Testat I Biomechanik

W (Nm)

Ist das Skalarprodukt (Produkt) von Vektoren Kraft und Weg. Arbeit kann nur von einer Kraft verrichtet werden.

W = F * s

a (m/s2)

Zeitliche Veränderung der Geschwindigkeit.

-> Erste Ableitung der Geschwindigkeit nach der Zeit

-> Zweite Ableitung des Wegs nach der Zeit

Negative Beschleunigung = Verzögerung, Verlangsamung, Bremsung.

Stellt Bindeglied zw. kinematischen und dynamischen Merkmalen bei translatorischen Bewegungen dar.

a = v/t (je mit Dreieck davor)

L (kg m 2/s)

Der Drehimpuls ergibt sich analog zum Impuls (Translation) als Produkt von Massenträgheitsmoment und Winkelgeschwindigkeit und beschreibt den rotatorischen Bewegungszustand eines Körpers

L = J * w (omega)

Bleibt konstant, solange kein äußeres Drehmoment auf den Körper einwirkt.

M (Nm)

Für Drehbewegung ist Drehmoment erforderlich.

-> entsteht dadurch, dass an einem Körper eine Kraft angreift, deren Wirkungslinie nicht durch den Drehpunkt verläuft. Die Kraft (F) und der Normalabstand der Kraft zum Drehpunkt (d) bestimmen die Größe des Drehmoments.

M = F * d

f (1/s), (Hz, Hertz)

Bei zyklischen Bewegungen und Abfolgen ist es oft sinnvoller, statt der Zeit pro Bewegungszyklus die Anzahl von Bewegungen oder Zyklen pro Zeiteinheit anzugeben.

Beispiele: Ruderschläge, Schrittfrequenz, Pedalumdrehungen und Herzfrequenz.

v (m/s)

Die Geschwindigkeit beschreibt die Ortsveränderung eines Punkts oder Körpers über die Zeit und bezieht sich auf translatorische Bewegungen.

v = s/t (je mit Dreieck vorne dran, über s Vektorpfeil)

p (kg m/s) I

-> Produkt von Masse und Geschwindigkeit eines Körpers.

-> (Produkt von Zeit und Kraft)

Dadurch Verknüpfung zw. Kinematik und Dynamik

p = m * v (Über v Vektorpfeil)

(p = F * t (Über allen Vektorpfeile))

Ekin

Wenn sich ein Körper der Masse m mit der Geschwindigkeit v bewegt, dann besitzt der Körper die kinetische Energie (Bewegungsenergie)

Ekin = 1/2 * m * v2

F (N) (Newton)

Das, was den Bewegungszustand eines Körpers verändert und/oder ihn deformiert, nennt man Kraft.

F = m * a

P (W) (Watt)

-> Arbeit pro Zeiteinheit

komplexeste mechanische Merkmalsgröße.

Sie stellt dar, wie viel Arbeit pro Zeiteinheit an einem Körper verrichtet wird.

P = W/t (W und t mit Dreieck vorne dran)

Epot (Joule)

• gespeicherte Energie / Energie, die ein Körper aufgrund von seiner Position in

  einem Kraftfeld besitzt

• wird in kinetische umgewandelt

• Epot=m*g*h

Das Trägheitsmoment ist ein Maß für den Widerstand eines Körpers gegen eine Änderung seiner Drehbewegung um eine Achse.

Eigenschaft eines starren Körpers, die angibt, wie schwer es ist, die Rotationsbewegung des Körpers zu ändern.

J= m*r2

Einheit: kg *m2

a (alpha) (rad/s2)

-> Zeitliche Änderung der Winkelgeschwindigkeit.

• Erste Ableitung der Winkelgeschwindigkeit nach der Zeit

• Zweite Ableitung des Winkels nach der Zeit.

a = w/t (alpha, vor w und t Dreieck)

w (1/s) (Rad/s)

-> zeitliche Winkeländerung.

w = y/t (nicht y, griechischer Buchstabe, vor y und t Dreieck)

EIne Translation ist definiert als eine Bewegung, bei der alle Punkte eines Körpers auf parallelen Bahnen in derselben Zeit den gleichen Weg zurücklegen, wobei die Bahn der Punkte geradlinig oder gekrümmt sein kann.

Im Gegensatz zur Translation ist die Rotation definiert als Bewegung, bei der alle Punkte eines Körpers in derselben Zeit den gleichen Winkel durchstreichen.

Beschäftigt sich mit den auf ein System wirkenden Kräften, also mit den Ursachen und Mechanismen, die zu Bewegungen und Verformungen von Körpern führen.

Teilt sich in

• Kinetik (Bewegte Systeme)

• Statik (Ruhende Systeme)

• abhängig von Betrag, Richtung, Angriffspunkt (Ausgangspunkt, da wo Kräfte angreifen -> Körperschwerpunkt)

• Kraft, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Impuls, Drehmoment, (Weg?)

Trägheitsgesetz

Ein Körper verharrt im Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen geradlinigen Bewegung, sofern er nicht durhc einwirkende Kräfte zur Änderung seines Zustands gezwungen wird.

Aktionsgesetz (Prinzip)

Die Änderung der Bewegung einer Masse ist der Einwirkung der bewegenden Kraft proportional und geschieht längs der Wirkungsrichtung dieser Kraft.

• wirkt eine resultierende Kraft F auf einen Körper der Masse m, so wird der Körper in Richtung der wirkenden Kraft beschleunigt.

Reaktionsgesetz

Kräfte treten immer paarweise auf. Übt ein Körper A auf einen anderen Körper B eine Kraft aus (actio), so wirkt eine gleich große, aber entgegengerichtete Kraft von Körper B auf Körper A (reactio).

-> Besagt, dass man mit mittlerer Last die maximale Leistung (Arbeit pro Zeiteinheit) schafft.

-> Je höher die Last, desto langsamer kann sich der Muskel verkürzen (kontrahieren).

1. Elastizität

   Vollständige Erholung nach Deformation

   Elastische Verformung eines Festkörpers verhält sich linear zur einwirkenden Belastung

2. Plastizität

   plastische Deformation, keine Erholung. Element widersteht Kraft bis zu gewissem Punkt

3. Viskosität

   Eigenschaft von fließendem Stoffsystem, unter Einwirkung von Spannung fließt. Irreversibel deformiert.

   Nicht nur von Kraft, sondern auch von Geschwindigkeit der Krafteinwirkung abhängig

4. Stärke (Festigkeit)

   Definiert Punkt des Materialversagens: nach einmalig anwachsender oder wiederholter Belastung (Ermüdung)

   
   

• Zug (Hängen an Reckstange)

• Druck (Stehen, Hanteln auf Schulter)

• Scherung (Absprung beim Weitsprung)

• Biegung (Beugung nach vorne/hinten)

• Torsion (Fußball: Fuß fest, Knie verdreht)

bewegliche Verbindung zwischen mindestens zwei Knochen.

• Rotation

• Transaltion

• keine festen Drehachsen, da Position und Ausrichtung während der Bewegung variieren

Scharnier-, Sattel- und Kugelgelenk

Echte Gelenke: (Gelenkspalt, -knorpel, -kapsel)

Unechte Gelenke: knorpelige und bindegewebige Verbindungen (Brustbein, Schädel, knöcherne Verschmelzungen, Kreuzbein)

Kinetische Ketten

Neutral Null Methode

In Sehne eingewachsener Knochen, der für zusätzlichen Abstand zum Knochen sorgt.

Vergrößert Abstand zw. Muskelansatzstelle und dem Gelenk um sich die Bewegung dreht.

-> Verbesserung Hebelmechanismus für effiziente Kraftübertragung

Längerer Kraftarm: minimiert benötigte Muskelkraft

Bsp.: Patella, Handwurzelknochen

200 Knochen

• Röhrenknochen

• platte Knochen

• Kurze Knochen

• Sesambeine

Mechanische Funktion:

• Stützfunktion (äußere Kräfte)

• Schutz innerer Organe

• Kraftübertragung (einseitige und zweiseitige Hebel)

Physiologische Funktion

• Bildung von Blutzellen

• Kalziumspeicher

Vereinfacht

1. Entriegelung der durch die Troponinfäden blockierten Einrastestellen auf dem Aktinfilament

2. Brückenbildung zw. Myosinköpfchen und Aktinfilament

3. Kontraktion durch aktive Kippbewegung des Myosinköpfchens (Energie wird benötigt)

4. Lösen der bestehenden Brücken

• Bei Extremen (ganz gebeugt, ganz gestreckt) können nur minimal wenig Brücken entstehen

• Für eine maximale Kraftentfaltung sollte sich der Muskel in seiner Ausgangslänge befinden (90 Grad Ellenbogen)

• Je größer das Drehmoment, destor mehr Kraft kann aufgebracht werden

• Bei höheren Kontraktionsgeschwindigkeiten nimmt die Muskelkraft ab, bei kleineren Kontraktionsgeschwindigkeiten nimmt sie zu.

• beschreibt den Zusammenhang zwischen der Kontraktionsgeschwindigkeitund der Muskelkraft eines Skelettmuskels.

• Hill´sche Kurve beschreibt genau das.

t=s/v