Bewegungswissenschaft

Annahme homogener Körper auf der Grundlage des geometrisch kalkulierten Segmentvolumens und der Segmentmasse. Die Bestimmung der Segmentmasse nimmt H ANAVAN durch die Verwendungder einfachen Regressionsgleichung von B ARTER (1957) vor“ (W ILLIMCZIK , 1999, S. 49). Präzisere Bestimmungen des Körperschwerpunkts gewährleisten neuere mathematische Konzepte wie das 17-segmentige Körpermodell von H ATZE (1986).
3.2 Was ist Biodynamik und Dynamometrie?
    Die Biodynamik gestattet Einblicke in den Zusammenhang zwischen der Bewegungsausführung und den verursachenden Kräften. Als die biodynamischen Grundgrößen translatorischer Bewegungen gelten Masse, Kraft und Impuls.
    Die Masse eines Körpers bestimmt die Trägheit und die Änderung des Bewegungszustandes. Die Masse m bezieht sich auf das spezifische Gewicht der jeweiligen Körpersubstanz und errechnet sich aus dem Produkt von Körpervolumen V und Körperdichte ρ ( m = V • ρ; phys. Einheit: kg).
    Die wesentlichen Gesetzmäßigkeiten der Dynamik beschreiben die drei newtonschen Axiome, denen jeder Körper und jede Bewegung des Menschen unterliegen.
Nach dem 1. newtonschen Gesetz (Trägheitsgesetz) ist der „ruhende“ Körper bestrebt, seinen Ruhezustand oder seine gleichförmige gradlinige Bewegung beizubehalten.
Nach dem 2. newtonschen Gesetz muss zur Überwindung der Massenträgheit und zur Beschleunigung des Körpers eine externe Kraft (Schwerkraft, Luft-, Wasserwiderstand, Krafteinwirkung des Gegners usw.) oder eine körperinterne Kraft erzeugt werden (Absprungkraft, Abstoßkraft beim Tiefstart, Wurfkraft usw.). Die gerichtete Kraft wird durch die Multiplikation der Masse m mit der Beschleunigung a berechnet (= m •; phys. Einheit: N). Weisen mehrere Teilkräfte in dieselbe Richtung, addieren sich diese, während sich entgegengerichtete Teilkräfte subtrahieren.
Nach dem 3. newtonschen Gesetz „actio et reactio“ (Wechselwirkungsgesetz) ruft eine Kraft immer eine gleich große Gegenkraft hervor: die gerichtete Reaktionskraft (äußere Kraft; 1 2 = 2→1 ). Wenn der Körper A eine Kraft auf den Körper B ausübt, dann wirkt eine gleich große, aber entgegengerichtete Kraft von Körper B auf Körper A ( vgl. Abb. 79 ).
    Die biodynamische Beschreibung der Bewegung eines Körpers erfolgt über den gerichteten Impuls p (syn. Kraftstoß) als Produkt von Masse m und Geschwindigkeit(= m •; phys. Einheit: N • s). Die Impulsveränderung ruft bei konstanter Masse immer eine Geschwindigkeitsänderung hervor. Nach dem Impulserhaltungssatz kannder Impuls nur durch äußere Kräfte verändert werden. Die Impulsübertragung wird im Billard, Eisstockschießen, Fußball oder Hockey augenscheinlich, wenn ein Körper (Billardqueue, Eisstock, Fuß, Hockeyschläger) auf einen anderen Körper trifft (Billardkugel, Eisstock, Ball). Bei sportlichen Bewegungen wird der Impuls durch die Kraft-Zeit-Kurve ermittelt ( vgl. Abb. 80 b).

    Abb. 79: 3. newtonsches Gesetz „actio et reactio “ am Beispiel der Bodenreaktionskraft
    Zu den biodynamischen Grundgrößen rotatorischer Bewegungen zählen Massenträgheitsmoment, Drehmoment und Drehimpuls. Das Massenträgheitsmoment J bezeichnet denjenigen Widerstand, den ein rotierender Körper der Erzeugung oder der Modifizierung der Drehbewegung um eine Drehachse entgegensetzt. Das nur für regelmäßige Körper einfach zu berechnende Massenträgheitsmoment ergibt sich als Produkt aus der Körpermasse m und dem Abstand der Masse r von der Drehachse ( J = m • r 2 ; phys. Einheit: kg • m 2 ). Je näher sich die Körpermasse der Rotationsachse annähert, desto mehr verringert sich das Massenträgheitsmoment (z. B. Gerätturnen: gestreckter versus gebückter versus gehockter Salto).
    Beim alpinen Skilauf erzeugt der Einsatz der Skikanten große Kräfte gegen den Schnee, um durch die Reaktionskraft die Richtungsänderung oder das Abbremsen auszulösen. Der Absprung vom Skateboard muss exakt in der Vertikalen erfolgen, damit das Skateboard nicht durch die horizontale Komponente der Absprungkraft vom Skater horizontal weg beschleunigt wird. Weitere Beispiele stellen die während der Stützphase des Fußes beim Gehen, Laufen und Absprung auftretenden Bodenreaktionskräfte dar ( vgl. Abb. 79 ). In der Leichtathletik verwenden Sprinter und Mittelstreckenläufer besondere Spikeschuhe, um möglichst hohe horizontale Kräfte gegen die Laufbahn aufbringen zu können (K ASSAT , 1993).
    Äußere Einwirkungen auf die Drehbewegung beeinflussen das