-Kreislaufversagen

19. Untersuchungen an lebenden Menschen Methoden: Wasserverdrängungsmethode Magnetresonaztomographie (MRI)

20. Ergebnisse experimenteller Bestimmungen

21. Komplexe statistische Modelle Multiple Regressionsgleichungen für die Segmentmassen (CLAUSER et al. 1969, Massen in kg, alle anderen Größen in cm)

22. Geometrische Modelle • Körpersegmente werden mit geometrischen Körpern beschrieben. • Die Dimensionen der geometrischen Körper werden aus anthropometrischen Messungen (z. B. Segmentlänge, -umfang) bestimmt. •  Aus diesen Daten lässt sich das Segmentvolumen bestimmen. Segmentdichten werden aus Kadaverstudien übernommen • Es lassen sich Trägheitsgrößen und KSP der Segmente berechnen.

23. Geometrische Modelle: HANAVAN 1964 15 Segmente mit homogener Dichte Kopf - Ellipsoid Rumpf - elliptischer Zylinder Hände - Kugeln restlichen Segmente - Drehkegelstümpfe

24. Hominoidmodell: anthropomorphes, mathematisch-geome-trisches Modell des segmentierten menschlichen Körpers(HATZE 1980) Input: 242 anthropometrische Messwerte, Alter und Geschlecht

25. Unterschiede zu Hanavan • Schultern eigene Segmente • geschlechtsspezifische Unterschiede werden berücksichtigt: • z. B. Gewebedichte, Massenverteilung • genauere Konturen der Segmente: • z. B. Oberarm wird durch 10 elliptische Scheiben dargestellt • Variation der Gewebedichte eines Segmentes wird berücksichtigt • Asymmetrien (Arme, Beine, …) werden berücksichtigt • mittlere Fehler irgendeines Segmentparameters überschreitet nicht 3%.

26. 2.3 Biomechanische Anthropometrie 2.3.1 Merkmale der biomechanischen Anthropometrie 2.3.2 Schwerpunkt und Massenträgheit von Körpersegmenten 2.3.3 Schwerpunkt und Massenträgheit des Gesamtkörpers

27. 2.3.3 Schwerpunkt und Massenträgheit des Gesamtkörpers INHALT: Experimentelle Bestimmung KSP auf der Körperlängenachse: Scheidt´sche Waage KSP in der Sagittalebene: Dreiecksplattform Trägheitsmoment auf dem Drehtisch Modellmethode Bestimmung des KSP aus Modelldaten: Momentensatz Bestimmung der Massenträgheit aus Modelldaten: Satz von Steiner

28. Körperschwerpunktwaage lW lG FW Waage FG lG absolute KSP-Höhe lGrel relative KSP-Höhe FG Körpergewicht FW Kraft auf Waage (= FW belastet – FW Brett) ∑M = 0 - FW · lW + FG · lG= 0  lGrel = lG/ Körpergröße  55 – 58 %, Männer etwas höher (~ 0,7%)

29. Dreieckskörperschwerpunktwaage

30. Messung des Massenträgheitsmoments mit Hilfe eines Drehtisches Person nimmt sportartspezifische Haltung ein Person wird bewegt damit die Drehachse des Drehtisches durch den KSP geht.

31. KSP aus Teilschwerpunkten und Teilmassen m .yKSP = m1y1 + m2y2 + m3y3 + … + m12y12 m .xKSP = m1x1 + m2x2 + m3x3 + … m12x12 m … Gesamtmasse, mi … Teilmassen xi, yi... Koordinaten der Teilschwerpunkte Daraus ergeben sich die Schwerpunktkoordinaten: yKSP = 1/m. (m1y1 + … + m12y12) = 12 = 1/mmiyi i = 1 xKSP = 1/m. (m1x1 + … + m12x12) = 12 = 1/mmixi i = 1

32. Massenträgheitsmoments aus Modelldaten Satz von Steiner: Jg = Js + ms· ds² ds = Abstand zwischen Körperschwerpunkt und Kopfschwerpunkt ms = Masse Kopfsegment Js = Trägheitsmoment Kopfsegment Jg = Trägheitsmoment Kopf um Körperschwerpunkt

33. Massenträgheitsmoment um Transversalachse Berechnen Sie das Trägheitsmoment bei der Riesenfelge um die Reckstange (JR). JKSP= 12 kg m² um die transversale Achse Abstand Reck zum Schwerpunkt (d): 1,3 m Masse des Turners (m): 65 kg https://www.youtube.com/watch?v=m6rKKZAWF5Q JR= JKSP + m · d² = 12 + 65 · 1,3² = 122 kg m²  Das Trägheitsmoment ist ca. 10 mal so groß bei der Riesenfelge wie bei der Drehung um die transversale Achse.