Bewegungswissenschaft

gerichtete Drehmoment als Produkt der einwirkenden Kraftund des senkrechten Abstandes r der Wirkungslinie von der Drehachse (=• r; phys. Einheit: Nm). Ein Drehmoment entsteht dann, wenn die Kraft nicht direkt im Körperschwerpunkt angreift. Wirken auf einen Körper mehrere Drehmomente, entsteht das resultierende Drehmoment als Summe der Teildrehmomente. „Ein Skelettmuskel bewirkt ein Drehmoment im Gelenk, weil die Wirkungslinie seiner resultierenden Zugkraft nicht durch die Gelenkmitte, sondern in einem Abstand zu diesem Drehpunkt verläuft“ (B AUMANN , 1989b, S. 71). Das Drehmoment fällt desto größer aus, je größer das Massenträgheitsmoment ist. Es verringert sich bei Abnahme der Winkelbeschleunigung. Die Einleitung von Drehbewegungen erfordert bei großen Drehmassen ein großes Drehmoment.
    Der gerichtete Drehimpuls beschreibt den Bewegungszustand eines sich drehenden Körpers. Der Drehimpuls berechnet sich als Produkt der Winkelgeschwindigkeitund des Massenträgheitsmoments J (=• J; phys. Einheit: Nm • s). Nach dem Drehimpulserhaltungssatz bleibt in einem abgeschlossenen Körpersystem der Drehimpuls nach Betrag und Richtung konstant, wenn kein Drehmoment wirkt. Eine Veränderung der Lage der Körperteile zueinander verändert das Massenträgheitsmoment und die Winkelgeschwindigkeit.
    Äußere dynamometrische Messverfahren können die muskuläre Kraft nur indirekt schätzen, da die Muskelkraft durch die elastischen und plastischen Eigenschaften der Bänder und Sehnen abgedämpft wird und somit nicht mit der an der Körperperipherie gemessenen Reaktionskraft übereinstimmt. Darüber hinaus lassen sich dynamische Muskelkräfte nur über das Drehmoment bestimmen, da die Skelettmuskeln bei der Kontraktion durch die Überspannung der Gelenke eine Rotation im Gelenk auslösen und sich der Abstand der Kraftwirkungskennlinie ständig zum Drehpunkt verändert. Für die Abschätzung der muskulären Kraft (neuromuskulärer Output) eignet sich die in Lektion 11 thematisierte Methode der Elektromyografie.
    Bei der Bielmann-Pirouette im Eiskunstlaufen wird die Erhöhung der Drehgeschwindigkeit dadurch erzielt, dass die Eiskunstläuferin die ausgestreckten Arme und das abgespreizte Bein näher an die Körperdrehachse heranführt. Unter Berücksichtigung des Drehimpulserhaltungssatzes erhöht sich die Winkeldrehgeschwindigkeit, da bei gleich bleibendem Drehimpuls das Trägheitsmoment verringert wird. Im Gerätturnen, Trampolin- oder Wasserspringen kann der Salto vorwärts dann schneller gedreht werden, wenn der Athlet die Arme zum Körper führt und die Beine anhockt.
3.2.1 Welche dynamometrischen Messverfahren erfassen äußere Bewegungskräfte?
    Die Methode der Dynamometrie dient der Analyse der an der Körperperipherie auftretenden Reaktionskräfte. Zu den in der sportbezogenen Bewegungswissenschaft gebräuchlichen dynamometrischen Messinstrumenten zählen die Kraftaufnehmer auf der Basis von Dehnungsmessstreifen oder Piezokristallen und die Druckaufnehmer.
    Kleinvolumige Kraftaufnehmer auf der Basis von Dehnungsmessstreifen (Widerstandsgeber) werden dann eingesetzt, wenn nur wenig Raum für größere Messgeräte vorhanden ist (Kanupaddel, Radtretkurbel, Reckstange, Rennrodel, Rudermessdolle, Ski, Startblock usw.). Anwendung findet das physikalische Prinzip, richtungsgebundene Zug- oder Druckkräfte in elektrische Widerstands- und Spannungsänderungen umzuwandeln. Wird ein elastischer Widerstandsdraht (syn. Dehnungsmessstreifen, DMS) in Längsrichtung gedehnt, ändert sich der elektrische Widerstand proportional zur Dehnung und zur einwirkenden Kraft. Die durch einen Dehnungsmessstreifen zu registrierende Verformung liegt in einer Größenordnung von 1/1000 mm. Durch die Kombination mehrerer Dehnungsmessstreifen können die auftretenden Zug-, Druck-, Biege- und Torsionsbelastungen jeweils getrennt voneinander erfasst werden.
    Bei der Kraftmessung auf der Basis von Piezokristallen wird das von einem Piezokristall unter Krafteinwirkung erzeugte Spannungssignal als Kraft-Zeit-Kurve aufgezeichnet. Die elektrische Spannung nimmt proportional zur verursachenden Kraft zu. Für verschiedene Messzwecke stehen spezifische Kraftaufnehmer zur Verfügung. In sportwissenschaftlichen Instituten weit verbreitet ist die Mehrkomponenten-Kraftmessplatte , mit der bei Absprung-, Lande-, Gang- oder Laufbewegungen die während der Stützphase zwischen Körper und Boden resultierenden Reaktionskräfte registriert werden können ( vgl.