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Lernmaterialien für Bio-inspirierte Aktuatorik an der Fachhochschule Bielefeld

Greife auf kostenlose Karteikarten, Zusammenfassungen, Übungsaufgaben und Altklausuren für deinen Bio-inspirierte Aktuatorik Kurs an der Fachhochschule Bielefeld zu.

TESTE DEIN WISSEN

Was verstehen Sie unter dem Begriff Bionik?

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TESTE DEIN WISSEN

Bionik: 

  • Kunstwort aus den Wörtern Biologie und Technik
  • Stellt Zusammenhänge aus der belebten Natur auf technische Systeme dar
  • Erweiterung der Ingenieurswissenschaften
  • Engl.: Biomimetics


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TESTE DEIN WISSEN

Wie ist die Analogiebionik aufgebaut?

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TESTE DEIN WISSEN

Top-Down:

  1. Beschreibung eines technischen Problems
  2. Analogiesuche in biologischen Systemen
  3. Biologische Systemanalyse
  4. Übertragung der wichtigen Prinzipien auf das technische System
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TESTE DEIN WISSEN

Wie ist die Abstraktionsbionik aufgebaut?

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TESTE DEIN WISSEN

Bottowm-Up:

  1. Biologie Grundlagen: Morphologie, Physiologie biologischer Systeme
  2. Extraktion der zugrundeliegenden biologischen Prinzipien
  3. Abstraktion (evtl. fachgebietsunabhängig)
  4. Suche nach technischen Anwendungen
  5. Entwicklung technischer Anwendung
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Was ist die Motorik und welche Arten gibt es?

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TESTE DEIN WISSEN

Fähigkeit des Körpers eines Lebewesens sich zu bewegen

  • Lokomotion: Fortbewegung
  • Mimik: Veränderung des Gesichtsausdrucks
  • Taxis: Ausirchtung der Körperlängsachse aufgrund eines Reizes
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TESTE DEIN WISSEN

Was sind die Voraussetzungen für terrestische Lokomotion?

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TESTE DEIN WISSEN

Kraft und Bewegung:

  • Vortrieb (Aktuatoren, Hebel)
  • Kompensation der Schwerkraft (Auftrieb, Bodenfreiheit)
  • Richtungskontrolle/Orientierung


Gleichgewicht: Statische oder dynamische Stabilität


Koordination: Kontrolle redundanter Freiheitsgrade


Kraftverteilung bei mechanischer Kopplung


... (vllt noch ausführen)

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Woher kommt die Membranspannung?

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TESTE DEIN WISSEN
  • Trennung von Ladungen durch Zellmembran (Lipid-Doppelschicht)
  • Im Ruhezustand befinden sich in der Zelle mehr negative und ausserhalb  mehr positive Ladungen
  • Membranspannung Vm= φi–φo = Potenzialdifferenz über der Membran
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Wie wird die Membranspannung beeinflusst?

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TESTE DEIN WISSEN
  • Selektive Ionenkanäle erlauben Diffusion von bestimmten Ionentypen
  • Elektrisches Feld wirkt zusätzlich als Antrieb, um Ionen über die Membranzu bewegen
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Was bewirkt das Fick'sche Gesetz?

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TESTE DEIN WISSEN

Diffusion: Das Bestreben von Teilchen, sich gleichmäßig zu verteilen (Über eine Membran hinweg nur durch spezifische Ionenkanäle)

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TESTE DEIN WISSEN

Welche Zustände hat ein spannungsgesteuerter Ionenkanal ?

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Ein spannungsgesteuerter Na+-Kanal hat 3 Zustände

1. Ruhezustand

2. aktiver Zustand

3. inaktiver Zustand


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Wie ist der Ablauf des Aktionspotenzial?

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TESTE DEIN WISSEN

1. Ruhezustand

2. Depolarisation der Membran z.B. durch benachbartes Membransegment

  • Spannungsgesteuerte Na+-Kanäle werden aktiviert
  • Na+strömt in die Zelle
  • wenn Aktivierung überschwellig (dann Loop)

3. Spannungsgesteuerte K+-Kanäle öffnen sich 

  • K+strömt aus der Zelle heraus- Na+-Kanäle werden inaktiv(er)
  • Spannung erreicht Scheitel

4. K+-Kanäle weiterhin offen

  • Spannung sinkt ab

5. Spannung sinkt unter das Ruheniveau

  • Ionenpumpen pumpen Natriumaus der Zelle hinaus und Kalium hinein (jeweils 3 Na+und 2 K+). Achtung: Pumpen immer aktiv

6. Spannung steigt durch Pumpen wieder auf das Ruheniveau (Refraktärzustand),

  • Na+-Kanäle gehen in Ruhezustand
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Was sind die Eigenschaften von Muskeln?

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Muskeln...

  • sind die Krafterzeuger in biologischen Systemen
  • können nur Zugkräfte erzeugen
  • sind in eine Umbebung aus Bindegewebe, Knorpeln, Gelenken, Knochen etc. eingebettet -> Einzelbefunde im Laborversuch sind nur schwer auf das Gesamtsystem übertragbar.
  • Es existiert eine Vielzahl von Modellen (dazu später mehr)
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Wie ist eine motorische Einheit definiert?

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Konzept der motorischen Einheit (Motor Unit)

  • Motoneuron steuert mehrere Muskelfasern an. Die Gesamtheit der von einem Motoneuron angesteuerten Fasern bilden die motorische Einheit.
  • Bei Menschen
    • Eine Muskelfaser wird immer nur von einem Motoneuron angesteuert
  • Muskeln bestehen also aus vielen tausend Einzelfasern, die in wenigen motorischen Einheiten organisiert sind
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  • 41245 Karteikarten
  • 1119 Studierende
  • 24 Lernmaterialien

Beispielhafte Karteikarten für deinen Bio-inspirierte Aktuatorik Kurs an der Fachhochschule Bielefeld - von Kommilitonen auf StudySmarter erstellt!

Q:

Was verstehen Sie unter dem Begriff Bionik?

A:

Bionik: 

  • Kunstwort aus den Wörtern Biologie und Technik
  • Stellt Zusammenhänge aus der belebten Natur auf technische Systeme dar
  • Erweiterung der Ingenieurswissenschaften
  • Engl.: Biomimetics


Q:

Wie ist die Analogiebionik aufgebaut?

A:

Top-Down:

  1. Beschreibung eines technischen Problems
  2. Analogiesuche in biologischen Systemen
  3. Biologische Systemanalyse
  4. Übertragung der wichtigen Prinzipien auf das technische System
Q:

Wie ist die Abstraktionsbionik aufgebaut?

A:

Bottowm-Up:

  1. Biologie Grundlagen: Morphologie, Physiologie biologischer Systeme
  2. Extraktion der zugrundeliegenden biologischen Prinzipien
  3. Abstraktion (evtl. fachgebietsunabhängig)
  4. Suche nach technischen Anwendungen
  5. Entwicklung technischer Anwendung
Q:

Was ist die Motorik und welche Arten gibt es?

A:

Fähigkeit des Körpers eines Lebewesens sich zu bewegen

  • Lokomotion: Fortbewegung
  • Mimik: Veränderung des Gesichtsausdrucks
  • Taxis: Ausirchtung der Körperlängsachse aufgrund eines Reizes
Q:

Was sind die Voraussetzungen für terrestische Lokomotion?

A:

Kraft und Bewegung:

  • Vortrieb (Aktuatoren, Hebel)
  • Kompensation der Schwerkraft (Auftrieb, Bodenfreiheit)
  • Richtungskontrolle/Orientierung


Gleichgewicht: Statische oder dynamische Stabilität


Koordination: Kontrolle redundanter Freiheitsgrade


Kraftverteilung bei mechanischer Kopplung


... (vllt noch ausführen)

Mehr Karteikarten anzeigen
Q:

Woher kommt die Membranspannung?

A:
  • Trennung von Ladungen durch Zellmembran (Lipid-Doppelschicht)
  • Im Ruhezustand befinden sich in der Zelle mehr negative und ausserhalb  mehr positive Ladungen
  • Membranspannung Vm= φi–φo = Potenzialdifferenz über der Membran
Q:

Wie wird die Membranspannung beeinflusst?

A:
  • Selektive Ionenkanäle erlauben Diffusion von bestimmten Ionentypen
  • Elektrisches Feld wirkt zusätzlich als Antrieb, um Ionen über die Membranzu bewegen
Q:

Was bewirkt das Fick'sche Gesetz?

A:

Diffusion: Das Bestreben von Teilchen, sich gleichmäßig zu verteilen (Über eine Membran hinweg nur durch spezifische Ionenkanäle)

Q:

Welche Zustände hat ein spannungsgesteuerter Ionenkanal ?

A:

Ein spannungsgesteuerter Na+-Kanal hat 3 Zustände

1. Ruhezustand

2. aktiver Zustand

3. inaktiver Zustand


Q:

Wie ist der Ablauf des Aktionspotenzial?

A:

1. Ruhezustand

2. Depolarisation der Membran z.B. durch benachbartes Membransegment

  • Spannungsgesteuerte Na+-Kanäle werden aktiviert
  • Na+strömt in die Zelle
  • wenn Aktivierung überschwellig (dann Loop)

3. Spannungsgesteuerte K+-Kanäle öffnen sich 

  • K+strömt aus der Zelle heraus- Na+-Kanäle werden inaktiv(er)
  • Spannung erreicht Scheitel

4. K+-Kanäle weiterhin offen

  • Spannung sinkt ab

5. Spannung sinkt unter das Ruheniveau

  • Ionenpumpen pumpen Natriumaus der Zelle hinaus und Kalium hinein (jeweils 3 Na+und 2 K+). Achtung: Pumpen immer aktiv

6. Spannung steigt durch Pumpen wieder auf das Ruheniveau (Refraktärzustand),

  • Na+-Kanäle gehen in Ruhezustand
Q:

Was sind die Eigenschaften von Muskeln?

A:

Muskeln...

  • sind die Krafterzeuger in biologischen Systemen
  • können nur Zugkräfte erzeugen
  • sind in eine Umbebung aus Bindegewebe, Knorpeln, Gelenken, Knochen etc. eingebettet -> Einzelbefunde im Laborversuch sind nur schwer auf das Gesamtsystem übertragbar.
  • Es existiert eine Vielzahl von Modellen (dazu später mehr)
Q:

Wie ist eine motorische Einheit definiert?

A:

Konzept der motorischen Einheit (Motor Unit)

  • Motoneuron steuert mehrere Muskelfasern an. Die Gesamtheit der von einem Motoneuron angesteuerten Fasern bilden die motorische Einheit.
  • Bei Menschen
    • Eine Muskelfaser wird immer nur von einem Motoneuron angesteuert
  • Muskeln bestehen also aus vielen tausend Einzelfasern, die in wenigen motorischen Einheiten organisiert sind
Bio-inspirierte Aktuatorik

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