Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf
description
Transcript of Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf
![Page 1: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/1.jpg)
Biomechanische Grundlagenfür den alpinen Skilauf
K. Schindelwig
Institut für Sportwissenschaft, Universität Innsbruck
![Page 2: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/2.jpg)
Mechanik
Kinematik ist die Lehre von Bewegungen ohne Berücksichtigung von Masse und einwirkenden Kräften.
Dynamik befasst sich mit der Wirkung von Kräften
Geben Sie eine kinematische Bewegungsanweisung!Geben Sie eine dynamische Bewegungsanweisung!
![Page 3: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/3.jpg)
Dynamik
Statik Kräfte sind im Gleichgeweicht Keine Bewegung
Kinetik beschreibt die Änderung der Bewegungsgrößen (Weg, Zeit,
Geschwindigkeit und Beschleunigung) unter Einwirkung von Kräften.
Beispiel: • Skifahrer steht in einem steilen Hang….Statik• Geschwindigkeitsverlust beim Driften….Kinetik
![Page 4: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/4.jpg)
![Page 5: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/5.jpg)
Kenntnisse der Biomechanik helfen:
• Gesetzmäßigkeiten von Bewegungen zu verstehen und erleichtern dadurch den Lernprozess beim Erwerb von Bewegungsabläufen.
• Ursachen für Technikfehler erkennen
Beispiel: • Warum wird der Schwungradius bei zunehmendem
Kantwinkel kleiner?• Warum hat der Schwimmer eine starke Seitbewegung
beim Kraulen?
![Page 6: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/6.jpg)
Wirkung der Kraft
Die Kraft erkennt man nur an ihrer Wirkung:
• Eine Kraft kann die Geschwindigkeit oder Bewegungsrichtung eines Körpers ändern.
• Ein Kräftepaar kann einen Körper verformen (Deformation).
Zwei Arten der Deformation:Elastizität: Fähigkeit von Stoffen, eine Formänderung
rückgängig zu machen, sobald die einwirkende Kraft wegfällt.
Plastizität: Vermögen eines Werkstoffes, seine Gestalt beizubehalten, die durch eine Krafteinwirkung entstanden ist.
![Page 7: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/7.jpg)
Wirkung der Kraft
Um eine Kraft zu beschreiben, genügt es nicht, Zahlenwert und Einheit anzugeben; wichtig ist auch die Richtung, in die die Kraft wirkt.
Kräfte können mit Vektoren (Pfeile mit bestimmter Länge und Richtung) angegeben werden.
Beispiel: Zur Veranschaulichung können Gummischnüre verwendet werden.
![Page 8: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/8.jpg)
Beispiele:
In welche Richtung wird die Kugel bewegt?
a)
b)
c)
d)
![Page 9: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/9.jpg)
![Page 10: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/11.jpg)
Wie groß ist die Druckbelastung der Kniescheibe bei 180, 90 und 30°?
![Page 12: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/12.jpg)
![Page 13: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/13.jpg)
Wie groß ist die Druckbelastung der Patellascheibe bei 180, 90 und 30° bei gleicher Muskelkraft ?
![Page 14: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/14.jpg)
Kräfte beim Abbremsen durch eine Pflugstellung
![Page 15: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/15.jpg)
Kräfte beim Abbremsen durch eine Pflugstellung
Bremsende Kraft
![Page 16: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/16.jpg)
Kräfte beim Abbremsen durch eine Pflugstellung (größere Kraft auf linkem Ski)
Bremsende Kraft
Skifahrer wird nachRechts abgelenkt
![Page 17: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/17.jpg)
1. Gewichtskraft
Sie wirkt immer senkrecht nach unten und ist das Produkt von Masse und Erdbeschleunigung
Sie setzt am Körperschwerpunkt an
Der Körperschwerpunkt ist der gedachte Massenmittelpunkt
Kräfte beim Skifahren Äußere Kräfte
![Page 18: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/18.jpg)
1. GewichtskraftSie wirkt immer senkrecht nach unten
Bei welcher Position kippt die Person? Warum kippt sie bei dieser Position?Wie wird die Stabilität erhöht?
![Page 19: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/19.jpg)
1. Gewichtskraft Eine Person befindet sich so lange im Gleichgewicht, solange die Kraft durch die Stützfläche wirkt.
![Page 20: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/20.jpg)
1. Gewichtskraft Mit welchem Gelenkswinkel wird das Vor-Rück-
Gleichgewicht bei einer Kniebeuge am stärksten beeinflusst?Warum ist das Vor-Rück-Gleichgewicht beim Skifahren besser?
![Page 21: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/21.jpg)
2. Hangabwärtstreibende Kraft und Normalkraft
FGew
FH
FN
Die hangabwärtstreibende Kraft wirkt parallel zum Untergrund
Die Normalkraft wirkt im rechten Winkelzum Untergrund
Vektoriell addiert ergeben die zwei Kräfte die Gewichtskraft
![Page 22: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/22.jpg)
2. Hangabwärtstreibende Kraft und NormalkraftBestimmen Sie zeichnerisch die hangabwärtstreibende Kraft und die Normalkraft!
FGew FGewFGew
![Page 23: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/23.jpg)
2. Hangabwärtstreibende Kraft und Normalkraft
FGew
FH
FN
Welche Kraft wird stark von der Hangneigung beeinflusst,welche gering (Hangneigung 5 bis 30%)?
![Page 24: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/24.jpg)
Sie entsteht an der Berührungsfläche zweier fester Gegenstände. Sie wirkt entlang der Kontaktfläche. Beispiel Skifahren:
3. Reibungskraft
FR
![Page 25: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/25.jpg)
Die Reibungskraft kann unterteilt werden in• Haftreibung• Gleitreibung• Rollreibung
Die Haftreibung ist meist größer als die Gleitreibung
Experimentelle Bestimmung der Haft- und Gleitreibung:
3. Reibungskraft
Haftreibung: Ebene so lange anheben, bis der Körper zum Rutschen beginnt Hangabwärtstreibende Kraftist leicht größer wie die Reibungskraft
Gleitreibung: Körper anschieben, falls er dieGeschwindigkeit beibehält, ist ….
![Page 26: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/26.jpg)
Experimentelle Bestimmung der Haft- und Gleitreibung:
3. Reibungskraft
Haftreibung FR: Ebene so lange anheben, bis der Körper zum Rutschen beginnt Hangabwärtstreibende Kraft FH
ist leicht größer wie die Haftreibungskraft
Gleitreibung: Körper anschieben, falls er die Geschwindigkeit beibehält gilt:
FH = FR
FH
FGew
FN
FR
![Page 27: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/27.jpg)
Mit welchem Winkel kann die Haft und Gleitreibung beim seitlichen Stehen bzw. Rutschen am stärksten beeinflusst werden?
3. Reibungskraft
![Page 28: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/28.jpg)
Beim Gleiten bei guten Verhältnissen beträgt die Gleitreibungskraft ca. 1 - 2 % von der Normalkraft
3a. Gleitreibungskraft
FR
![Page 29: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/29.jpg)
Die Gleitreibung zwischen Ski und Schnee ist
Geschwindigkeitsabhängig und kann nicht als konstant
angenommen werden.
Deshalb werden z.B. für Abfahrtsski Teststrecken verwendet, bei der die Testfahrer zumindest 90 bis 120 km/h erreichen.
3a. Gleitreibung
![Page 30: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/30.jpg)
Quer zur Fahrtrichtung wirkt meist die Haftreibung (Ski schneidet eine Spur in den Schnee). Diese kann je nach Schneeverhältnissen sogar größer als die Normalkraft werden.
3b. Haftreibung
FHaftreibung FGleitreibung
![Page 31: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/31.jpg)
Wenn der Ski driftet, wirkt auch quer zum Ski eine Gleitreibung, welche zwar kleiner wie die Haftreibung aber deutlich größer wie die Gleitreibung in Fahrtrichtung ist.
3a. Gleitreibung
FGleitreibung quer
FGleitreibung
![Page 32: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/32.jpg)
4. Luftwiderstand
wirkt entgegen der Fahrtrichtung und ist abhängig von
• der Geschwindigkeit • der Körperposition
![Page 33: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/33.jpg)
Fw = cw · A · · v²/2
.......Dichte des Mediums (Luft ca. 1kg/m³)cw... Widerstandsbeiwert (Konstante)A ......angeströmte Fläche v .......Geschwindigkeit
cw · A…schädliche Fläche, abhängig von derKörperposition
4. Luftwiderstand
![Page 34: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/34.jpg)
Fw = cw · A · · v²/2
Um wie viel erhöht sich der Luftwiderstand,wenn sich die Geschwindigkeit von 20 auf 40 km/h erhöht?
4. Luftwiderstand
![Page 35: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/35.jpg)
m * v² FZ = ----------
r
m…Massev….Geschwindigkeitr…..Radius
• Bei doppelter Geschwindigkeit vierfache Zentrifugalkraft
• Bei halbem Schwungradius doppelte Zentrifugalkraft
5. Zentrifugalkraft
![Page 36: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/36.jpg)
m * v² FZ = ----------
r
5. Zentrifugalkraft
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
10 20 30 40 50 60 70 80
Geschwindigkeit (km/h)
Vie
lfaches v
om
Körp
erg
ew
icht 30m
25m
20m
15m
10m
Schwung-radius
![Page 37: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/37.jpg)
5. Zentrifugalkraft
Fges
Die Gesamtkraft Fges muss zwischen den Ski wirken, damit der Skifahrer nicht umfällt.
![Page 38: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/38.jpg)
5. Zentrifugalkraft
Die Gesamtkraft Fges setzt sich aus der Gewichts- und Zentrifugalkraft zusammen, beim Fahren auf einer waagrechten Ebene.
Fges
FGew
FZ
![Page 39: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/39.jpg)
5. ZentrifugalkraftSteuerungsmöglichkeiten für das Gleichgewicht:a) Körperposition
• Innenlage • Oberkörperhaltung• Breite der Skiführung
![Page 40: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/40.jpg)
5. Zentrifugalkraft
Steuerungsmöglichkeiten für das Gleichgewicht:
b) Veränderung der Zentrifugalkraft mit • Schwungradius (Kantwinkel, Driften)• Geschwindigkeit!!!
![Page 41: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/41.jpg)
2 + 5. Zentrifugal und Hangabwärtstreibende Kraft
FGew
FZ
FH
FN
![Page 42: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/42.jpg)
3 + 5. Zentrifugal und Hangabwärtstreibende Kraft
Fges
FZ FH
![Page 43: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/43.jpg)
3 + 5. Zentrifugal und Hangabwärtstreibende Krafta) Bei konstantem Radius
![Page 44: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/44.jpg)
3 + 5. Zentrifugal und Hangabwärtstreibende Krafta) Bei konstantem Radius
Aufsicht
![Page 45: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/45.jpg)
3 + 5. Zentrifugal und Hangabwärtstreibende Krafta) Bei konstantem Radius
Aufsicht
FZ
FH
Bestimmen Sie für alle Positionen die resultierende Kraft!
![Page 46: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/46.jpg)
Aufsicht
FZ
FH
FGes
![Page 47: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/47.jpg)
3 + 5. Zentrifugal und Hangabwärtstreibende Krafta) Bei einem „normalen“ Schwung
Aufsicht
FZ
FH
![Page 48: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/48.jpg)
Aufsicht
FZ
FH
FGes
= FGes
![Page 49: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/49.jpg)
Theoretischer SchwungradiusKein Driften, keine Torsionsbewegung vom Ski,
kein Eindringen in den Schnee
![Page 50: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/50.jpg)
Kräfte beim Skifahren - Innere Kräfte
Am Anfang der Tiefbewegung findet eine Entlastung statt (Phase 2)
Beim unteren Umkehrpunkt wirkt die größte Kraft (Phase 3)
Beim Stand wirkt nur die Gewichtskraft (Phase 1 und 4).
![Page 51: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/51.jpg)
Riesentorlauf – Bremsende Kräfte
Reibungskraft:wirkt entgegen der Fahrtrichtungabhängig von der Normalkraftabhängig vom Winkel Ski-Fahrtrichtung(Ski quer zur Fahrtrichtung hohe Reibungskraft)
![Page 52: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/52.jpg)
Riesentorlauf – Bremsende Kräfte
Hohe GeringeReibungskraft
![Page 53: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/53.jpg)
Riesentorlauf – Bremsende Kräfte
Zentrifugalkraft:
r
vmFZ
2
![Page 54: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/54.jpg)
Riesentorlauf – Bremsende Kräfte
Die Normalkraft kann durch eine Streck- oder Beugebewegung beeinflusst werden (z.B. Hochentlastung).
![Page 55: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/55.jpg)
Riesentorlauf – Beschleunigende Kräfte
Hangabwärtstreibene Kraftabhängig von der Hangneigungabhängig von der Fahrtrichtung
![Page 56: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/56.jpg)
Riesentorlauf – Summe aller Kräfte in Fahrtrichtung
Fges = FHA – FL – FR
![Page 57: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/57.jpg)
Riesentorlauf – Summe aller Kräfte in Fahrtrichtung
Bei einer Geschwindigkeit von über 60 km/h besitzt der Skifahrer keine Möglichkeit in Fahrtrichtung positiv zu beschleunigen!
![Page 58: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/58.jpg)
10 m
20 m
Riesentorlauf – Linienwahl?
![Page 59: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/59.jpg)
Riesentorlauf – Linienwahl?
Fall 1: Geraden Fall 2: Kreissegmente
rα
![Page 60: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/60.jpg)
Fall 3: Kombination Kreissegmente und Geraden
rα
Riesentorlauf – Linienwahl
![Page 61: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/61.jpg)
Riesentorlauf – Linienwahl?Programm unter http://sport1.uibk.ac.at/lehre/kurt/Trainer/
![Page 62: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/62.jpg)
Schwungradius 5
Diff.
Gesamtweg 22,56
0,20
Fahrzeit 1,35
0,01
Schwungradius 10
Diff.
Gesamtweg 22,87
0,51
Fahrzeit 1,37
0,03
Riesentorlauf – Linienwahl?
10 m horizontal, 20 m vertikal
![Page 63: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/63.jpg)
Schwungradius 5
Diff.
Gesamtweg 29,27
0,99
Fahrzeit 1,76
0,06
Schwungradius 10
Diff.
Gesamtweg 31,42 3,13
Fahrzeit 1,88 0,18
Riesentorlauf – Linienwahl?
20 m horizontal, 20 m vertikal
![Page 64: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/64.jpg)
Riesentorlauf – Linienwahl?
Vorteile von einer Querbeschleunigung
![Page 65: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/65.jpg)
Gleitstrecke: Sensitivitätsanalyse
Lichtschranke
Windmessgerät
3m
180m
Luftwiderstand und Gleitreibung
3m
![Page 66: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/66.jpg)
Beispiel:Hangneigung 10,5°Anfangsgeschwindigkeit 100km/hStreckenlänge 180m
TZ1 0,1080sTZ2 6,4800sTZ3 0,1080s
cd*A = 0.4m² = 0,0227
Luftwiderstand und Gleitreibung
![Page 67: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/67.jpg)
Wind 1 2
+/- 0.1 m/s 0.021 0.022+/- 0.5 m/s 0.017 0.028+/- 1.0 m/s 0.010 0.033
schädliche Fläche (cd*A = 0.4 m²)+/- 0.01m² 0.019 0.026+/- 0.02m² 0.014 0.030
Hangneigung (10,5°)+/- 0.1° 0.019 0.026+/- 0.2° 0.014 0.030
![Page 68: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/68.jpg)
Wind +/- 0.1m/s + schädliche Fläche +/- 0.01m²
: 0.017 0.028
Messung der Gleitreibung auf einer Gleitstrecke Wind, schädlicher Fläche und Hangneigung
starken negativen Einfluss auf Messgenauigkeit
Folgerungen für die Gleitreibungsbestimmung:- Eine Messung ist nur sinnvoll, wenn kein Wind geht oder der Wind sehr exakt an mehreren Stellen gemessen wird.- Der Testfahrer muss seine Fahrposition exakt einhalten können.
Luftwiderstand und Gleitreibung
![Page 69: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/69.jpg)
Windeinfluss bei einer Gleitstrecke (Abfahrt)Gegeben:
l = 300 m, Hangneigung = 5° , v = 100 km/h Resultat:
Windgeschw. Fahrzeit Differenz0 m/s 11.21 0
1 11.33 0.12-1 11.09 -0.11
3 m/s (10.8 km/h) 11.61 0.401-3 10.88 0.432
6 m/s (21.6 km/h) 12.10 0.83-6 10.60 0.60
Luftwiderstand und Gleitreibung
![Page 70: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/70.jpg)
Potentiele Energie: m g hKinetische Energie: m v² ½
Zustand 1: m g h
h
Zustand 2: m v² ½
Grundlagen Physik: Arbeit
![Page 71: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/71.jpg)
Zustand 1: nur potentielle Energie vorhanden
Zustand 2: nur kinetische Energie vorhanden
m g h = m v² ½
Zustand 1: m g h
h
Zustand 2: m v² ½
![Page 72: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/72.jpg)
Es gilt: Energie ist konstantFalls die Reibungsenergie und der Luftwiderstand nicht berücksichtigt werden, gilt:Summe potentielle und kinetische Energie ist konstant
c = m g h + m v² ½
Zustand a: m g ha + m va² ½h
ha
va
![Page 73: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/73.jpg)
Der Impuls ist das Produkt aus der Masse eines Körpers undseiner Geschwindigkeit. p = m v = F t [Ns]
Bei konstanter Masse ist eine Änderung des Impulses stets gleichbedeutend mit einer Änderung der Geschwindigkeit. Diese kann nur durch eine einwirkende Kraft verursacht werden.
Grundlagen Physik: Impuls
![Page 74: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/74.jpg)
Riesentorlauf – Messung
Beispiel Paromedvideo
matthaeus3_p.avi
![Page 75: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/75.jpg)
3d- Darstellung GPS + Glonas
![Page 76: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/76.jpg)
Weg in Querrichtung [m]
Querabstand ca. 10m von Tor zu Tor
![Page 77: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/77.jpg)
Kleinste Radien ca. 10m
Schwungradius [m]
![Page 78: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/78.jpg)
Geschwindigkeit [km/h]
Größte Geschwindigkeit 65 km/h
![Page 79: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/79.jpg)
Zentrifugalbeschl. [m/s²]
![Page 80: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/80.jpg)
Normalbeschl. [m/s²]
FHN FZ FN
ZF
HNF
NF
![Page 81: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/81.jpg)
Vergleich Paromed - GPS
![Page 82: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/82.jpg)
Vergleich Paromed - GPS
Unterschiede bestehen, weil- Beuge- und Streckkraft- Unebenheiten der Piste- Querstellen vom Ski (Driften)
auf die GPS-Daten keinen direkten Einfluss haben
![Page 83: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/83.jpg)
Vergleich Paromed - GPS
Reibungskoeffizient (Driften) ist nicht konstant
Schädliche Fläche ist nicht konstant
Weitere Ziele: Schädliche Fläche über den Verlauf eines Schwunges bestimmen Reibungskoeffizient kann errechnet werden
![Page 84: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/84.jpg)
Riesentorlauf – Messung
Normalbeschl. [m/s²]
FHN FZ FN
![Page 85: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/85.jpg)
Programm Gleiten.vi
![Page 86: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/86.jpg)
Belastung der Knie- und Hüftstrecker
Kraft von Kopf, Arme Oberkörper und Oberschenkel
MKnie = F * l Knie
![Page 87: Biomechanische Grundlagen für den alpinen Skilauf](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062520/56815963550346895dc6a110/html5/thumbnails/87.jpg)
Excel Programm „Kniebeugen“: