Biomechanik und Kinematik: Vorlesung 3
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Questions and Answers

Was beschreibt der Begriff 'Betrag' im Kontext der Kinematik?

  • Die Richtung einer Bewegung
  • Die Masse eines Körpers
  • Die Größe und Einheit eines physikalischen Parameters (correct)
  • Die Trajektorie eines Objekts

Welche der folgenden Größen wird nicht als Betrag bezeichnet?

  • Masse
  • Geschwindigkeit
  • Druck
  • Richtung (correct)

Wie wird die Geschwindigkeit in Bezug auf den Betrag dargestellt?

  • In Metern pro Sekunde
  • In Newton
  • In Joule
  • In Kilometern pro Stunde (correct)

Welcher physikalische Parameter gehört zu den Beispielen von 'Masse'?

<p>Dichte (C)</p> Signup and view all the answers

Was stellt der 'Angriffspunkt' im Kontext der Kinematik dar?

<p>Den Ort, an dem eine Kraft wirkt (C)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Kinematik?

<p>Die Bewegung von Körpern ohne Berücksichtigung der Ursachen. (A)</p> Signup and view all the answers

Welches ist KEIN Merkmal von Skalaren?

<p>Sie haben eine Richtung. (D)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Kinematik in der Mechanik?

<p>Die Bewegung von Punkten und Körpern im Raum. (D)</p> Signup and view all the answers

Welches der folgenden Paare beschreibt Kinematik korrekt?

<p>Translation und Rotation. (A)</p> Signup and view all the answers

Was kennzeichnet einen Vektor?

<p>Er ist eine gerichtete physikalische Größe. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Größen gehörten zur Kinematik?

<p>Weg, Zeit, Geschwindigkeit und Beschleunigung (A)</p> Signup and view all the answers

Wie unterscheiden sich Translation und Rotation?

<p>Translation beschreibt Bewegungen ohne Änderung der Orientierung, Rotation ändert die Orientierung. (D)</p> Signup and view all the answers

Wie ist die Beziehung zwischen Kinematik und Dynamik?

<p>Dynamik konzentriert sich auf die Ursachen der Bewegung. (A)</p> Signup and view all the answers

Was schließt die Kinematik bei ihrer Betrachtung aus?

<p>Der Bewegungszustand aufgrund von Kräften. (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist kein Bestandteil der Kinematik?

<p>Kraft (C)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Eigenschaften beschreibt die ideale Massepunktannahme?

<p>Alle angreifenden Kräfte wirken an einem Punkt. (C)</p> Signup and view all the answers

Was ist ein Beispiel für gleichförmige Bewegung?

<p>Ein Zug fährt mit konstanter Geschwindigkeit. (B)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Winkelgeschwindigkeit?

<p>Die Änderung des Winkels pro Zeit. (A), Die Geschwindigkeit, mit der sich ein Körper um eine Achse dreht. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Einheit wird für die Beschleunigung verwendet?

<p>[m/s²] (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist die zeitliche Charakteristik einer ungleichförmigen Bewegung?

<p>Die Geschwindigkeit ändert sich zeitlich. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche dieser Technologien wird zur Messung der Bewegung eingesetzt?

<p>Goniometer (B)</p> Signup and view all the answers

Wie werden die Kräfte, die auf einen Körper wirken, in der Idealisation behandelt?

<p>Sie greifen an einem Punkt an. (B)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Erdbeschleunigung?

<p>Die Beschleunigung, die aufgrund der Erdanziehung auf einen Körper wirkt. (A)</p> Signup and view all the answers

Welches dieser Konzepte gehört NICHT zur Kinematik?

<p>Kräfte, die auf einen Körper wirken. (C)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Einheit für Geschwindigkeit?

<p>m/s (B)</p> Signup and view all the answers

Wie berechnet sich die Geschwindigkeit?

<p>Zurückgelegter Weg geteilt durch die benötigte Zeit (A)</p> Signup and view all the answers

Wie lautet die Formel für die gleichmäßig beschleunigte Bewegung?

<p>s = (1/2) * a * t² + v0 * t + s0 (A)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Beschleunigung in einem Bewegungsszenario?

<p>Die Veränderung der Geschwindigkeit in einer bestimmten Zeit (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist der Unterschied zwischen gleichförmiger und gleichmäßig beschleunigter Bewegung?

<p>Gleichförmige Bewegung hat keine Beschleunigung, gleichmäßig beschleunigte Bewegung hat eine konstante Beschleunigung. (A)</p> Signup and view all the answers

Wie lautet die Formel zur Berechnung der Beschleunigung?

<p>a = Δv / Δt (C)</p> Signup and view all the answers

Was passiert mit der Geschwindigkeit, wenn die zurückgelegte Strecke in einer bestimmten Zeit wächst?

<p>Die Geschwindigkeit erhöht sich. (A)</p> Signup and view all the answers

Wie kann man die Zeit berechnen, wenn die Geschwindigkeit bekannt ist?

<p>t = s / v (B)</p> Signup and view all the answers

Wie schnell fahre ich, wenn ich mit 2 m/s² für 4 Sekunden beschleunige?

<p>8 m/s (B)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Winkelbeschleunigung?

<p>Die Änderung der Winkelgeschwindigkeit über die Zeit (D)</p> Signup and view all the answers

Welcher Zusammenhang gilt für die Winkelgeschwindigkeit $\omega$?

<p>$\omega = \frac{2\pi n}{T}$ (B)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Tangentialgeschwindigkeit?

<p>Die Geschwindigkeit, mit der sich ein Objekt um ein Rotationszentrum bewegt (C)</p> Signup and view all the answers

Wie wird die Einheit der Winkelgeschwindigkeit beschrieben?

<p>[°/s] (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Beziehung zwischen Winkelbeschleunigung und Zeit?

<p>Sie beschreibt die Änderung der Winkelgeschwindigkeit über die Zeit. (A)</p> Signup and view all the answers

Was stellt der Begriff 'Drehzahl' dar?

<p>Die Anzahl der Umdrehungen pro Sekunde (D)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Tangentialbeschleunigung?

<p>Wie schnell ein Objekt um ein Rotationszentrum beschleunigt (C)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Definition Kinematik

Die Kinematik beschreibt die Bewegung von Körpern ohne Berücksichtigung der Kräfte, die diese Bewegung verursachen.

Definition Translation

Eine Translation ist eine geradlinige Bewegung eines Körpers als Ganzes.

Definition Rotation

Eine Rotation ist eine Drehbewegung um eine Achse.

Skalar vs. Vektor

Skalare Größen haben nur einen Betrag (z.B. Masse), Vektoren haben Betrag und Richtung (z.B. Geschwindigkeit).

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Kinematische Parameter

Größen, die die Bewegung eines Objekts, wie z.B. Geschwindigkeit und Beschleunigung beschreiben.

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Kinematik

Die Lehre der Bewegung von Punkten und Körpern im Raum, beschrieben durch Weg, Zeit, Geschwindigkeit und Beschleunigung.

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Weg

Der zurückgelegte Abstand eines Punktes oder Körpers.

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Zeit

Die Dauer der Bewegung.

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Geschwindigkeit

Der Weg pro Zeiteinheit.

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Beschleunigung

Die Änderung der Geschwindigkeit pro Zeiteinheit.

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Betrag der Geschwindigkeit

Die Größe der Geschwindigkeit ohne Berücksichtigung der Richtung.

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Angriffspunkt einer Kraft

Der Punkt an dem eine Kraft auf einen Körper wirkt.

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Richtung einer Kraft

Die Richtung in der eine Kraft auf den Körper wirkt.

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Trajektorie

Die Bahn, die ein bewegter Körper beschreibt.

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200 km/h

Ein Beispiel für eine Geschwindigkeit mit Betrag und Einheit.

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Winkelgeschwindigkeit

Gibt an, um wie viel Grad sich ein Winkel in einer bestimmten Zeitspanne ändert.

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Winkelgeschwindigkeit Einheit

Grad pro Sekunde (°/s) oder Radiant pro Sekunde (rad/s)

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Winkelbeschleunigung

Beschreibt die zeitliche Änderung der Winkelgeschwindigkeit.

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Winkelbeschleunigung Einheit

Grad pro Sekunde Quadrat (°/s²) oder Radiant pro Sekunde Quadrat (rad/s²)

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Tangentialgeschwindigkeit

Beschreibt, wie schnell sich ein Objekt um ein Rotationszentrum bewegt.

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Tangentialbeschleunigung

Beschreibt, wie schnell ein Objekt um ein Rotationszentrum beschleunigt.

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Drehzahl

Gibt die Anzahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit an.

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Umläufzeit

Die Zeit, die ein Objekt benötigt, um eine vollständige Umdrehung zu vollziehen.

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Was ist die Geschwindigkeit?

Die Geschwindigkeit ist die Änderung des Weges pro Zeiteinheit. Sie gibt an, wie schnell sich ein Körper in einer bestimmten Richtung bewegt.

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Was ist Beschleunigung?

Die Beschleunigung ist die Änderung der Geschwindigkeit pro Zeiteinheit. Sie gibt an, wie schnell sich die Geschwindigkeit eines Körpers verändert.

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Gleichförmige Bewegung

Eine gleichförmige Bewegung liegt vor, wenn ein Körper sich mit konstanten Geschwindigkeit in einer geraden Linie bewegt.

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Gleichmäßig beschleunigte Bewegung

Eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung liegt vor, wenn ein Körper sich mit einer konstanten Beschleunigung in einer geraden Linie bewegt.

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Wie lautet die Formel für den Weg bei einer gleichförmigen Bewegung?

s = v * t + s0

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Wie lautet die Formel für die Geschwindigkeit bei einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung?

v = a * t + v0

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Wie lautet die Formel für den Weg bei einer gleichmäßig beschleunigten Bewegung?

s = 1/2 * a * t^2 + v0 * t + s0

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Welche Einheiten werden für die Geschwindigkeit verwendet?

Die Einheit für die Geschwindigkeit ist Meter pro Sekunde (m/s) oder Kilometer pro Stunde (km/h).

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Welche Einheiten werden für die Beschleunigung verwendet?

Die Einheit für die Beschleunigung ist Meter pro Sekunde Quadrat (m/s²).

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Massepunkt

Ein idealisiertes Modell eines Körpers, das als ein einziger Punkt mit Masse angenommen wird, wobei die Form, Größe und innere Struktur vernachlässigt werden.

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Translation

Dieser Bewegungstyp beschreibt, wenn alle Punkte eines Körpers in der gleichen Zeit die gleiche Strecke in die gleiche Richtung bewegen.

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Rotation

Die Rotation beschreibt die Drehbewegung eines Körpers um eine feste Achse.

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Goniometer

Ein Gerät, das verwendet wird, um Winkel zu messen, besonders bei Bewegungen von Gelenken.

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Accelerometrie

Eine Technik, die die Beschleunigung misst, um die Bewegung eines Körpers zu analysieren.

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Inertial Measurement Units (IMUs)

Kleine Geräte, die Beschleunigung und Winkelgeschwindigkeit messen. Sie werden oft in der Biomechanik zur Bewegungserfassung eingesetzt.

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Videographie

Eine Technik, die verwendet wird, um Bewegungen aufzuzeichnen und zu analysieren.

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Study Notes

Grundlagen der Biomechanik und Bewegungswissenschaft

  • Vorlesung 3: Mechanische Grundlagen I – Kinematik
  • Dozentin: Sabrina Bräuer (M.Sc.)
  • Institut für Angewandte Bewegungswissenschaften
  • Themenübersicht der Vorlesung und Übungen, detaillierte Zeitpläne und Termine, u.a. Definitionen, Mechanische Grundlagen: Kinematik, Kinetik, Bewegung & biologische Strukturen

Mechanische Grundlagen I - Kinematik

  • Kinematik ist die Lehre von der Bewegung von Punkten und Körpern im Raum, ohne die Ursachen der Bewegung zu betrachten.
  • Definition Translation und Rotation
  • Erkennen von Bewegungsformen anhand grafischer Darstellungen
  • Berechnung mit kinematischen Parametern in Translation und Rotation
  • Skalar vs. Vektor
    • Skalare Größen werden durch einen Zahlenwert und einer Einheit definiert.
    • Beispiele für Skalare: Länge, Masse, Zeit, Volumen, Dichte, Druck, Temperatur
    • Vektoren sind gerichtete physikalische Größen. Sie haben einen Betrag und eine Richtung.
    • Beispiele für Vektoren: Kraft, Impuls, Geschwindigkeit, Beschleunigung
  • Trajektorie bzw. Bahn eines Teilchens
  • Definition - Kinematik
    • Mechanik: Beschreibt Bewegung
    • Kinematik: Bewegungsgesetze ohne Kraft
    • Dynamik: Wirkung von Kräften
    • Kinetik: Kräfte verändern Bewegungszustand
    • Statik: Kräfte im Gleichgewicht ruhender Körper
  • Kinematik - Definition
    • Lehre der Bewegung von Punkten und Körpern im Raum, beschrieben durch Weg, Zeit, Geschwindigkeit und Beschleunigung.
  • Größen und Einheiten
    • Weg (s) [m]
    • Zeit (t) [s]
    • Geschwindigkeit (v) [m/s]
    • Beschleunigung (a) [m/s²]
    • Winkel (φ) [°] [rad]
    • Winkelgeschwindigkeit (ω) [°/s] [rad/s]
    • Winkelbeschleunigung (α) [°/s²] [rad/s²]
    • Erdbeschleunigung (g) [m/s²]
  • Idealisierung Massepunkt
    • Vereinfachte Körperform (starre Körper, keine Verformung)
    • Massehomogenität (Masse gleichmäßig im Volumen verteilt)
    • Alle auf den Körper einwirkende Kräfte greifen an einem Punkt an
    • Luftwiderstand/Reibung vernachlässigen
  • Kinematik in der Biomechanik
    • Biomechanik befasst sich mit der Bewegung belebter Körper
    • Untersucht Kinematik (Translation und Rotation) von Menschen
  • Messmethoden: Goniometer, Accelerometrie, IMUs, Videographie
  • Bewegungsarten
    • Translation: Alle Punkte eines Körpers bewegen sich in der gleichen Richtung mit gleicher Distanz
    • Größen: Weg, Geschwindigkeit, Beschleunigung
  • Bewegungsart – Translation
  • Translation - Geschwindigkeit / Beschleunigung
    • Geschwindigkeit aus zurückgelegtem Weg zu einer bestimmten Zeit
    • Beschleunigung beschreibt die Änderung der Geschwindigkeit in einer bestimmten Zeit
  • Gleichförmige Bewegung
  • Gleichmäßig beschleunigte Bewegung
  • Freier Fall
  • Translation – Geschwindigkeit
  • Translation – Sprint
  • Translation – Gehen
  • Translation – Positionsänderung beim Gehen (Becken)
  • Translation – Geschwindigkeit beim Gehen (Becken)
  • Translation – Beschleunigung beim Gehen (Becken)
  • Rotation - Definition
    • Bewegung eines Körpers um eine Achse
    • Parameter: Weg, Winkel, Winkelgeschwindigkeit, Winkelbeschleunigung
  • Rotation – Winkelgeschwindigkeit / Winkelbeschleunigung
  • Rotation – Gradmaß vs. Bogenmaß
  • Rotation – Winkel bei Gehen (Becken)
  • Rotation – Winkelgeschwindigkeit (beim Gehen, Becken)
  • Rotation – Winkelbeschleunigung (beim Gehen, Becken)

Biomechanische Gangparameter

  • Translation: Geschwindigkeit, Schritt- und Gangzyklus, Schrittlänge, Kadenz, Gangzykluslänge, Bodenkontaktzeit, Stand- bzw. Schwungphase
  • Rotation: Gelenkwinkel, Winkelgeschwindigkeit, Fußaufsatzwinkel

Literatur

  • McGinnis 2005 – Biomechanik von Sport und Bewegung
  • Hay 1993 – Biomechanik von Sporttechniken
  • Hochmuth – Biomechanik sportlicher Bewegungen

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VL 3 - Mechanische Grundlagen 1 Kinematik PDF

Description

In dieser Vorlesung lernen Sie die mechanischen Grundlagen der Biomechanik und Bewegungswissenschaften kennen, insbesondere die Kinematik. Themen wie Translation, Rotation sowie die Unterscheidung zwischen skalaren und vektoriellen Größen werden behandelt. Nehmen Sie an interaktiven Übungen teil, um die Konzepte besser zu verstehen.

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