Physikalische Analyse von Schwungbewegungen im Alltag

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Zu dieser Arbeit gehört eine DVD, deren Ordner-Verzeichnis auf Seite XVIII einzusehen ist. Die Diagramme und Abbildungen in dieser Arbeit stammen größtenteils aus den Video-, Stella- und Excel-Dateien dieser DVD. Als Literaturverweis wird bei diesen Abbildungen auf die jeweilige Datei verwiesen, aus der sie stammen. Die Namen der mit Videoanalysen generierten Excel Dateien stimmen dabei mit den Namen der Videos überein. Sind die Abbildungen ohne Bemerkung, wurden diese vom Autor selbst erstellt. III
1 Motivation und Problemstellung Der menschliche Körper ist dafür geschaffen, dass er sich bewegt. Von Geburt an erkunden Kinder zunehmend die Welt durch eigene Bewegungen [29, S.515]. Die motorischen Fähigkeiten werden einhergehend immer präziser eingesetzt und interagieren stets besser mit der Wahrnehmung. Über Jahre hinweg entwickeln sich dadurch ausdifferenziertere Bewegungsprogramme, deren faszinierende Ausführungen, wenn sie perfektioniert werden, zu Recht immer wieder zu Staunen, Jubel und Begeisterung führen. Man denke hier beispielsweise an die Eleganz einer Pina Bausch beim Tanzen oder die Virtuosität eines Rodney Mullen beim Skateboard-Fahren. Die hier entstandene Arbeit orientiert sich an der grundlegenden Einstellung, dass naturwissenschaftliches Arbeiten als ein spezifischer Zugriff auf Wirklichkeit erlebt und begriffen werden kann. Bei physikalisch interessierten Menschen wirft dabei die Frage „Wie funktioniert das?“ meist eine Vielzahl an Folgefragen auf. So erweisen sich, je nachdem wie genau man hinschaut, Erklärungsversuche häufig schon bei alltäglichen motorischen Handlungen, wie beispielsweise dem menschlichen Gehen, als äußerst komplex [18]. In der Physik wird die Analyse von Bewegungen genauer im Teilgebiet der Mechanik untersucht, in dem allerdings werden die Vorgänge wesentlich vereinfacht dargestellt werden, um sie besser beschreiben zu können. Am ehesten kann man Fragestellungen nach Bewegungsabläufen von Lebewesen der biomechanischen Forschung zuschreiben, die nach Hochmut die Wissenschaftsdisziplin beschreibt, „…die Bewegungen von Mensch und Tier vom Standpunkt der Gesetze der Mechanik…“ betrachtet [15]. Albert Einstein hat einmal gesagt: "Freude am Schauen und Begreifen ist die schönste Gabe der Natur" [11]. Hauptziel dieser Arbeit ist es, jener Freude anhand von drei Bewegungsanalysen näher zu kommen. Hierzu stehen uns heutzutage, dank des hohen technischen Standards, eine Vielzahl an hilfreichen Werkzeugen zur Verfügung. Führt ein Turmspringer beispielsweise einen 3 ½ fachen Auerbachsalto mit ½ Schraube vom 10m Brett aus, so hätte man theoretisch lediglich ca. 1 ½ Sekunden Zeit für die Beobachtung und Analyse der Technik. Heute ist es problemlos möglich, Bewegungen endlos wiederholt in Zeitlupe auf Monitoren zu betrachten. Computerprogramme ermöglichen schier unbregrenzte Messwerterfassung, mit deren Hilfe man den so kompliziert aussehenden Weltmeistersprung in die ordinäre Parabel-Flugbahn überführen kann. Aufbauend 1
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Abb. 21: Graphische Ebene eines Mod
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numerisch zu berechnen, wurde diese
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Anfangsbedingungen: ϕ0 und ω 0 Be
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Die Teilmassen m i der Körpersegme
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darin, dass die Schwingung durch di
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5.1.2 Videoanalyse Abb. 27 Das Hubp
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kann. Betrachtet man die einzelnen
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Addiert man die Kurve der potentiel
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Die Darstellung des Hubpendels im z
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Abb. 35: Vereinfachtes Modell der S
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und somit 2 m⎛ 2 v ⎞ max 3 2 Δ
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l in m Hin 1,32 1,3 1,28 1,26 1,24
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Da in der Gleichgewichtslage die Gr
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Eine Modellierung der Energetik kan
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18,5m Bewegungsebene Opt. Achse Kam
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5.2.1.1 Schaukeln im Stehen Anders
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Mit Diagramm 46 kann man sehr gut d
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t Ymax dYmax PhiMax dPhiMax E dE 0,
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ϕ/° 25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15 -2
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Abstand/m vor Hub: 0,2m 7,55 7,5 7,
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γ ergibt sich hiernach zu 0,02. Be
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Tragen wir wieder ϕmax zu t auf, e
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Seillänge. Dies kann auch schnell
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zunächst das Motorpendel. Über di
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Phi/° 150 0 1 1 1 -150 0.00 7.50 1
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6 Biomechanik des „Pushens“ in
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auf eine feste Bahn (um nur eine Be
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y/m 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
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E/J 1000 -6 -4 -2 0 2 4 6 Abb. 69:
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E in J 4000 3500 3000 2500 2000 150
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Grundstellung der jeweiligen Diszip
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vorderen Muskelschlinge 30 vorzuspa
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7.3 Auswertung Da der Körper währ
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Gleichgewichtslage werden im Folgen
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etragsmäßig vergrößert, der wei
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ϕ/° 720 540 360 180 0 0 0 1 2 3 4
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7.3.3 Die beschleunigende Riesenfel
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Durch die beschleunigende Riesenfel
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kann man das Analogon zur Rückwär
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an das Drehzentrum wird durch die B
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Die gefundenen Ergebnisse zeugen da
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Literaturverzeichnis [1] Backhaus,
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[29] Oerter, R., Montada, L.: Entwi
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mit Δll 1 l(t) = l + Δlsin(2ωt)
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y/m 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1
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Nun sollten die normierten Werte un
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y/m 0,3 0,2 0,1 0 -2 -1,5 -1 -0,5 0
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Tetraeder-Schaukel Aufnahmen liegt
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VIII. Ordner-Verzeichnis der beilie
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