Fragenkatalog

Fragenkatalog für die Vorlesung
Bewegungswissenschaft II: „Grundlagen der Sportbiomechanik“
(Wank / Stand: SS 2013 – 05.07.2013)
1. Einführung Sportbiomechanik
1. Was ist Biomechanik? Nenne die Mutterwissenschaften und deren inhaltliche
Beiträge zur interdisziplinären Biomechanik!
2. Definiere Sportbiomechanik! Welche Zielfelder hat dieses Fach? Die Biomechanik
der Sportarten ist ein Teilbereich der Sportbiomechanik. Welche Themen werden
hier bearbeitet?
3. Charakterisiere den Gegenstand der Bewegungs- und Trainingswissenschaft als
Teildisziplin der Sportwissenschaft!
4. Skizziere die Entwicklung der Methoden zur kinematischen Analyse menschlicher
Bewegungen mit Nennung und Kurzbeschreibung wichtiger Verfahren (von
MUYBRIDGE bis heute)! Gehe dabei auf die Abhängigkeit vom Fortschritt der Foto-,
Film- und Videotechnik ein!
5. Wie entstand die Sportbiomechanik? Welche (auch politischen) Faktoren, haben zur
rasanten Entwicklung der Sportbiomechanik in ihren Anfängen beigetragen? Wann
begann diese Entwicklung?
2. Leichtathletik: Gehen / Sprint / Laufen / Hürdenlauf
6. Nenne charakteristische Bewegungsmerkmale von Gehen und Laufen! Warum ist
Gehen nur für geringe Geschwindigkeiten geeignet und warum läuft man nicht bei
geringer Geschwindigkeit? Welche Effekte treten bei höheren Gehgeschwindigkeiten
auf?
7. Skizziere die horizontalen Kraft-Zeit-Verläufe für Gehen und Laufen in ein
Diagramm (achte auf Unterschiede in Stützzeit und Kraftamplitude)! Beschreibe den
Bewegungsablauf unter besonderer Beachtung der KSP-Bewegung mit Bezug zu
den horizontalen Kraftverläufen! Gehe dabei von der horizontalen KSP-
Geschwindigkeit zu Stützbeginn aus!
8. Skizziere die vertikalen Kraft-Zeit-Verläufe für Gehen und Laufen in ein Diagramm!
Zeichne die F G -Linie in das F Z (t)-Diagramm ein! Achte bei der Skizze auf Unterschiede
in der Stützzeit sowie auf Höhe und Form der Kraftkurven! Erläutere die
Zusammenhänge zwischen Bewegungsablauf und den Kraft-Zeit-Verläufen in
vertikaler Richtung! Gehe dabei von der Anfangsposition und der KSP-
Geschwindigkeit zu Stützbeginn aus! Wie kann man im F Z (t)-Verlauf beim Laufen
den Zeitpunkt der vertikalen Bewegungsumkehr bestimmen?
Vorlesung Wank: Bewegungswissenschaft II: Biomechanik der Sportarten. Katalog der Klausur- und Prüfungsfragen
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9. Skizziere die vertikalen und horizontalen Kraft-Zeit-Verläufe beim Laufen in zwei
getrennte Diagramme nebeneinander. Zeichne die F G -Linie in das F Z (t)-Diagramm
ein! Erläutere, wie sich die horizontale und vertikale KSP-Geschwindigkeit in der
Stützphase ändert und wie die Geschwindigkeitsänderungen aus den gemessenen
Reaktionskräften berechnet werden können (mit Formeln, gehe von der jeweiligen
KSP-Geschwindigkeit zu Stützbeginn aus)! Skizziere die Verläufe der vertikalen und
horizontalen KSP-Geschwindigkeit jeweils passend unter die entsprechenden Kraft-
Zeit-Verläufe!
10. Skizziere typische horizontale Bodenreaktionskräfte beim Laufen mit konstanter
Geschwindigkeit, beim Beschleunigungslauf und beim Bremsen mit verschiedenen
Farben in ein Diagramm! Begründe, wie durch eine geeignete Körperhaltung vor und
während der Stützphase dazu beigetragen werden kann, dass Laufen mit konstanter
Geschwindigkeit, Beschleunigung oder Abbremsen begünstigt wird!
11. Welche drei Hauptzielstellungen verfolgt der Sprinter mit dem Tiefstart? Skizziere die
Zeitverläufe der Messdaten einer komplexen Tiefstartdynamographie (alle Kurven
inklusive Handkräfte untereinander)! Erläutere mit Formeln, wie die Qualität eines
Starts bezogen auf jedes der drei genannten Hauptziele anhand der Messkurven
quantitativ beurteilt werden kann. Zeige dies jeweils mittels der konkreten Herleitung
/Bestimmung geeigneter Auswertegröße aus den Messkurven!
12. Nenne fünf wichtige Schrittparameter zur Charakterisierung des Laufstils! Wie
können sie jeweils gemessen werden?
13. Die KSP-Bahn gibt Aufschluss über die Effizienz der Lauftechnik. Wie kann die KSP-
Bahn bestimmt werden? Welche KSP-Parameter (3) charakterisieren die Lauftechnik
(mit Begründung)?
14. Erkläre das Prinzip zur Laser-gestützten Messung von Geschwindigkeitsprofilen
(LAVEG) beim Laufen! Gehe dabei auf Messgröße, Messtakt und die formelmäßige
Berechnung des v-Profils ein! Skizziere einen typischen Geschwindigkeits-Weg-
Verlauf bei einem 60m-Sprint aus dem Tiefstart mit realen Geschwindigkeiten!
15. Nenne zwei Hauptstrategien für -die Ausführung eines Tiefstarts! Durch welche
Maßnahmen (Blockeinstellung, Startposition) werden diese jeweils unterstützt?
Begründe!
16. Gegeben sind die Zwischenzeiten für 30m, 60m, 80m und 100m (Endzeit) von 3
Läufern. Fertige ein Differenzzeit-Diagramm an (schnellster Läufer = Referenzläufer,
siehe Aufgabe 2.2 im Skript)!
17. Charakterisiere die Bewegungsstrategie und die Lauftechnik beim Sprintlauf und
beim Langstreckenlauf! Begründe die wesentlichen Unterschiede!
18. Vergleiche die Bewegungsabläufe beim Laufen unter verschiedenen Randbedingungen
und erläutere, welche wesentlichen Unterschiede sich jeweils im Bewegungsablauf
ergeben: Laufbandlaufen versus Laufen auf der Tartanbahn, Laufen auf
weichem versus hartem Untergrund, Laufen bergan versus Ebene, Laufen bergab
versus Ebene, Laufen bei gleicher Geschwindigkeit: großer Läufer versus kleiner
Läufer!
19. Nenne und begründe die wichtigsten Bewegungskriterien (5) für einen effizienten
Hürdenschritt über die Männerhürde (mit Übersichtsskizze)!
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20. Skizziere ein typisches Geschwindigkeitsprofil beim Hürdensprint:
(Dreischrittrhythmus, Zwischenhürdenlauf und Hürdenschritt eines Topläufers)!
Welche wesentlichen Unterschiede würden sich bei einem Anfänger ergeben?
Begründe!
3. Leichtathletik: Sprungdisziplinen
21. Erläutere das Prinzip der Summation von Teilgeschwindigkeiten in den
leichtathletischen Sprungdisziplinen! Beschreibe die typischen Anfangsbedingungen
der KSP-Bewegung zu Beginn der Stützphase zum Absprung (am Ende des
Anlaufs)! Welche Wirkung haben die Stützkräfte beim Absprung auf die Bewegung
des KSP (betrachte horizontale und vertikale Wirkungen getrennt)? Welche
Unterschiede gibt es diesbezüglich zwischen Weitsprung, Dreisprung und Hochsprung?
22. Nenne und wichte die Einflussfaktoren auf die Flugweite beim Weitsprung (5)! In welchem
Bereich liegen typische Absprungwinkel beim Weitsprung? Diskutiere die
Diskrepanz zwischen theoretisch optimalem Abflugwinkel (wie groß etwa?) und den
realen Verhältnissen in der Weitsprung-Praxis!
23. Skizziere typische Verläufe der Bodenreaktionskräfte F X (t) und F Z (t) beim Weitsprung
(Absprung) mit ihren relevanten Charakteristiken! Bezeichne die Gewichtskraftlinie
und markiere die Zeitpunkte der Bewegungsumkehr in F Z (t) und der Beschleunigungsumkehr
in F X (t)! Skizziere zu den bestehenden Messkurven jeweils eine
weitere Kurve (andere Farbe), die sich ergeben würde, wenn der Springer beim
Absprung mehr stemmt! Welche Konsequenzen hat das für die Abflugparameter
(verglichen mit einem Sprung ohne besonderes Stemmen)!
24. Gegeben sind die Verläufe der Bodenreaktionskräfte F X (t) und F Z (t) beim Weitsprung
(Absprung). Leite mit Formeln her, wie ausgehend von den Anfangsbedingungen der
KSP-Bewegung zu Stützbeginn die Abflugparameter (resultierende Abfluggeschwindigkeit
und Abflugwinkel) berechnet werden! Was ist bei der Auswertung
der horizontalen und vertikalen Bodenreaktionskraft-Verläufe jeweils zu beachten?
25. Wie wird ein Kraft-Richtungs-Diagramm erstellt (praktische Übung!) Welche Informationen
liefern die Kraft-Richtungs-Vektoren im Zusammenhang mit der jeweils aktuellen
KSP-Position des Springers (2)?
26. 2D-Videoanalyse: Auf welche Art von Bewegungen beschränkt sich die 2D-
Videoanalyse? Beschreibe den Messablauf (Kriterien für Kameraaufstellung, Präparation,
Was wird aufgezeichnet?)! Welche Primärinformationen können den
Videodaten (Videoband oder -file) entnommen werden?
27. Gegeben sind die Original-Koordinaten des KSP in zwei aufeinanderfolgenden
Videobildphasen eines handelsüblichen Videosystems beim Absprung zum
Weitsprung: (x 1 , z 1 ) und (x 2 , z 2 ). Skizziere die Situation in ein z(x)-Diagramm mit
Andeutung der KSP-Bahn in der Stützphase! Zeige mit Formeln, wie die Wegstrecke
zwischen beiden Punkten, die Geschwindigkeitskomponenten, die resultierende
Geschwindigkeit und der Abflugwinkel aus den beiden Koordinatenpunkten
berechnet werden können?
28. Nenne die Hauptgründe (3) für die rasante Entwicklung des Hochsprungweltrekords
von 1900 bis heutet! Skizziere die Technik-Entwicklung im Hochsprung von den
ersten Anfängen dieser Disziplin bis heute und bewerte die Effizienz der
verschiedenen Techniken!
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29. Wie funktioniert die Hay-Technik! Welche Vor- und Nachteile hat sie? Warum springt
keiner mit dieser Technik?
30. Vergleiche und bewerte Wälzer (Straddle) und Flop aus biomechanischer Sicht!
Betrachte dabei Anlauf, Absprung (Stützphase) und Lattenüberquerung separat.
(Achtung: biomechanischer Vergleich, keine Bewegungsbeschreibung!)
31. Beschreibe den Energiefluss in den verschiedenen Phasen eines Stabhochsprungs
(Anlauf, Absprung bis Lattenüberquerung)! Betrachte bei der Energiebilanz auch die
Rotationsenergie!
4. Leichtathletik: Wurfdisziplinen
32. Leite die Wurfparabel z(x) für den schrägen Wurf mit den Anfangsbedingungen z 0 =0
und x 0 =0 her (mit Skizze der Anfangsbedingungen und Flugbahn)! Gehe dabei von
den in horizontaler und vertikaler Richtung vorliegenden Beschleunigungen aus!
(Hinweis: Leite zunächst die Geschwindigkeiten und die Orts-Zeit-Verläufe für die x-
und z-Komponenten getrennt her!)
33. Eine Kugelstoß-Kugel wird vom Boden mit einer bestimmten Anfangsgeschwindigkeit
abgeschossen und landet wieder auf dem Boden. Skizziere die Bahnkurve für einen
zu flachen, einen optimalen und einen zu hohen Abflugwinkel (jeweils gleiche Abfluggeschwindigkeit)!
Wo liegt der optimale Abflugwinkel?
34. Erläutere, warum der optimale Abflugwinkel beim Kugelstoßen individuell vom Kugelstoßer
abhängt! Warum kann es in Einzelfällen beim Kugelstoßen sinnvoll sein, nicht
zwingend den für gegebene Abflugwerte aus physikalischer Sicht optimalen
Abflugwinkel anzusteuern?
35. Vergleiche die Drehstoßtechnik und die O’Brian-Technik aus biomechanischer und
motorischer Sicht! Bei beiden Techniken werden unterschiedliche Strategien für das
Erreichen einer hohen Abstoßgeschwindigkeit verfolgt. Erläutere diese jeweils!
36. Welche Kräfte wirken während des Fluges auf Wurfgeräte? Nenne jeweils Ursache
und Wirkungsrichtung! Wovon hängt die Kraftwirkung jeweils ab?
37. Skizziere in ein z(x)-Diagramm die Flugbahnen für ein Wurfgerät mit jeweils gleicher
Abfluggeschwindigkeit in verschiedenen Farben: a) theoretisch ohne Widerstände, b)
mit Luftwiderstand, c) mit Luftwiderstand und Auftriebswirkung (z.B. beim Diskuswurf)
38. Erläutere die Wirkung von Luftwiderstand (Drag) und dynamischem Auftrieb (Lift) am
Beispiel Diskuswurf (Phase kurz nach dem Abwurf)! Wie beeinflusst der Anströmwinkel
Drag und Lift (Diagramm)? Wie groß ist der optimale Anströmwinkel beim
Diskuswurf etwa? Nach welchen Kriterien wird er festgelegt (mit Begründung)?
39. Skizziere die entsprechenden Kraftvektoren am Diskus, wenn er ohne, mit wenig und
mit zu viel Neigung gegen die Anströmrichtung fliegt! Wie kann der Werfer dafür
sorgen, dass der Diskus den beim Abflug erteilten Anstellwinkel im Flug beibehält?
40. Erläutere die Strategie des Hammerwerfers zum Maximieren der Abfluggeschwindigkeit:
Beschreibe die physikalischen Zusammenhänge vom Drehantrieb bis
zur Abfluggeschwindigkeit lückenlos mit Formeln: Wie erfolgt der Antrieb beim
Hammerwurf? Wie entsteht die Drehgeschwindigkeit und wie kommt letztendlich
dadurch die Abfluggeschwindigkeit (Bahngeschwindigkeit) zustande? Wodurch wird
die Geschwindigkeit des Hammerkopfes limitiert (mit Begründung)?
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41. Erläutere den Zusammenhang zwischen Weg, Geschwindigkeit, Beschleunigung und
Kraft! Wie können diese Größen ineinander überführt werden? (grafische Veranschaulichung
von Weg-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsverläufen)
42. Skizziere den Zeitverlauf der Bahngeschwindigkeit des Hammerkopfes bei einem
Wurf aus drei Drehungen! Wie kann die Bahnbeschleunigung daraus berechnet
werden? Skizziere die Bahnbeschleunigung unter die Geschwindigkeits-Kurve! Achte
dabei insbesondere auf den korrekten Kurvenverlauf zu Beginn und am Ende der
Bewegung!
43. Erläutere, wie beim Speerwurf der Flug des Speeres durch dessen spezielle Eigenschaften
beeinflusst wird! Welche Kräfte bzw. Drehmomente wirken (Skizze)?
44. Wie kann die Abfluggeschwindigkeit beim Speerwurf bestimmt werden. Erläutere und
bewerte drei gängige Messverfahren!
45. Nenne die wichtigsten Kriterien (4) für die Bewertung der Hauptbeschleunigungsphase
beim Speerwurf!
46. Wie kann der axiale Beschleunigungs-Zeit-Verlauf in der finalen Beschleunigungsphase
beim Speerwerfen gemessen werden? Skizziere einen typischen a(t)-Verlauf!
Wie wird aus dem Messergebnis a(t) die Abwurfgeschwindigkeit berechnet? Welche
Zusatzinformation wird benötigt, woher kann man diese bekommen?
47. Welche Informationen liefert der Beschleunigungs-Verlauf beim Speerwurf über die
technische Qualität der Abwurfphase? Skizziere die Beschleunigungs-Zeit-Verläufe
für einen Anfänger und einen Spitzenwerfer (mit Zeitmarke beim Setzen des Stemmbeins)!
Achte darauf, dass die Unterschiede im Geschwindigkeitszuwachs und in der
Bewegungstechnik in den beiden Kurven deutlich zum Ausdruck kommen.
5. Akrobatische Sportarten (+ KSP, Massenträgheit, Energie, Statik)
48. Berechne den Körperschwerpunkt (analytische Methode) bzw. das Massenträgheitsmoment
für einen gegebenen Körper (mit 4-6-Gliedern)!
49. Ermittle den KSP eines Körpers mit 3-4 Gliedern zeichnerisch nach der geometrischen
Methode!
50. Wie erfolgt die Berechnung des Massenträgheitsmomentes eines Turners, wenn er
nicht um den KSP rotiert (z.B. beim Kippen oder Schwingen am Reck)? Begründe,
warum in diesen Fällen die Methode für die Standard-Berechnung des
Massenträgheitsmomentes zu kleine Werte liefert!
51. Erläutere den Zusammenhang zwischen Winkel, Winkelgeschwindigkeit, Winkelbeschleunigung
und Drehmoment! Wie können diese Größen ineinander überführt werden
(Rechenoperationen und grafische Veranschaulichung)?
52. Erläutere lückenlos mit Formeln, wie ein Saltospringer beim Absprung vom Boden
seine Drehgeschwindigkeit „erzeugt“! Skizziere eine typische Absprungposition zum
Vorwärtssalto mit Bezeichnung von KSP und Kraftrichtungsvektor und zeige, wie dort
Drehmomente entstehen!
53. Erläutere lückenlos mit Formeln, wie ein Wasserspringer beim 1½-fachen Salto
vorwärts die Drehgeschwindigkeit reguliert! Gehe dabei auf den Beginn der Flugphase,
den Mittelteil des Fluges und die Eintauchphase ein! Skizziere die Zeit-
Verläufe von Drehimpuls, Winkelgeschwindigkeit und Massenträgheitsmoment
(schematisch)!
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54. Wie kann ein Salto (reine Breitenachsenrotation) in eine Kombination von Längsund
Breitenachsendrehung überführt werden? In der Praxis werden in Abhängigkeit
von der zur Verfügung stehenden Zeit zwei Strategien angewendet. Erläutere die
physikalische Basis für beide Varianten!
55. Der Absprung zum Salto vorwärts dauert 0.4s. In der ersten Hälfte wirken dabei
Bodenreaktionskräfte von 1000N, wobei der Kraftvektor 5cm am KSP vorbei geht. In
der zweiten Hälfte des Absprungs geht eine Kraft von 800N mit ihrer Wirkungslinie
10cm am KSP vorbei. Skizziere das Drehmoment-Zeit-Diagramm und berechne den
daraus resultierenden Drehimpuls!
56. Ein Turner hat beim Absprung zum Salto vorwärts einen Drehmomentstoß von z.B.
60Nms erzeugt. Wie groß ist die daraus resultierende Drehgeschwindigkeit beim
Abflug, wenn das Massenträgheitsmoment um den KSP 10kgm 2 beträgt? Wie viele
Umdrehungen kann der Springer bei unveränderter Körperhaltung in 1.5s Flugzeit
schaffen?
(Achtung: Bei der formalen Berechnung ergibt sich die Drehgeschwindigkeit in Bogenmaß
(rad) die muss noch umgeformt werden: 2π=6.28(rad) = 1 Umdrehung)
57. Beschreibe den Energiefluss beim Trampolinspringen (mit Formeln)! Gehe dabei von
einem Fall aus der Höhe h 0 auf das Trampolin-Tuch aus (Hinweis: Betrachte alle
Eckpunkte mit Übergängen zwischen kinetischer und potentieller Energie! Setze die
minimale Höhe zum Zeitpunkt der maximalen Tuchauslenkung: h U =0) Wie gelingt es
dem Springer, höher als die ursprüngliche Fallhöhe zu springen? Begründe, warum
das funktioniert!
58. Beschreibe die Energieumwandlung beim Schwingen am Reck! Wie kann der
Schwung aus dem Hang in Gang gebracht werden? Erläutere und begründe, wie
man zweckmäßig die Schwungamplitude erhöht!
59. Erläutere und begründe die Strategie des Turners bei der Riesenfelge am Reck!
Gehe von der ruhenden Handstandposition auf der Reckstange aus und betrachte
Abwärts- und Aufwärtsbewegung separat! Skizziere die Zeitverläufe von Drehwinkel,
Drehgeschwindigkeit und Drehmoment bei einem Riesenfelgumschwung aus dem
Handstand qualitativ (zu Beginn und am Ende der Riesenfelde steht der Turner im
Handstand in Ruhe bei 0° bzw. 360°)!
60. Beschreibe die „Kippe“ aus dem Hang am Reck (Langhangkippe)! Nenne
wesentliche Schlüsselpositionen und Limits für den Erfolg der Kippbewegung!
Welche Strategien gibt es für den Anfänger beim Erlernen der Langhang-Kippe?
6. Schwimmen
61. Nenne Ursachen, Angriffspunkt und Wirkungsrichtung der Kräfte, die auf den zunächst
ruhenden und den sich im Wasser fortbewegenden Schwimmer wirken!
Welche Drehmomente können jeweils auftreten?
62. Unter welchen Bedingungen kann ein Schwimmer seine Schwimmgeschwindigkeit
beibehalten, wann kann er sie erhöhen? Erläutere die physikalischen Hintergründe
(klassische Erklärung, Basiserklärung für den Antrieb), wie sich ein Schwimmer aus
der Ruhe in Bewegung setzen kann!
63. Erkläre die Begriffe Drag und Lift (Prinzip, Kraftangriffspunkt und
Kraftwirkungsrichtung)! Erläutere an einem prägnanten Beispiel, dass ein
Schwimmer auch bei Bewegungen der Antriebsflächen quer zur Schwimmrichtung
Vortrieb erzeugen kann! Welche Bedingungen müssen erfüllt sein?
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64. Skizziere am Beispiel des Kraularmzuges, wie Drag und Lift nach dem Wasserfassen,
im Hauptzug und am Ende der Zugphase (kurz vor dem Ausheben)
zusammenwirken! Zeichne an die Zugbahn der Hand jeweils die aktuelle
Anströmrichtung, die optimale Stellung der Handfläche und die Kraftvektoren von
Drag und Lift ein! (Drei Punkte bezeichnen: Wasserfassen, Mittelzug, Ausheben, die
globale Wasserströmung entgegen der Schwimmrichtung darf bei der Bezeichnung
der Kraftvektoren an der Hand vernachlässigt werden.)
65. Erläutere das Zusammenwirken von Drag und Lift bei der Aufwärts- und Abwärtsbewegung
der Beine beim Kraulbeinschlag! Skizziere die Bewegungsbahn eines
Fußes in der Mitte eines Abwärtsschlags und zeichne die Vektoren von Drag, Lift,
der resultierenden Kraft und der Vortriebskraftkomponente ein!
66. Welche Antriebskonzepte werden im Schwimmsport zur Erklärung des Vortriebs
herangezogen? Erläutere ausgehend vom physikalischen Grundprinzip der
Antriebswirkung das Wesen der drei gängigen Konzepte und bewerte deren
Gesamteinfluss auf die Vortriebswirkung! Welche Bedeutung haben die jeweiligen
Erklärungsmodelle (Konzepte) für die Technikvermittlung im Schwimmsport
(Schulsport und Leistungssport)!
67. Was sind Vortex-Effekte? Erläutere anhand von Beispielen (2), wie im
Schwimmsport Antriebskraftwirkungen durch Vortex-Effekte zustande kommen
können!
68. Nenne und begründe Handlungsstrategien für Schwimmer zur Maximierung der
Schwimmgeschwindigkeit!
69. Wie funktioniert ein Strömungskanal für den Schwimmsport? Bewerte Möglichkeiten
und Grenzen von Strömungskanälen für Training und Leistungsdiagnostik?
70. Erläutere und begründe die Unterschiede in der KSP-Kinematik des Brust- und
Kraulschwimmens? Skizziere die KSP-Geschwindigkeitsprofile eines Schwimmers
für die Brust- und die Kraullage in ein v-t-Diagramm! Zeichne jeweils die mittlere
Schwimmgeschwindigkeit ein!
71. Nenne zu einer vorgegebenen Schwimmart (Brust, Kraul, Delphin oder Rückenkraul)
offensichtliche Hauptfehler und erläutere die daraus resultierenden Konsequenzen
für den Bewegungsablauf! (Hinweis: Nutze dabei gegebenenfalls die Begriffe
Vortriebskraft, Widerstand, dynamischer Auftrieb, Drehmoment usw.)!
7. Skilanglauf / Ski-Alpin
72. Skizziere die auf einen schussfahrenden Skiläufer wirkenden Kräfte (inklusive
Widerstandskräfte)? Wovon hängt die Höhe der Kraftwirkung jeweils ab?
73. Wodurch wird die Gleitreibung zwischen Ski und Schnee beeinflusst? Erläutere die
gegebenen Möglichkeiten zur Reduktion des Reibungswiderstandes!
74. Erläutere das Zusammenwirken von Hangabtriebskraft und Antriebskräften bzw.
Querkräften auf den geradeaus fahrenden Skiläufer bei unterschiedlichen Fahrtrichtungen
bezüglich der Falllinie (mit Skizze)!
75. Welche spezifischen Kraftwirkungen ergeben sich bei der Fahrt durch eine Kurve?
Wie hängen die Kraftwirkungen bzw. die sich ergebenden Drehmomente mit
Fahrgeschwindigkeit und Kurvenradius zusammen?
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76. Unter welchen Bedingungen kann der Skifahrer stabil durch eine Kurve fahren?
Welche Kompensationsmöglichkeiten hat der Skifahrer, wenn er (a) in die Kurve zu
fallen droht oder (b) aus der Kurve zu kippen droht? Begründe jeweils!
77. Erläutere die Kraftwirkungen beim Fahren durch eine Hohle bzw. über eine Kuppe!
Welche Strategie wendet der geübte Skifahrer in welligem Gelände (z.B. auf der
Buckelpiste) an? Warum ist diese Strategie bei der Fahrt in lange Hohlradien (z.B
Fahrt in den Radius eines Schanzenauslaufs) nicht sinnvoll? Was sollte er hier tun
(mit Begründung)?
78. Beschreibe den Bewegungsablauf von Beinabstoß und Stockeinsatz bei der
klassischen Diagonaltechnik und bei der Skatingtechnik (2:1)! Gehe dabei besonders
auf die Aspekte der Vortriebsentwicklung ein!
79. Bewerte den Bewegungsablauf beim Diagonalschritt und beim Skating (1:2)
hinsichtlich Effektivität des Vortriebs? Wodurch wird die höhere Laufgeschwindigkeit
bei der Skatingtechnik bewirkt?
80. Welche Kriterien gelten für den Kauf von Langlaufski und Stöcken (a) für die
klassische Technik und (b) für die Skating-Technik?
81. Ein Skifahrer fährt aufrecht mit konstanter Geschwindigkeit im ebenen Gelände.
Skizziere und erläutere den Verlauf der Auflagekraft zwischen Ski und Schnee, wenn
der Fahrer zügig in die Hocke geht, eine kurze Zeit in der Hocke fährt und sich
anschließend zügig wieder aufrichtet! Bezeichne die Phasen, die für die Einleitung
von Richtungsänderungen geeignet sind und begründe dies!
82. Zur Funktionsweise von Pflug und Pflugbogen: Erkläre, wie beim Pflug die
Geschwindigkeit reguliert werden kann und wie mittels Pflugbogen die Kurvenfahrt
gesteuert werden kann! Welche Mechanismen unterstützen die Kurvenfahrt?
83. Beschreibe den Bewegungsablauf beim (konservativen) parallelen Grundschwung
bzw. beim Kurzschwung im steilen Gelände! Erläutere, durch welche Faktoren die
Richtungsänderung im Einzelnen unterstützt wird?
84. Beschreibe die wesentlichen Eckpunkte der Kurvenfahrt beim sportlichen Carven
(Einleitung, Kurvensteuerung, Ausleitung/Übergang)! Erläutere, durch welche
Faktoren bzw. Maßnahmen der Krümmungsradius einer Kurve beeinflusst werden
kann?
8. Sportspiele
85. Welche Kräfte wirken auf fliegende Bälle? Nenne jeweils Einflussgrößen der
verschiedenen Kraftwirkungen und deren Wirkungsrichtung!
86. Erkläre den Magnus-Effekt! Unter welchen Bedingungen wirken Magnuskräfte?
Erläutere Ursache und Wirkungsrichtung der Magnuskraft am Beispiel eines Top-
Spin! Zeichne die durch Magnuskräfte veränderte Flugbahn für ein gegebenes
Beispiel (Top-/Back-Spin im Tennis oder Effet-Fußballstoß)! Zeichne an die Ball-
Trajektorie zu verschiedenen Positionen die Vektoren der Magnuskräfte ein!
87. Nenne die wichtigsten biomechanischen Eigenschaften von Tennisschlägern!
88. Der Tennisschläger hat am Kopf vier charakteristische Treffareale. Markiere diese
Treffpunkte in einer Schlägerskizze und erläutere das Wesen dieser Punkte!
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89. Der COP (Center of Percussion) gilt als Sweetspot (= Treffpunkt mit geringer Kraftrückwirkung
auf die Hand am Griff des Schlägers). Rekonstruiere die Kraftwirkungen
auf das Handgelenk, die sich bei unterschiedlichem Treffpunkt des Balls (a)
oberhalb, (b) im und (c) unterhalb des COP am Schlägerkopf ergeben anhand einer
Skizze mit Erläuterungen!
90. Warum ist die Node ein Sweetspot? Erkläre das anhand einer Skizze!
91. Begründe die Auswirkungen des Rahmenmaterials auf die Schlägereigenschaften
und die Kraftrückwirkung am Griff! Worin unterscheidet sich der Schläger aus
Carbon gegenüber dem aus Aluminium und aus Holz?
92. Skizziere die Rückprallwinkel am Boden für Bälle ohne Spin, mit Top-Spin und mit
Back-Spin (Aufprallwinkel jeweils ca. 45°)!
93. Wie verändern sich die am Ball wirkenden Drehmomente in Abhängigkeit von der
Schlägerneigung beim Back-Spin mit gegebener Schlägergeschwindigkeit (Skizze!)?
94. Welchen Einfluss hat die Schlägerbespannung auf das Rücksprungverhalten von
Bällen (Spin, Ballgeschwindigkeit) im Tennis? Begründe!
95. Beschreibe das Wesen (Technikmerkmale) folgender Tennis-Schläge: Grundschlag,
Top-Spin, Slice und Stop! Wie wird der Ballflug durch den Schlägerkontakt jeweils
beeinflusst?
96. Wodurch kommt die sukzessive Erhöhung der Geschwindigkeit in der Kette Hand –
Schlägerkopf – Ball beim Tennisaufschlag bzw. beim Badminton-Smash zustande?
97. Erläutere Zielstellungen und Wurfstrategie beim Schlagwurf im Handball und in der
Leichtathletik (z.B. Speerwurf)!
98. Skizziere die Bahn des KSP beim Auftakt und Absprung zum Volleyball-Angriffsschlag!
Markiere den Stützbeginn, den unteren Umkehrpunkt und das Stützende und
zeichne dort jeweils die Vektoren für die horizontale und vertikale KSP-Geschwindigkeit
ein!
99. Skizziere den Verlauf der vertikalen Bodenreaktionskraft (mit Umkehrpunkt und
Gewichtskraft)! Erläutere zwei Möglichkeiten zur Berechnung der Abfluggeschwindigkeit
auf der Basis der Bodenreaktionskräfte (Gleichungen)! Welche Zusatzinformation
ist jeweils notwendig? Wie kann man diese erhalten?
100. Erläutere die wirkenden mechanischen Prinzipien während der Schlagphase beim
Volleyball-Angriffsschlag! Wie kann der Spieler eine hohe Ballgeschwindigkeit
erreichen?
101. Nenne die wesentlichen Technikmerkmale verschiedener Aufschlagtechniken (4)!
Welche biomechanischen Besonderheiten treten beim Ballflug jeweils auf
(Ballgeschwindigkeit, Flugbahn)?
102. Unter welchen formalen Bedingungen ist ein Basketballkorbwurf erfolgreich? Erläutere
Vor- und Nachteile einer flachen bzw. steilen Flugkurve! Begründe, warum für
eine gegebene Abwurfposition ein Korberfolg nur für einen sehr kleinen Bereich des
Abwurfwinkels wahrscheinlich ist!
103. Beschreibe zwei Verfahren zur Analyse von Individualleistungen in den
Sportspielen!
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