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</p> Signup and view all the answers

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

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

    Was beschreibt die Kinematik?

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

    Welches ist KEIN Merkmal von Skalaren?

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

    Was beschreibt die Kinematik in der Mechanik?

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

    Welches der folgenden Paare beschreibt Kinematik korrekt?

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

    Was kennzeichnet einen Vektor?

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

    Welche der folgenden Größen gehörten zur Kinematik?

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

    Wie ist die Beziehung zwischen Kinematik und Dynamik?

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

    Was schließt die Kinematik bei ihrer Betrachtung aus?

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

    Was ist kein Bestandteil der Kinematik?

    <p>Kraft</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Eigenschaften beschreibt die ideale Massepunktannahme?

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

    Was ist ein Beispiel für gleichförmige Bewegung?

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

    Was beschreibt die Winkelgeschwindigkeit?

    <p>Die Änderung des Winkels pro Zeit.</p> Signup and view all the answers

    Welche Einheit wird für die Beschleunigung verwendet?

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

    Was ist die zeitliche Charakteristik einer ungleichförmigen Bewegung?

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

    Welche dieser Technologien wird zur Messung der Bewegung eingesetzt?

    <p>Goniometer</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.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Erdbeschleunigung?

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

    Welches dieser Konzepte gehört NICHT zur Kinematik?

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

    Was ist die Einheit für Geschwindigkeit?

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

    Wie berechnet sich die Geschwindigkeit?

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

    Was beschreibt die Beschleunigung in einem Bewegungsszenario?

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

    Wie lautet die Formel zur Berechnung der Beschleunigung?

    <p>a = Δv / Δt</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.</p> Signup and view all the answers

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

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

    Was beschreibt die Winkelbeschleunigung?

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

    Welcher Zusammenhang gilt für die Winkelgeschwindigkeit $\omega$?

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

    Was beschreibt die Tangentialgeschwindigkeit?

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

    Wie wird die Einheit der Winkelgeschwindigkeit beschrieben?

    <p>[°/s]</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.</p> Signup and view all the answers

    Was stellt der Begriff 'Drehzahl' dar?

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

    Was beschreibt die Tangentialbeschleunigung?

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

    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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    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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