Biomechanik der Sportarten

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Biomechanik der Sportarten

ISBN: 
978-3-662-60523-3

Dieses Lehrbuch bietet einen reichhaltig illustrierten und kompakten Überblick über die kausalen Zusammenhänge, die bei Bewegungsabläufen im Sport auftreten. Sie erlernen damit die Grundkenntnisse im Fach Biomechanik wie auch die wesentlichen biomechanischen Messverfahren und Methoden zur Datenerhebung und Datenauswertung.

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Dazu erhalten Sie einen umfassenden Einblick in die Strukturen sportlicher Bewegungen. Dabei steht ersten Bandes die Anwendung biomechanischer Analysen in der Leichtathletik im Mittelpunkt. Didaktisch ausgereift werden Ihnen anhand originaler Datenbeispiele von aktuellen Spitzenathleten die Möglichkeiten, die biomechanische Analysen zur Bewertung und Optimierung der sportlichen Technik bieten, anschaulich und gut verständlich erklärt.

So können Sie sich optimal auf die Prüfung vorbereiten, dazulernen, nachschlagen oder sich einen Ein- und Überblick verschaffen. Dazu bietet eine Begleitwebseite Online-Zusatzmaterialien zur weiteren Veranschaulichung und Vertiefung.

Datei: 
  • Kapitel 1: Einführung in die Biomechanik der Sportarten (9)
  • Kapitel 2: Physikalische Grundlagen (15)
  • Kapitel 3: Biomechanische Messverfahren (16)
  • Kapitel 4: Gehen, Laufen, Sprint und Hürdenlauf (17)
  • Kapitel 5: Sprünge (36)
  • Kapitel 6: Würfe (17)
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Frage 1 von 110
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  • Wie unterscheiden sich mechanische und biomechanische Betrachtungen sportlicher Bewegungen?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 1.1: Gegenstand der Sportbiomechanik
  • Definieren Sie den Begriff „Sportbiomechanik“.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 1.1: Gegenstand der Sportbiomechanik
  • Welche Themenfelder haben die naturwissenschaftlichen Disziplinen der Sportwissenschaft?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 1.1: Gegenstand der Sportbiomechanik
  • Welche Mutterwissenschaften sind in der Sportbiomechanik angesiedelt?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 1.1: Gegenstand der Sportbiomechanik
  • Nennen Sie Teilgebiete und Aufgaben der Sportbiomechanik.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 1.1: Gegenstand der Sportbiomechanik
  • Welche Erfindungen waren Voraussetzung für die ersten biomechanischen Bewegungsanalysen?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 1.2: Zur Geschichte der Bewegungsanalyse
  • Skizzieren Sie die Entwicklung der kinematischen und dynamischen Bewegungsanalyse anhand wichtiger historischer Highlights.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 1.2: Zur Geschichte der Bewegungsanalyse
  • Durch welche politischen Gegebenheiten wurde die rasante Entwicklung der Bewegungswissenschaft und der Sportbiomechanik begünstigt?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 1.2: Zur Geschichte der Bewegungsanalyse
  • Welche bildbasierten Verfahren zur kinematischen Bewegungsanalyse kamen in der Sportwissenschaft chronologisch von 1960 bis heute zum Einsatz? Welche Limits und welche Vorteile hatten diese jeweils?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 1.2: Zur Geschichte der Bewegungsanalyse
  • Ein Sprinter beschleunigt nach dem Start 3 s lang mit 5 m/s². Danach läuft er 6 s lang mit der erreichten Geschwindigkeit weiter, bevor er in der anschließenden letzten Sekunde mit einer (negativen) Beschleunigung von −1 m/s2 unterwegs ist. Dann lässt er austrudeln. Zeichnen Sie das Beschleunigungs- und das Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm. Berechnen Sie die Wegstrecke, die der Sprinter in den betrachteten 10 s zurücklegt.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 2.1: Kinematik
  • Skizzieren Sie den Weg-Zeit-Verlauf der Hüfte bei einem Hock-Streck-Sprung aus dem Stand mit Auftakt, Beschleunigung, Flugphase, Landung mit Abfedern und Aufrichten bis zurück in die Ausgangsposition. Leiten Sie in zwei darunter stehenden Diagrammen die dazu passenden Geschwindigkeits- und Beschleunigungs-Zeit-Verläufe ab (qualitative Ableitung ohne Zahlenwerte).

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 2.1: Kinematik
  • Eine Ballkanone kann einen Tennisball von der Ausgangsposition ɀ₀ = 0 m genau 40 m senkrecht nach oben schießen. Mit welcher Geschwindigkeit fliegt der Ball dabei ab? Wie weit fliegt der Ball, wenn er aus einer Höhe von ɀ₁ = 2 m waagerecht abgeschossen würde? Lösen Sie die Aufgaben mithilfe von Bewegungsgleichungen (nicht mit dem Energieerhaltungssatz).

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 2.1: Kinematik
  • Ein Radfahrer (m = 80 kg) fährt eine Runde in einem Verkehrskreisel mit einem Radius von 20 m bei konstanter Geschwindigkeit von 40 km/h. Wie lang ist die Kreisstrecke, welche Zeit benötigt der Radfahrer dafür und welche Drehgeschwindigkeit hat er dabei? Um die Fliehkraft zu kompensieren, muss er sich in die Kurve legen. Wie hoch sind Zentrifugalkraft und Zentrifugalbeschleunigung? Welchen Einfluss haben Fahrgeschwindigkeit und Kurvenradius auf die wirkende Fliehkraft?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 2.1: Kinematik
  • Ein Diskuswerfer (Rechtshänder) beschleunigt den Diskus auf einer geneigten Ebene zum Abwurfpunkt, sodass der Diskus einen Abflugwinkel von ca. 30° zur Horizontalen hat und in Richtung der x-Achse des globalen Koordinatensystems abfliegt (Flugbahn in der x−ɀ-Ebene).

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 2.1: Kinematik
  • Ein Schwimmer will einen 100 m breiten Fluss mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 4 m/s überqueren. Seine konstante Schwimmgeschwindigkeit
    beträgt 1.5 m/s.
    Skizzieren Sie die Situation mit den gegebenen Vektoren. Wie lange braucht der Schwimmer bei senkrechtem Kurs zur Strömung bis zum anderen Ufer?
    Wie lange würde er brauchen, wenn keine Strömung da wäre?
    Wie weit treibt der Schwimmer infolge der Flussströmung ab?
    Welchen Gesamtweg legt er dabei zurück?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 2.2: Dynamik
  • Ein Kugelstoßer (m = 120 kg) macht einen Freudensprung. Sein KSP fliegt auf 60 cm Höhe. Bei der Landung stehen im Extremfall zwei Möglichkeiten zur Verfügung: kurz und schmerzhaft in 0.1 s oder lang und weich in 0.5 s zum Stand.
    Wie groß wäre die auf den Körper wirkende Landekraft in beiden Varianten? Während der Landephase sollen jeweils konstante Kräfte wirken.
    Skizzieren Sie die Kraft-Zeit-Verläufe für beide Landungen in ein Diagramm.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 2.2: Dynamik
  • Zwei Rugby-Spieler mit den Massen m1 = 85 kg und m2 = 130 kg kollidieren völlig unelastisch und verkeilen sich dabei. Vor dem Zusammenprall hatten sie die Geschwindigkeiten v⃗1“ bzw. v⃗2:
    Wank_Formel_geschwindigkeiten
    Mit welcher Geschwindigkeit bewegen sich beide Spieler nach dem Zusammenprall? Geben Sie die Geschwindigkeit als Betrag und als Vektor an.
    Stellen Sie die Impuls- und Geschwindigkeitsvektoren vor und nach der Kollision in je einem Diagramm mit x− und y−Komponenten (Draufsicht) dar.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 2.2: Dynamik
  • Ein abstrahierter Turner (m = 100 kg) turnt am Reck eine Riesenfelge. Berechnen Sie das Massenträgheitsmoment für die dargestellte Position um die x−Achse (Drehachse) unter Berücksichtigung der Drehträgheit der Segmente bei der Rotation um ihren jeweils eigenen Schwerpunkt (Satz von Steiner). Für die Berechnung der Trägheitsmomente der Segmente um deren Schwerpunktachse wird angenommen, dass die Segmentmasse in einem mittleren Abstand von einem Viertel der jeweiligen Segmentlänge vom Segmentschwerpunkt entfernt konzentriert ist.
    Abbildung_reck

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 2.2: Dynamik
  • In der Absprungphase zu einem Salto vorwärts wirken über eine Zeit von 0.5 s durchschnittlich Kräfte von 2000 N. Der resultierende Reaktionskraftvektor geht im Mittel 10 cm am KSP des Turners vorbei.
    Skizzieren Sie die Situation schematisch mit den maßgeblichen Vektoren (F⃗, M⃗) und dem senkrechten Abstand r⊥.
    Berechnen Sie den Drehimpuls beim Abflug und die Drehgeschwindigkeit im Mittelteil des Fluges (in rad/s, Grad/s und Umdrehungen/s). Das Massenträgheitsmoment für die gehockte Position des
    Turners beträgt 5 kgm².

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 2.2: Dynamik
  • Ein Skispringer (m = 70 kg) steigt die Treppen vom Schanzentisch (h = 0) zum Ablauf (h = 40 m) hinauf. Bei der Fahrt in der Anlaufspur werden alle Reibungs- und Widerstandskräfte vernachlässigt.
    Wie groß ist die vom Springer verrichtete Hubarbeit WHub beim Aufstieg?
    Berechnen Sie die Abfluggeschwindigkeit am Schanzentisch.
    Welche Leistung (Durchschnittswerte) erbringt der Springer jeweils, wenn er für den Aufstieg 2 min braucht bzw. wenn er in 45 s hochrennt?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 2.3: Arbeit, Energie und Leistung
  • Ein Trampolinspringer (m = 70 kg) springt vom Trampolin in die Höhe. Das Tuch ist in h = 1 m Höhe, der Fußboden darunter ist auf h = 0 m. Die Abfluggeschwindigkeit beträgt v0 = 8 m/s (auf der Höhe des entspannten Tuches). Wir betrachten nur die vertikale Bewegung (z− Richtung).
    Berechnen Sie die potentielle, die kinetische und die Gesamtenergie des Springers am Anfang der Bewegung (h = 1 m, Tuch ist entspannt!), bei einer Höhe h = 3 m und in den beiden Umkehrpunkten der Bewegung (Gipfel und tiefster Punkt nach der Landung im Tuch).
    Das Tuch wird am unteren Umkehrpunkt um 0.7 m ausgelenkt. Welche Geschwindigkeit hat der Springer in einer Höhe h = 3 m? Wie hoch fliegt der Springer? (Alle Höhenangaben sind relativ zum Boden (h = 0 m) angegeben.)

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 2.3: Arbeit, Energie und Leistung
  • Ein Hochspringer kann seinen KSP im Verlauf der Absprungphase durch Ganzkörperstreckung und Hochführen der Schwungelemente beträchtlich anheben. Wie viel beträgt die KSP-Anhebung in unten stehender Pose beim Abflug (rechts) in Relation zum aufrechten Stand (links)? Die Massenverteilung der Segmente ist in Tab. 2.23 (gerundete Werte) angegeben.

    abb_hochsprung

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 2.4: Kraftwirkungen
  • Welche Kraft braucht man, um (a) einen Schlitten (m = 80 kg) mit Stahlkufen auf Eis in Bewegung zu setzen und (b) danach mit konstanter Geschwindigkeit zu ziehen? (Haftreibungskoeffizient Stahl–Eis μhaft = 0.03, Gleitreibungskoeffizient Stahl–Eis μgleit = 0.01)

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 2.4: Kraftwirkungen
  • Ein Korkwürfel mit einer Kantenlänge von a = 20 cm und der Masse m = 1 kg wird (mit etwas Mühe) unter Wasser gehalten. Die Dichte des Wassers beträgt ρW = 1 g/cm3. Skizzieren Sie die Situation mit allen wirkenden Kräften. Wie groß ist die Auftriebskraft F? Wie groß muss die Haltekraft FH sein, damit der Würfel statisch unter Wasser bleibt?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 2.4: Kraftwirkungen
  • Kinematische Bewegungsanalysen basieren häufig auf Videoaufnahmen. Welche Primärinformationen enthalten Videosequenzen, sodass sie als Datenbasis für kinematische Messungen genutzt werden können?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 3.1: Videobasierte kinematische Analyse
  • Unter welchen Bedingungen können mit einer 2-D-Videoanalyse Bewegungsabläufe biomechanisch vermessen werden? Nennen Sie je drei Beispiele für Bewegungen, die dazu geeignet bzw. nicht geeignet sind. Begründen Sie, warum bestimmte Bewegungen nicht mit einem 2-D-Verfahren analysiert werden können.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 3.1: Videobasierte kinematische Analyse
  • Beschreiben Sie den Messaufbau und den Messablauf für eine 2-D-Bewegungsanalyse auf der Basis einer handelsüblichen Videokamera.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 3.1: Videobasierte kinematische Analyse
  • Erläutern Sie chronologisch den Weg von den Videobildkoordinaten eines Messpunktes (z. B. einer Kugelstoßkugel) zum resultierenden Geschwindigkeits-Zeit-Verlauf (zweidimensional) mit Formeln.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 3.1: Videobasierte kinematische Analyse
  • Erläutern Sie das Grundprinzip von 3-D-kinematischen Messungen am Beispiel der 3-D-Video-Analyse auf der Basis von Videobildsequenzen.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 3.1: Videobasierte kinematische Analyse
  • Für die 3-D-Bewegungsanalyse in den Sportarten wurden fünf Messverfahren vorgestellt. Beschreiben Sie das Wesen dieser Verfahren. Vergleichen Sie die Messmethoden hinsichtlich ihrer Vor- und Nachteile.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 3.1: Videobasierte kinematische Analyse
  • Welche Bedeutung hat die Reaktionskraftmessung für die Bewegungsanalyse im Sport? Welche Aussagen lassen sich anhand von gemessenen Kraft-Zeit-Verläufen über die Bewegung machen?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 3.2: Kraftsensoren und Kraftmessung
  • Beschreiben Sie das Wesen der Kraftmessung mittels Dehnmessstreifen (DMS) und auf der Basis des piezoelektrischen Effekts. Vergleichen Sie beide Verfahren hinsichtlich ihrer Vor- und Nachteile.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 3.2: Kraftsensoren und Kraftmessung
  • Beschreiben Sie das Wesen bzw. die Eigenschaften von analogen und digitalen Messsignalen.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 3.2: Kraftsensoren und Kraftmessung
  • Wie funktioniert ein Analog-Digital-Wandler? Welche Eigenschaften haben A/D-Wandler, in welchen Qualitätsmerkmalen unterscheiden sie sich?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 3.2: Kraftsensoren und Kraftmessung
  • Wie kommt das an der Hautoberfläche über einem Muskel abgeleitete EMG-Signal aus elektrophysiologischer Sicht zustande?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 3.3: Messung der Muskelaktivierungsmuster (EMG)
  • Nennen Sie die wesentlichen Arbeitsschritte zur Vorbereitung der Ableitung eines Oberflächen-EMG-Signals.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 3.3: Messung der Muskelaktivierungsmuster (EMG)
  • Skizzieren Sie einen typischen Zeitverlauf des Roh-EMG eines abwechselnd angespannten und entspannten Muskels sowie die Zeitverläufe des EMG-Signals nach Durchlaufen der beiden Standardroutinen zur EMG-Signalverarbeitung.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 3.3: Messung der Muskelaktivierungsmuster (EMG)
  • Welche Basisinformationen enthält das EMG-Signal? Wie bzw. mit welchem Verfahren lassen sich diese Informationen gewinnen?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 3.3: Messung der Muskelaktivierungsmuster (EMG)
  • Für welche Fragestellungen ist die Elektromyografie bei der Analyse sportlicher Bewegungen eine geeignete Methode? Warum findet sie in der Sportpraxis keine breite Anwendung?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 3.3: Messung der Muskelaktivierungsmuster (EMG)
  • Welche Auswerteverfahren bzw. -methoden stehen für vergleichende Analysen von Muskelaktivitäten zur Verfügung?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 3.3: Messung der Muskelaktivierungsmuster (EMG)
  • Nennen Sie charakteristische Bewegungsmerkmale von Gehen und Laufen. Warum ist Gehen nur für geringe Geschwindigkeiten geeignet, warum läuft man nicht bei geringer Geschwindigkeit? Welche Effekte treten bei höheren Gehgeschwindigkeiten auf?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 4.1: Biomechanische Charakteristik des Gehens und Laufens
  • Skizzieren Sie die horizontalen Kraft-Zeit-Verläufe für Gehen und Laufen in ein Diagramm (achten Sie auf Unterschiede in der Stützzeit und in der Kraftamplitude). Beschreiben Sie den Bewegungsablauf unter besonderer Beachtung der KSP-Bewegung mit Bezug zu den horizontalen Kraftverläufen. Gehen Sie dabei von der horizontalen KSP-Geschwindigkeit zu Stützbeginn aus.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 4.1: Biomechanische Charakteristik des Gehens und Laufens
  • Skizzieren Sie die vertikalen Kraft-Zeit-Verläufe für Gehen und Laufen in ein Diagramm. Zeichnen Sie die FG -Linie in das FZ(t) -Diagramm ein. Achten Sie bei der Skizze auf Unterschiede in der Stützzeit sowie auf die Höhe und die jeweils typische Form der Kraftkurven. Erläutern Sie die Zusammenhänge zwischen dem Bewegungsablauf und den Kraft-Zeit-Verläufen in vertikaler Richtung. Gehen Sie dabei von der Anfangsposition und der KSP-Geschwindigkeit zu Stützbeginn aus. Wie kann man im FZ(t)-Verlauf beim Laufen den Zeitpunkt der vertikalen Bewegungsumkehr (tiefste KSP-Position) bestimmen?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 4.1: Biomechanische Charakteristik des Gehens und Laufens
  • Skizzieren Sie die vertikalen und horizontalen Kraft-Zeit-Verläufe beim Laufen in zwei getrennte Diagramme nebeneinander. Zeichnen Sie die FG-Linie in das FZ(t)-Diagramm ein. Erläutern Sie mit Formeln, wie die horizontale und vertikale KSP-Geschwindigkeit in der Stützphase berechnet werden kann. Skizzieren Sie die Verläufe der vertikalen und horizontalen KSP-Geschwindigkeit jeweils passend unter die entsprechenden Kraft-Zeit-Verläufe.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 4.1: Biomechanische Charakteristik des Gehens und Laufens
  • Skizzieren Sie typische horizontale Bodenreaktionskräfte beim Laufen mit konstanter Geschwindigkeit, beim Beschleunigungslauf und beim Bremsen mit verschiedenen Farben in ein Diagramm.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 4.2: Laufen mit konstanter Geschwindigkeit, Beschleunigung und Bremsen
  • Begründen Sie, wie durch eine geeignete Bewegungsstrategie vor und während der Stützphase dazu beigetragen werden kann, dass Beschleunigung oder Abbremsen begünstigt wird.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 4.2: Laufen mit konstanter Geschwindigkeit, Beschleunigung und Bremsen
  • Nennen Sie vier Schrittparameter.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 4.3: Biomechanische Analyse der Lauftechnik
  • Skizzieren Sie einen typischen Geschwindigkeits-Weg-Verlauf für einen 100 m-Lauf.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 4.3: Biomechanische Analyse der Lauftechnik
  • Die KSP-Bahn gibt Aufschluss über die Effizienz der Lauftechnik. Wie kann die KSP-Bahn bestimmt werden? Mit welchen KSP-Parametern (3) lässt sich die Lauftechnik charakterisieren?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 4.3: Biomechanische Analyse der Lauftechnik
  • Charakterisieren Sie die grundlegende Bewegungsstrategie und die Merkmale der Lauftechnik beim Sprintlauf und beim Langstreckenlauf. Begründen Sie die wesentlichen Unterschiede.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 4.3: Biomechanische Analyse der Lauftechnik
  • Vergleichen Sie die Bewegungsabläufe beim Laufen unter verschiedenen Randbedingungen und erläutern Sie, welche Unterschiede sich jeweils im Bewegungsablauf ergeben: Laufbandlaufen versus Laufen auf der Tartanbahn, Laufen auf weichem Untergrund versus Laufen auf hartem Untergrund, Laufen bergan versus Ebene, Laufen bergab versus Ebene, Laufen bei gleicher Geschwindigkeit, großer Läufer versus kleiner Läufer.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 4.3: Biomechanische Analyse der Lauftechnik
  • Welche drei Hauptzielstellungen verfolgt der Sprinter mit dem Tiefstart? Skizzieren Sie die Zeitverläufe aller Messdaten (inklusive Handkräfte) einer Tiefstartdynamografie untereinander. Erläutern Sie mit Formeln, wie die Qualität eines Starts bezogen auf die eingangs genannten drei Hauptziele anhand der Messdaten quantitativ beurteilt werden kann. Leiten Sie dazu geeignete Auswerteparameter gegebenenfalls mit Formeln aus den Messdaten her.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 4.4: Sprintlauf: Biomechanik und Leistungsdiagnostik
  • Welche beiden Grundstrategien gibt es zur Ausführung eines Tiefstarts? Durch welche Maßnahmen (Blockeinstellung, Startposition) werden diese jeweils unterstützt? Begründen Sie die kausalen Zusammenhänge zwischen Startposition und Effekt.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 4.4: Sprintlauf: Biomechanik und Leistungsdiagnostik
  • Gegeben sind die Laufzeiten bei 20 m, 40 m, 60 m, 80 m und 100 m der Teilnehmer beim 100-m-Finale der Weltmeisterschaften 2009 in Berlin (Tab. 4.3). Fertigen Sie mit den Daten der ersten vier Läufer ein Differenzzeitdiagramm an, wobei der Lauf des Siegers (Usain Bolt) als Referenzlauf dienen soll.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 4.4: Sprintlauf: Biomechanik und Leistungsdiagnostik
  • Erläutern Sie das Prinzip zur lasergestützten Messung von Geschwindigkeitsprofilen (LAVEG) im Sprintlauf. Gehen Sie dabei auf die primäre Messgröße und den Messtakt (Messfrequenz) ein und zeigen Sie mit Formeln, wie aus den ursprünglichen Messdaten ein Geschwindigkeits-Weg-Verlauf berechnet wird.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 4.4: Sprintlauf: Biomechanik und Leistungsdiagnostik
  • Nennen und begründen Sie die wichtigsten Bewegungskriterien (5) für einen effizienten Hürdenschritt

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 4.5: Hürdenlauf
  • Skizzieren Sie den Geschwindigkeits-Zeit-Verlauf für einen Laufabschnitt zwischen zwei Hürden im Hürdensprint (3-Schritt-Rhythmus).

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 4.5: Hürdenlauf
  • Erläutern Sie die Funktion des Anlaufs bzw. der Auftaktbewegung bei einem Sprung.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.1: Biomechanische Charakteristik von Sprüngen
  • Charakterisieren Sie das Wesen des Absprungs (Stützphase) bei Sprüngen aus biomechanischer Sicht.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.1: Biomechanische Charakteristik von Sprüngen
  • Erläutern Sie das Prinzip der Summation von Teilgeschwindigkeiten am Beispiel des Weitsprungs.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.1: Biomechanische Charakteristik von Sprüngen
  • Definieren Sie die Amortisationsphase bei einem Absprung. Durch welche biomechanischen Merkmale ist die Beschleunigungsumkehr in vertikaler und horizontaler Richtung beim Weitsprung gekennzeichnet?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.1: Biomechanische Charakteristik von Sprüngen
  • Skizzieren Sie die Geschwindigkeitsvektoren zum Zeitpunkt Touch-down (TD) und Take-off (TO) beim Weitsprung, Dreisprung und Hochsprung. Wie hängen Grad der Geschwindigkeitsumlenkung und Sprungauslage zusammen?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.1: Biomechanische Charakteristik von Sprüngen
  • Nennen Sie typische Werte für Anfangsbedingungen (Geschwindigkeitskomponenten) der KSP-Bewegung zu Beginn der Stützphase (TD) beim Weitsprung.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.2: Weitsprung
  • Skizzieren Sie typische Zeitverläufe der horizontalen und vertikalen Bodenreaktionskräfte beim Weitsprung (Absprungphase) und leiten Sie mit Formeln her, wie aus den gemessenen Reaktionskräften unter Berücksichtigung der Anfangsbedingungen die Komponenten der KSP-Abfluggeschwindigkeit und der KSP-Abflugwinkel berechnet werden können.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.2: Weitsprung
  • Welche Wirkung resultiert aus dem verlängerten vorletzten Anlaufschritt beim Weitsprung?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.2: Weitsprung
  • Von welchen Parametern (5) hängt die theoretische Flugweite ab?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.2: Weitsprung
  • Welchen Einfluss hat die Weitsprungtechnik in der Flugphase auf die Flugweite?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.2: Weitsprung
  • Definieren Sie die beiden Parameter zur Bewertung der Landeeffizienz und beurteilen Sie deren Messgenauigkeit.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.2: Weitsprung
  • Warum wurden in der Disziplin Dreisprung im Vergleich zu andern leichtathletischen Disziplinen nur wenige Datensätze von kompletten Sprüngen publiziert? Welche Voraussetzungen sind nötig um Reaktionskraftmessungen im Dreisprung durchzuführen?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.3: Dreisprung
  • Beschreiben Sie die beiden Grundstrategien im Dreisprung mit ihren Teilweitenrelationen – mit Vor- und Nachteilen.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.3: Dreisprung
  • Listen Sie die wichtigsten biomechanischen Parameter zur Bewertung der Dreisprungleistung auf.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.3: Dreisprung
  • Schildern Sie die typischen Veränderungen in der Kinematik der Stützphasen vom Hop über den Step zum Jump.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.3: Dreisprung
  • Welche Faktoren haben zur rasanten Entwicklung des Leistungssports von körperbehinderten Athleten beigetragen?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.4: Sprint- und Sprungdisziplinen mit Hochleistungsprothesen
  • Stellen Sie Vorteile und Nachteile der Stützphase mit einer Karbonprothese dem Stütz mit einem unversehrten Bein (Muskel-Skelett-System) gegenüber.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.4: Sprint- und Sprungdisziplinen mit Hochleistungsprothesen
  • Skizzieren Sie typische Zeitverläufe der horizontalen und vertikalen Bodenreaktionskräfte beim Absprung von Nichtbehinderten und beim Absprung mit Karbonprothese.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.4: Sprint- und Sprungdisziplinen mit Hochleistungsprothesen
  • Skizzieren Sie den Aufbau eines Feder-Masse-Modells und nennen Sie Möglichkeiten und Grenzen dieses Modells, die Absprungdynamik im Weitsprung (für Nichtbehinderte und Athleten mit Karbonprothese) zu beschreiben.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.4: Sprint- und Sprungdisziplinen mit Hochleistungsprothesen
  • Beurteilen Sie die Chancengleichheit für Wettbewerbe von nichtbehinderten Athleten mit Springern und Sprintern mit Prothese.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.4: Sprint- und Sprungdisziplinen mit Hochleistungsprothesen
  • Welche Faktoren haben dazu beigetragen, dass die Entwicklung der Hochsprungrekorde seit Beginn der Olympischen Spiele der Neuzeit so rasant erfolgte?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.5: Hochsprung
  • Beschreiben Sie die historische Entwicklung der Hochsprungtechnik (Sprungstile) mit ihren wesentlichen iomechanischen Merkmalen.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.5: Hochsprung
  • Vergleichen Sie Straddle und Flop aus biomechanischer Sicht.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.5: Hochsprung
  • Vergleichen Sie die biomechanischen Merkmale von Speedflop und Powerflop.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.5: Hochsprung
  • Skizzieren sie typische Zeitverläufe der horizontalen (x- und y-Richtung) und vertikalen (z-Richtung) Bodenreaktionskräfte beim Flop. Nennen Sie die Vor- und Nachteile der Reaktionskraftmessung im Hochsprung.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.5: Hochsprung
  • Schildern Sie die historische Entwicklung im Stabhochsprung seit den Olympischen Spielen der Neuzeit mit den wichtigsten Highlights.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.6: Stabhochsprung
  • Vergleichen Sie die Sprungtechnik mit starren und elastischen Stäben.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.6: Stabhochsprung
  • Nach welchen Kriterien werden GFK-Stabhochsprungstäbe bei der Herstellung optimiert? Welche Aspekte muss der Springer bei der Auswahl des zu ihm passenden Stabes beachten?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.6: Stabhochsprung
  • Skizzieren Sie den Energiefluss beim Stabhochsprung von der Einleitung des Absprungs (TD) bis zum Erreichen der maximalen KSP-Höhe. Von welchen Größen hängen die verschiedenen Energieformen ab (Formeln)?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.6: Stabhochsprung
  • Skizzieren Sie den typischen Verlauf der horizontalen und vertikalen KSP-Geschwindigkeit beim Stabhochsprung mit Bezeichnung wichtiger Zeitmarken (Sprungphasen) in ein Diagramm.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.6: Stabhochsprung
  • Wodurch gelingt es Topspringern, im Verlauf der Stabphase die Bilanz ihrer mechanischen Energie gegenüber dem Absprung zu erhöhen?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.6: Stabhochsprung
  • In welchen Phasen des Stabhochsprungs hat die Drehenergie einen nennenswerten Anteil an der Gesamtenergiebilanz? Begründen Sie, warum das dort der Fall ist.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.6: Stabhochsprung
  • Erläutern Sie die drei vorgestellten Verfahren zur zeiteffizienten Bestimmung der Flughöhe bei einem CMJ. Vergleichen Sie die Methoden und benennen Sie jeweils die Limits in der Messgenauigkeit.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.7: Sprungkraftanalyse auf der Basis von Vertikalsprüngen
  • Charakterisieren Sie die Phasen und die Schlüsselpositionen bei einem CMJ. Skizzieren Sie die Zeitverläufe der vertikalen Bodenreaktionskraft, der vertikalen KSP-Geschwindigkeit und der KSPHöhe zeitsynchron untereinander und markieren Sie die Schlüsselpositionen im Bewegungsablauf mit senkrechten Linien.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.7: Sprungkraftanalyse auf der Basis von Vertikalsprüngen
  • Erläutern Sie, warum Vertikalsprünge bei Tests prinzipiell mit Armschwung ausgeführt werden sollten.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.7: Sprungkraftanalyse auf der Basis von Vertikalsprüngen
  • Mit welchem Verfahren lassen sich die Anfangswerte (KSP-Geschwindigkeit und KSP-Höhe bei DJ und SJ zeiteffizient bestimmen? Beschreiben Sie den Rechenweg mit einer Formel und erläutern Sie die notwendigen Bedingungen für die Anwendung dieser Methode.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 5.7: Sprungkraftanalyse auf der Basis von Vertikalsprüngen
  • Wie unterscheiden sich die leichtathletischen Wurfdisziplinen hinsichtlich ihrer Bewegungsmerkmale? Was rechtfertigt ihre Zusammenfassung als „Wurfdisziplinen“?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 6.1: Biomechanische Charakteristik von Würfen
  • Nennen Sie die Abflugparameter und beschreiben Sie deren Einfluss auf die theoretische Wurfweite bei den leichtathletischen Würfen.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 6.1: Biomechanische Charakteristik von Würfen
  • Beschreiben Sie die Ursache für die nahezu parabelförmigen Flugbahnen der Wurfgeräte. Begründen Sie die Parabelform auf der Basis der beim Flug wirkenden Kräfte.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 6.1: Biomechanische Charakteristik von Würfen
  • Charakterisieren Sie den Einfluss verschiedener Faktoren auf die Flugbahn von Wurfgeräten, sodass diese deutlich von der theoretischen Bahn abweicht!

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 6.1: Biomechanische Charakteristik von Würfen
  • Welche Kräfte wirken während des Fluges auf den Speer? Wie kommt das Kippen des Speeres im Vorfeld der Landung zustande? Wovon hängt die Kippdynamik ab?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 6.2: Speerwurf
  • Skizzieren Sie Abflugwinkel, Lagewinkel, Angriffswinkel sowie den Verkantungswinkel an einem Speer beim Abflug aus der seitlichen und der vertikalen Perspektive.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 6.2: Speerwurf
  • Mit welchen technischen Verfahren (4) kann die Abfluggeschwindigkeit von Speeren bestimmt werden? Vergleichen Sie die Verfahren hinsichtlich Aufwand, Messgenauigkeit und Eignung für das Messplatztraining (mit Sofortinformation).

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 6.2: Speerwurf
  • Skizzieren Sie die Zeitverläufe der Axialbeschleunigung am Speer sowie die Zeitmarken beim Setzen des Stemmbeines bei einem Spitzenwerfer und bei einem Werfer mit geringerer Wurfleistung mit unterschiedlicher Farbe in ein Diagramm. Begründen Sie die charakteristischen Unterschiede in den Kurvenverläufen.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 6.2: Speerwurf
  • Welchen Gewinn bringt der Einsatz von Inertialsensoren für die Leistungsdiagnostik im Speerwurf? Mit welchen Einschränkungen muss man bei der Anwendung von IMU-Sensoren beim Speerwurf rechnen?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 6.2: Speerwurf
  • Skizzieren Sie anhand von biomechanischen Gegebenheiten Positionen, Kraftwirkungen), wie Drehantriebe beim Diskus- bzw. Hammerwurf zustande kommen, und leiten Sie mit Formeln her, wie sich aus Drehmomenten in der Beschleunigungsphase bei Schleuderwürfen die Abfluggeschwindigkeit des Wurfgerätes ergibt.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 6.3: Schleuderwürfe
  • Durch welche Größe wird die Bahngeschwindigkeit des Hammerkopfes limitiert (mit Formel)?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 6.3: Schleuderwürfe
  • Skizzieren Sie einen typischen Zeitverlauf für die Bahngeschwindigkeit des Hammerkopfes bei einem Wurf aus drei Drehungen (ohne Armkreisschwünge). Zeichnen Sie schematisch unter das v (t)-Diagramm den dazu passenden Zeitverlauf der Bahnbeschleunigung (a(t)).

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 6.3: Schleuderwürfe
  • Gegeben ist der Zeitverlauf der Bahn des Wurfgerätes bei einem Schleuderwurf (P(t)) mit den Komponenten x(t), y(t) und z(t). Leiten Sie anhand von Formeln her, wie die Bahnbeschleunigung, der Bahnradius und die Radialbeschleunigung aus den Daten der Trajektorie berechnet werden kann.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 6.3: Schleuderwürfe
  • eschreiben Sie den Aufbau eines Sensordiskus. Welche Messgrößen lassen sich damit hinreichend genau erfassen? Bei welcher Größe gibt es Messprobleme (mit Begründung)?

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 6.3: Schleuderwürfe
  • Skizzieren Sie die Entwicklung der Kugelstoßtechnik seit dem Beginn der Olympischen Spiele der Neuzeit.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 6.4: Kugelstoß
  • Stellen Sie die grundlegenden Strategien zur Kugelbeschleunigung bei der O’Brien-Technik und bei der Drehstoßtechnik gegenüber.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 6.4: Kugelstoß
  • Vergleichen Sie die O’Brien-Technik und die Drehstoßtechnik aus biomechanischer Sicht anhand von Daten leistungsrelevanter Parameter.

    Lösung

    Nachzulesen in Kapitel 6.4: Kugelstoß
  • Fertig!

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