Auftrieb, Antrieb, Wasserwiderstand (Bewegen im Wasser) - Lehrversuchsmanuskipt

Inhaltsangabe

1. Thema/ Einleitung

2. Sachanalyse
2.1. Wasserwiderstand
2.2. Auftrieb
2.3. Antrieb

3. Bedingungsanalyse
3.1 Analyse der Lerngruppe
3.2 Analyse des Umfeldes

4. Ziele der Stunde
4.1 Grobziele
4.2 Feinziele
4.2.1 Feinziele, kognitive Dimension
4.2.2 Feinziele, affektive Dimension
4.2.3 Feinziele, psychomotorische Dimension

5. Methodisch- Didaktische Strukturierung
5.1 Verlauf der Stunde und Wahl der Methoden
5.1.1 Methodische Vorüberlegungen
5.1.2 Stundeneinstieg
5.1.3 Aufwärmphase
5.1.4 Hauptphase
5.1.5 Schlussphase

6. Auswertung

7. Lehrversuchsraster

8. Literaturverzeichnis

9. Anhang
9.1 Handout Wasserwiderstand
9.2 Handout Antrieb
9.3 Handout Auftrieb

1. Thema

Im folgenden Lehrversuch werde ich das Thema Auftrieb, Antrieb und Wasserwiderstand vor dem Hintergrund der explorativen Sinnebene behandeln.

Durch das freie Probieren sollen die Schüler/ Studenten zur Selbständigkeit, eigenen Einschätzung und Kreativität erzogen werden.

Die Sinnebene lässt den Teilnehmern jederzeit die Möglichkeit selbst zu bestimmen wie intensiv sie neue Bewegungsgefühle sammeln möchten.

Ich habe das Themengebiet gewählt, weil die drei Teilgebiete Grundlage für jede Form der Wasserbewegung sind. Schwimmen wird gedanklich fast nur auf Schwimmen in Bahnen reduziert (Kurz, Vlock1982). Es soll jedoch versucht werden weitere Bedeutungsebenen des Schwimmens zu erschließen und dass sich so neue Erfahrungen und Möglichkeiten für die Schüler/ Studierenden ergeben.

Durch die Strukturierung des Lehrversuches wird auch erfahrenen Schwimmern die Möglichkeit geboten neue Erkenntnisse zu gewinnen.

Der Lehrversuch findet im Rahmen der Blockeinheit „Bewegen im Wasser“ am Anfang des Kurses statt. Dadurch ist es möglich, vor den eigentlichen Schwimmtechniken, erste Erfahrungen mit dem Element Wasser zu vermitteln und den Studierenden so langsam einen Bezug zu vermitteln.

Das Manuskript geht auf die die unterschiedlichen Voraussetzungen der Studierenden ein und bezieht sich auf die vorhandenen räumlichen und materiellen Bedingungen, die das Thema einschränken. Außerdem analysiert es das Thema „Auftrieb, Antrieb, Wasserwiderstand“ nach wissenschaftlichen Kriterien und nimmt Bezug auf die didaktische Umsetzung auf die Lerngruppe.

2. Sachanalyse

Die Aspekte des Auftriebs, des Antriebs und des Wasserwiderstandes sind elementar für jeden Schwimmer. Sobald sich jemand ins Wasser begibt, wirken auf ihn die veränderten Bedingungen des Elements. Es bietet eine neue Form der Fortbewegung. Einerseits ist man freier in seinen Möglichkeiten sich zu bewegen und zu tauchen, andererseits hat das Wasser eine zum Teil beengende Eigenschaft, mit der jeder Schwimmer zurechtkommen muss. Er ist beispielsweise in seiner Bewegungsgeschwindigkeit eingeschränkt. Grund dafür ist die Dichte des Wassers. Sie setzt bei Bewegung dem Körper einen stärkeren Widerstand als Luft entgegen. Sie behindert außerdem das Laufen und gehen im Wasser, insbesondere bremst sie schnellere Bewegungen. Bei Verlust des Gleichgewichtes hebt der Auftrieb den Körper an, so dass es schwierig sein kann das Gleichgewicht wieder zu finden (Wilke 1988).

Jedoch kann sich jeder diese Aspekte zu Nutze machen um sich zu einem besseren Wassergefühl zu verhelfen.

Die Schüler / Studenten sollen mittels des Lehrversuchs die physikalischen Gegensätze des Wassers zum Land erfahren und erleben wie man sich darin besser oder schlechter bewegen kann. Sie sollen sich auf das neue Element einlassen und kreativ sein um neue Möglichkeiten auszuprobieren das Wasser auf sich wirken zu lassen. Dabei ist es unabhängig von der Vorerfahrung jedes Einzelnen, da man für sich selber entscheiden kann wie weit das experimentieren gehen soll. Im Folgenden werden Auftrieb, Vortrieb und Wasserwiderstand definiert und abgegrenzt (Mattes 2002).

2.1. Wasserwiderstand

- Der Wasserwiderstand ist die Reaktion auf die Antriebsbewegungen des Menschen im Wasser. Sie ist der Antriebskraft entgegengerichtet. Wir können uns nicht so schnell wie an Land bewegen.
- Der Widerstand ist abhängig von der Geschwindigkeit mit der sich der Körper im Wasser bewegt. Je schneller die Bewegung im Wasser ist, desto größer ist der Wasserwiderstand.
- Wichtig für Schwimmbewegungen ist die Erfahrung, dass der Widerstand zum Vortrieb genutzt werden kann.
- Er ermöglicht es zusätzlich, dass beim Gehen und Laufen im Wasser mit den Armen und Händen durch „Abdruck vom Wasser“ für weitere Vortriebselemente gesorgt werden kann.
- Wasserwiderstand steigt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. Schwankungen im Tempo der Bewegungsausführung führen also zu erhöhter Belastung.
- Stromlinienform des Körpers ermöglicht einen optimalen Vortrieb und den geringsten Widerstand.
- Der Anstellwinkel der Handflächen zur Anströmrichtung sollte möglichst gering gehalten werden.
- Eigenerzeugung von Wellen bewirkt zusätzlichen Wasserwiderstand. Entsprechendes Körperverhalten und Meidung von Fremdwellen sind für eine Verringerung des Widerstandes verantwortlich.
- Beim Schwimmen gibt es verschiedene Formen des Widerstandes, mit denen der Mensch konfrontiert ist:
- Stirnwiderstand
- Reibungswiderstand (Durch Wirbelbildung am Körper)
- Wirbelwiderstand (hinter dem Körper)
- Wellenwiderstand

2.2. Auftrieb

Der Auftrieb gliedert sich auf in den statischen und den dynamischen Auftrieb (Schlichting 1992). Den statischen Auftrieb kann man anhand des Archimedischen Prinzips festlegen. Ein Gegenstand verliert in einem Medium soviel an Gewicht, wie die von ihm verdrängte Menge des Mediums wiegt. Erreicht das Gewicht der verdrängten Menge des Mediums das Gewicht des Gegenstandes, bevor dieser völlig eintaucht, so schwimmt er. Vereinfacht kann man sagen, dass der Körper im Wasser scheinbar so viel an Gewicht verliert, wie er verdrängt (Rheker 2003). Das gilt für einen Schwimmer ebenso wie für andere Gegenstände (z.B. Boote oder Surfbretter). Anders verhält es sich mit dem dynamischen Auftrieb. Wenn die Dichte eines Gegenstandes größer ist als die des Wassers, reicht der statische Auftrieb nicht mehr aus um ihn zum schwimmen oder schweben zu bringen. In diesem Fall kann man durch geeignete Bewegungen Wechselwirkungen mit dem Medium bewirken, die zu dem so genannten hydrodynamischen Auftrieb führen. Wenn sich ein Objekt mit Tragflächen (z.B. Hände des Menschen) im Wasser bewegt, so dass es aus Sicht des Objekts schräg angeströmt wird, dann erfolgt je nach der Größe der Schrägstellung eine mehr oder weniger starke Ablenkung des Mediums. Dadurch tritt gemäß des Biomechanischen Prinzips „actio = reactio“ eine entsprechende hydrodynamische Auftriebskraft auf, die umso größer ist, je größer die Tragflächen des Objekts und je dichter das Medium und je höher die Geschwindigkeit der Tragfläche relativ zum Medium ist (Schlichtig 1992).

- Relative Dichte des Menschen (Referenzwert Wasserdichte): 0,97- 0,99 (Einatmung) und 1,03- 1,06 (Ausatmung)
- Körperdichte und Volumenverteilung bestimmt die Eignung eines Menschen für das Schwimmen.
- Größe des Auftriebs hängt nicht von der Eintauchtiefe ab.
- Das Drehmoment durch die unterschiedlichen Dichten von Oberkörper und Beinen führt dazu, dass sich der Körper in Ruhe in eine stabile vertikale Gleichgewichtlage dreht. Um Vortrieb zu schaffen, müssen Schwimmbewegungen dem entgegenwirken.
- Der dynamische Auftrieb wird durch den Anstellwinkel des Körpers im Wasser beeinflusst (unterschiedlicher Druck an Ober- und Unterseite des Körpers).
- Die Auftriebskraft wächst mit der Schwimmgeschwindigkeit.

2.3. Antrieb

Um sich beim Schwimmen überhaupt vorwärts bewegen zu können muss „Vortrieb“ geschaffen werden. Dafür ist eine entsprechende Kraft auf das Medium auszuüben um als „Rückstoß“ einen entsprechenden Vortrieb zu erreichen. Weil in diesen Fällen das Medium sowohl als Antrieb dient, als auch gleichzeitig der Bewegung einen Widerstand entgegensetzt, kommt es darauf an, die Wechselwirkungen mit dem Medium, die zum Vortrieb führen, möglichst groß und die Wechselwirkung, die den Widerstand bestimmt, möglichst klein zu machen. Beim Schwimmen muss sich der Sportler vom Wasser „abstoßen“. Das erreicht er durch die Bewegung der Extremitäten. Anhand des Beispiels „Brustschwimmen“ kann man die Bedeutung des richtigen Einsatzes der Arme für den Antrieb deutlich erkennen: „ Bei jedem Schwimmzug werden die Arme im Wasser zunächst nach hinten, anschließend wieder nach vorn bewegt. Während bei der Bewegung der Arme nach hinten eine Kraft derart auf das Wasser ausgeübt wird, dass sich gemäß actio = reactio der gewünschte Vortrieb des Schwimmers ergibt, wird beim Zurückholen der Arme nach vorn umgekehrt eine den Schwimmer bremsende Kraft bewirkt. Damit der Schwimmer überhaupt von der Stelle kommt, muss er dafür sorgen, daß die Kraftwirkung auf das Wasser möglichst groß ist, wenn er die Arme nach hinten bewegt, und möglichst klein, wenn er sie für den nächsten Schwimmzug nach vorn zurückholt. Das erreicht er dadurch, dass er im ersten Fall die Handflächen quer zur Fortbewegungsrichtung aufstellt, ihnen dabei eine löffelartige Form verleiht und sie unter einem großen Bogen schnell nach hinten stößt. Die Geschwindigkeit ist dabei durch die Kraft in den Armmuskeln natürlich begrenzt. Bei der Rückführung der Hände verfährt er so, dass die Wechselwirkung mit dem Wasser möglichst klein bleibt.“ (Schlichting 1992).

Große Bedeutung für den Antrieb haben weiterhin:

- Günstige Voraussetzungen werden durch eine Körperhaltung geschaffen, die den Widerstand minimiert.
- Um den optimalen Antrieb zu erfahren muss man die Länge des Abdruckweges voll nutzen um lange Wirkungszeit der Abdruckkraft zu nutzen.
- Schnelles Fassen des Wasserwiderstandes führt zu gesteigertem Antrieb.
- Veränderungen der Hebellänge durch Beugung und Streckung tragen bei den Bewegungen der Arme dazu bei­ den Extremitäten eine antriebswirksame Abdruckrichtung zu geben.
- Den Einsatz großer Abdruckflächen muss der Schwimmer in den Bewegungsabschnitten sichern, in denen diese vornehmlich entgegengesetzt zur Schwimmrichtung bewegt werden.
- Antrieb der Füße durch Flossenwirkung; Füße müssen 'überstreckt' werden.
- Kontinuierliche Schwimmgeschwindigkeit durch optimale Koordination der Teilimpulse

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