Sportbiomechanik - S1 - Seminar at Universität Magdeburg

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Erläutern Sie elektrische Kraftmessverfahren auf der Basis von Spannungs- Dehnungs- Messstreifen und von piezoelektrischen Sensoren! 


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??? 

Erklären Sie den Begriff Dynamometrie 

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Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein, um eine biomechanisch auswertbare Videoaufzeichnung zu erhalten? Erläutern Sie die Vorgehensweise!

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??? 


Wie funktionieren die Dehnungsmessstreifen ? 

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Erläutern Sie das Prinzip der optimalen Tendenz im Beschleunigungsverlauf anhand von zwei Bespielen!

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Wodurch wird die Beweglichkeit der WS ermöglicht?

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Erläutern Sie die analytische Methode nach Dickwach zur KSP-Bestimmung!

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Wovon hängt der Druck auf den Zwischenwirbelscheiben ab?

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Nennen Sie jeweils ein Beispiel für ein Scharnier- sowie Kugelgelenk im menschlichen Körper und geben Sie die dazugehörige Anzahl der Freiheitsgrade mit der Bewegungsrichtung an!

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Diskutieren Sie die Beanspruchung des Gelenkknorpels durch physiologischen Belastungsreiz infolge sportlicher Betätigung!

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??? 

Erklären Sie den Piezoeffekt
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Wie kann man statische und dynamische Maximalkraftfähigkeit bestimmen?

 

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Sportbiomechanik - S1 - Seminar

Erläutern Sie elektrische Kraftmessverfahren auf der Basis von Spannungs- Dehnungs- Messstreifen und von piezoelektrischen Sensoren! 


Spannungs- Dehnungs- Messstreifen:

Aufbau: Messtreifen wird auf das Gerät geklebt
Funktionsweise: Metalldraht ändert seine elektrischen Widerstand bei Zugbeanspruchung Dehnung (Längenänderung)=> Querschnitt wird kleiner => Widerstand steigt durch einwirkende Kräfte auf das Gerät, nehmen Messstreifen Längenveränderungen wahr und ermitteln die Spannung/ Kraft


piezoelektrische Sensoren:

Prinzip: Oberfläche bestimmter Kristalle entstehen elektrische Ladungen, wenn auf die Kristalle in bestimmten Richtungen Druck- oder Zugkräfte einwirken elektrische Ladung proportional zur Kraftkomponente mehrdimensionale Kraftmessung möglich

elektrische Ladung zu klein => benötigt Ladungsverstärker um Spannung sichtbar zu machen

Sportbiomechanik - S1 - Seminar

??? 

Erklären Sie den Begriff Dynamometrie 
dienen der direkten Erfassung von Reaktionskräften und den daraus ableitbaren Messgrößen (z.B. Impuls, Drehmomente, Massenträgheitsmomente). Die Kenntnis der (äußeren) Reaktionskräfte ist eine Voraussetzung für die Abschätzung von inneren Kräften bzw. den zugrunde liegenden Kraftvermögen. 

Ermittlung : Dehnungsmessstreifen


Sportbiomechanik - S1 - Seminar

Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein, um eine biomechanisch auswertbare Videoaufzeichnung zu erhalten? Erläutern Sie die Vorgehensweise!

angemessene Bildfrequenz
gute Ausleuchtung und entsprechende Shutterfrequenz
Ausschnitt eines bestimmten Bewegungsabschnittes (formatfüllend)
Kalibrierung/ Maßstab
nach Aufnahme des Maßstabes keine Veränderungen an der Kamera
Bildebene parallel zur Bewegungsebene
Markierung der Körper- und Objektpunkte
Überdeckung der Markierungen (Marker) möglichst vermeiden
Kamera auf Stativ feststehend
zweidimensionale Aufnahme nur für zweidimensionale Bewegungen
alle Kameras miteinander triggern

Sportbiomechanik - S1 - Seminar

??? 


Wie funktionieren die Dehnungsmessstreifen ? 
Dehnungsmessstreifen (DMS) sind flächige Messwertaufnehmer oder Sensoren, die ohne äußere Krafteinwirkung durch einen elektrischen Widerstand charakterisiert sind. Erfahren sie eine Deformation, so hat dies eine Änderung ihres elektrischen Widerstandes zur Folge. Die Widerstandsänderung wird über eine Spannungsänderung in einem elektronischen Schaltkreis an einen A/D-Wandler übertragen.



Sportbiomechanik - S1 - Seminar

Erläutern Sie das Prinzip der optimalen Tendenz im Beschleunigungsverlauf anhand von zwei Bespielen!

Für Absprung-, Abdruck-, Abstoß-, und Abwurfbewegungen
=> max. Beschleunigungskraft kann nur kurzzeitig wirken


Fallende Tendenz: wenn der Beschleunigungsweg in kürzester Zeit zurückgelegt werden soll (Boxschlag, Schlagwurf)


steigende Tendenz: wenn unabhängig von der Zeit die größtmögliche Beschleunigung erreicht werden soll (Kugelstoß, Speerwurf, Weisprung)

Sportbiomechanik - S1 - Seminar

Wodurch wird die Beweglichkeit der WS ermöglicht?

  1. segmentaler Bau (Wirbelkörper) -> Stellung der Gelenkflächen
  2. Wirbelgelenken
  3. Bandscheiben
  4. Muskulatur (Rücken-, Bauch-, und Halsmuskeln) und Bänder 

Sportbiomechanik - S1 - Seminar

Erläutern Sie die analytische Methode nach Dickwach zur KSP-Bestimmung!

Bei der analytischen Methode nach Dickwach wird der KSP mit Hilfe der Lage der Gelenke bestimmt. Man benötigt den Mittelpunkt des Körperteils und dessen relativem Gewicht(% der Gesamtmasse).


Formeln:
x(ksp)= 1/m * Σ mi* xi

y(ksp)= 1/m * Σ mi* yi


Sportbiomechanik - S1 - Seminar

Wovon hängt der Druck auf den Zwischenwirbelscheiben ab?

-> Maß für Widerstand, den die Materie bei einer Verkleinerung des zur Verfügung stehenden Raumes entgegensetzt


Druck P = F/A 

F= Kraft, die senkrecht auf Bezugsfläche einwirkt 


  • Körperhaltung / Hebelgesetzt
  • Gewicht des Körpers (Art der Belastung)
  • Knorpeldichte/Abstand und Gesamtangriffsfläche
  • Alter (=> Wasseranteil in Bandscheiben)
  • Traglast / Lastkraft
  • Muskelkraft hinter der WS


Sportbiomechanik - S1 - Seminar

Nennen Sie jeweils ein Beispiel für ein Scharnier- sowie Kugelgelenk im menschlichen Körper und geben Sie die dazugehörige Anzahl der Freiheitsgrade mit der Bewegungsrichtung an!

Scharniergelenk = Ellenbogen / Elle

1 Freiheitsgrad 

Bewegungsrichtung: 

  • Beugung (Flexion) und Streckung (Extension)


Kugelgelenk = Schultergelenk  /Hüftgelenk

3 Freiheitsgrade

Bewegungsrichtung: in alle Richtungen


  • Beugung (Flexion) und Streckung (Extension)
  • Wegführung (Abduktion) und Heranführung (Adduktion)
  • Innen- und Außenrotation


Sportbiomechanik - S1 - Seminar

Diskutieren Sie die Beanspruchung des Gelenkknorpels durch physiologischen Belastungsreiz infolge sportlicher Betätigung!

Durch sportliche Betätigung wird der Gelenkknorpel gefordert und beansprucht. Er muss sämtliche Belastungen aushalten.


nach Erwärmung => Wasseraufnahme des Gelenkknorpels (Knorpeldicke nimmt zu!) => Entlastung und Schutz des Gelenks+ Elastizität nimmt zu


exogene/ endogene Überlastung/ Fehlbelastung
=> Knorpeldefekt/ Rissbildung im Knorpel (vernarbt)
=> Knorpel kann sich bei kleinen Defekten regenerieren
=> weitere Belastung des defekten Knorpels
=> Zerstörung und Abbau des Gewebes
=> Knorpelarthrose 

Sportbiomechanik - S1 - Seminar

??? 

Erklären Sie den Piezoeffekt
Der Piezoeffekt beruht auf dem Verhalten von bestimmten Kristallen (vor allem Quarz), die bei (mechanischem) Druck an den Dipolen der Kristalle elektrische Ladungen ansammeln. Diese Ladungsverschiebungen werden zunächst über einen Ladungsverstärker in elektrische Spannungen umgesetzt und einer Auswerteelektronik zugeführt.

Sportbiomechanik - S1 - Seminar

Wie kann man statische und dynamische Maximalkraftfähigkeit bestimmen?

 

dynamische Maximalkraft = höchste Kraft :  

ist die höchste Kraft, die das neuromuskuläre System bei willkürlicher Kontraktion einer Bewegung realisieren kann 

=> Messungen von Kraft-Zeit- Verläufen bei Zusatzlasten


statische Maximalkraft = halte Arbeit (Abstand zw. Ansatz und Ursprung bleiben konstant) : 

 statischer Widerstand, festgelegte Muskelgruppe im ausgewählten Winkel

=> Messuhren (oder andere dynamometrische Messinstrumente)


Die Maximalkraft hängt von folgenden Faktoren ab: 

  • Muskelquerschnitt
  • intramuskuläre Koordination
  • intermuskuläre Koordination 


Durch das Training jeder einzelnen Komponente kann die Maximalkraft verbessert werden. 

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