In den vielen verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen werden Größen und Einheiten
benötigt um bestimmte Gesetze oder Prinzipien nachzuweisen oder zu belegen. Auch in
der sportbezogenen Biomechanik gibt es diese Größen. Um aber einen genauen Einblick
in die Thematik zu finden, ist es nötig, zu erst die allgemeinen physikalischen oder mechanischen
Größen zu definieren und zu erklären. Dazu wird der Vorgang des „Messens“
benötigt. Dem zu Folge muss dieser Vorgang zuerst definiert werden. Baumann stellte
dazu folgende Definition auf: „Eine physikalische Größe messen heißt, sie mit einer als
Einheit gewählten Größe gleicher Art ins Verhältnis zu setzen. Der sich bei diesem Vergleich
ergebende Zahlenwert gibt an, wie oft die Einheit in der zu messenden Größe enthalten
ist (Ballreich/ Baumann 1988, 76)“.
Dabei spielen verschiedene Faktoren eine sehr bedeutende Rolle. Zum einen die interessierende
Größe, also der Messwert. Er ist das unmittelbar erhaltene Produkt aus dem
gemessenen Zahlenwert und gewählter Einheit (vgl. Ballreich/ Baumann 1988, 76). Beispiele
für die in der Sportbiomechanik relevanten Messwerte sind die Schrittlänge, Abstoßkraft
oder die Laufgeschwindigkeit. Ein einfaches Beispiel ist die Messung der Zeit
beim 100m Lauf.
Weiterhin wird in zwei Arten der Ermittlung von Messwerten unterschieden. Auf der einen
Seite wird häufig die direkte Messung angewandt, d. h. der Messwert und das Messergebnis
stimmen überein. Auf der anderen Seite gibt es die indirekte Messung. Bei dieser
Form des Messens wird das Messergebnis über bekannte Zusammenhänge aus einem
oder mehreren Messwerten berechnet.
[...]
Inhaltsverzeichnis
1. Grundlagen im Bezug auf das Messen biomechanischer Größen
1.1 Grundbegriffe des Messens allgemein
1.2 Gütekriterien
2. Übersicht und Einteilung der Messverfahren
3. Grundlagen der Dynamometrie
3.1 Messzweck und Messprinzip
3.2 Kraftmessung mit Dehnungsmesstreifen
3.3 Kraftmessung mit piezoelektronischen Gebern
3.4 Anwendungsbereiche und Probleme der Kraftmessung
4. Messung von Reaktionskräften
4.1 Messung am Boden
4.2 Kraftmessung von Reaktionskräften an Geräten
4.3 Beispiele von Auswertungsmöglichkeiten bei der Messung von Reaktionskräften am Boden und an Geräten
Zielsetzung und Themen
Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab, die messtechnischen Grundlagen der Dynamometrie im sportwissenschaftlichen Kontext darzulegen und in die praktische Anwendung zur Erfassung biomechanischer Größen einzuführen. Die zentrale Forschungsfrage befasst sich dabei mit der Frage, wie durch exakte Kraftmessung eine Optimierung von Bewegungsabläufen erreicht werden kann und welche Herausforderungen bei der Auswertung dieser Messdaten bestehen.
- Grundlagen der Messtechnik und Definition biomechanischer Größen
- Einteilung und Systematik biomechanischer Messverfahren
- Physikalische Prinzipien der Kraftmessung (Dehnungsmesstreifen vs. piezoelektrische Geber)
- Methodik der Reaktionskraftmessung an Boden und Sportgeräten
- Problematik der Dateninterpretation und Auswertung biomechanischer Messgrößen
Auszug aus dem Buch
3.1 Messzweck und Messprinzip
Bevor der Messzweck und das Messprinzip der Dynamometrie behandelt werden soll, muss auf den dynamischen Aspekt der Biomechanik eingegangen werden. Nach Willimczik und Roth wird wie folgt definiert und eingeordnet: „Der Gegenstand der Dynamik ist die Untersuchung des gesetzmäßigen Zusammenhangs zwischen der in Erscheinung tretenden Bewegung und den sie verursachten Kräften. Dabei beschränkt man sich im Allgemeinen auf jene Kräfte, die zwischen dem Gesamtsystem Mensch und seiner Umwelt bestehen“ (Willimczik/ Roth 1985, 33).
Jedes der vier Messverfahren dient zur Bestimmung verschiedener biomechanischer Größen, die in ihrer Art voneinander verschieden sind. Die Dynamometrie dient zur Bestimmung von äußeren Kräften, bzw. zur Bestimmung von Reaktionskräften, welche an der Peripherie des Körpers angreifen und gemessen werden sollen. Dabei geht man von der Annahme aus, dass die Kräfte idealisiert sind, als Vektoren darstellbar sind und diese real über Flächen bzw. Volumen verteilte angreifende Kräfte repräsentieren. Weiterhin ist es möglich aus dem zeitlichen Verlauf der Kräfte den Impuls, die Arbeit und Leistung zu bestimmen. Diese Kenntnis ist die Voraussetzung zur Ermittlung der inneren Kräfte (vgl. Ballreich/ Baumann 1988, 99).
Zusammenfassung der Kapitel
1. Grundlagen im Bezug auf das Messen biomechanischer Größen: Dieses Kapitel definiert die grundlegenden physikalischen Begriffe des Messens und erläutert die für die Sportbiomechanik relevanten Gütekriterien.
2. Übersicht und Einteilung der Messverfahren: Hier erfolgt eine systematische Einteilung der biomechanischen Messverfahren, die primär auf den Basisgrößen Länge, Zeit und Masse basiert.
3. Grundlagen der Dynamometrie: Das Kapitel behandelt den spezifischen Zweck der Dynamometrie und stellt die physikalischen Funktionsweisen von Dehnungsmessstreifen und piezoelektrischen Gebern vor.
4. Messung von Reaktionskräften: Der abschließende Teil widmet sich der praktischen Umsetzung von Kraftmessungen am Boden sowie an Sportgeräten und diskutiert Herausforderungen der Datenanalyse.
Schlüsselwörter
Biomechanik, Dynamometrie, Kraftmessung, Messverfahren, Dehnungsmesstreifen, piezoelektrische Geber, Reaktionskräfte, Kraftmessplatte, Kinemetrie, Anthropometrie, Elektromyographie, Bewegungsoptimierung, Messfehler, Sportwissenschaft, Leistungsanalyse
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit bietet eine Einführung in die messtechnischen Grundlagen der Sportbiomechanik, mit einem spezifischen Fokus auf die Dynamometrie und die Erfassung von Reaktionskräften.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind die Definition biomechanischer Größen, die Funktionsweise von Kraftaufnehmern sowie die Anwendungsbereiche und die methodische Auswertung von Messdaten in der Sportwissenschaft.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, die Verbindung zwischen der physikalischen Kraftmessung und der sportlichen Leistungsoptimierung zu verdeutlichen und methodische Ansätze zur Dateninterpretation vorzustellen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert primär auf einer Literaturanalyse physikalischer und biomechanischer Prinzipien sowie der Darstellung technischer Messaufbauten wie Kraftmessplatten und Kraftaufnehmern.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretischen Grundlagen der Messverfahren, die spezifische Funktionsweise der Dynamometrie und praktische Beispiele zur Messung von Reaktionskräften.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Zu den wichtigsten Begriffen gehören Dynamometrie, Biomechanik, Kraftmessung, piezoelektrische Geber, Dehnungsmessstreifen und Bewegungsanalyse.
Warum ist der Messfehler in der Biomechanik kritisch?
Messfehler können Messergebnisse verfälschen und die Rückschlüsse auf die Belastung des menschlichen Bewegungsapparates unbrauchbar machen, weshalb ihre Kenntnis und Minimierung essenziell sind.
Wie unterscheidet sich die Messung an Boden und Geräten?
Während die Kraftmessung am Boden meist über Kraftmessplatten erfolgt, erfordert die Messung an Geräten aufgrund der spezifischen Handhabung und komplexeren Kraftansätze oft individuell angepasste Sensoren.
Welche Rolle spielt das Kraftintegral für die Sprungleistung?
Die Arbeit erläutert, dass für die Sprunghöhe nicht die absolute Kraftamplitude, sondern das Kraftintegral (der Impuls) entscheidend ist.
Was unterscheidet Kinemetrie von Dynamometrie?
Die Kinemetrie fokussiert sich auf die geometrischen Aspekte der Bewegung (Weg, Zeit, Geschwindigkeit), während die Dynamometrie die wirkenden Kräfte und die daraus resultierenden Impulse untersucht.
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- Thorsten Reichelt (Author), 2002, Messtechnische Grundlagen und Einführung in die Dynamometrie, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/118055
