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Questions and Answers
Welche Aussage über den Körperschwerpunkt (KS) ist falsch?
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Welche Aussage über die Unterstützungsfläche ist richtig?
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Welches Newtonsche Gesetz beschreibt die Trägheit eines Körpers?
Welches Newtonsche Gesetz beschreibt die Trägheit eines Körpers?
Welche Aussage über die anguläre Bewegung ist richtig?
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Welche der folgenden Aussagen beschreibt nicht Kinematik?
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Wie ist der Körperschwerpunkt (KSP) definiert?
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Was ist der Unterschied zwischen dem KSP eines starren Körpers und dem KSP eines Menschen?
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Wie kann man den KSP beeinflussen?
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Welche Beziehung besteht zwischen dem KSP und der Unterstützungsfläche?
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Welche Aussage zu Newtons erstem Gesetz ist korrekt?
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Welches Newtonsche Gesetz beschreibt die Änderung der Bewegung eines Körpers in Abhängigkeit von der wirkenden Kraft?
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Was ist die Unterstützungsfläche?
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Welche Aussage über den Körperschwerpunkt (KSP) ist korrekt?
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Was passiert, wenn der KSP über die Unterstützungsfläche (USF) hinausgeht?
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Welche Faktoren beeinflussen die Größe der Unterstützungsfläche?
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Welches Newtonsche Gesetz beschreibt das Gleichgewicht?
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Welche Aussage über die Anwendung der Biomechanik in der Physiotherapie ist korrekt?
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Welche der folgenden Faktoren beeinflussen das Gleichgewicht einer Person?
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Wie wirkt sich die Vergrösserung der Unterstützungsfläche auf das Gleichgewicht aus?
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Welche der folgenden Beispiele zeigt eine Vergrösserung der Unterstützungsfläche?
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Welche der folgenden Faktoren beeinflusst den Krperschwerpunkt (KSP) eines menschlichen Krpers NICHT?
Welche der folgenden Faktoren beeinflusst den Krperschwerpunkt (KSP) eines menschlichen Krpers NICHT?
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Wie wirkt sich die Vergrerung der Untersttzungsflche auf das Gleichgewicht einer Person aus?
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Welches Newtonsche Gesetz beschreibt die Beziehung zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung?
Welches Newtonsche Gesetz beschreibt die Beziehung zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung?
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Welche Aussage beschreibt die Beziehung zwischen dem Körperschwerpunkt (KSP) und der Unterstützungsfläche (USF) korrekt?
Welche Aussage beschreibt die Beziehung zwischen dem Körperschwerpunkt (KSP) und der Unterstützungsfläche (USF) korrekt?
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Welche Aussage ber den KSP eines starren Krpers im Vergleich zu einem menschlichen Krper ist korrekt?
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Was passiert, wenn der KSP über die USF hinausgeht?
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Welche der folgenden Situationen beschreibt eine Verkleinerung der Untersttzungsflche?
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Welches von Newtons Gesetzen beschreibt das Gleichgewicht?
Welches von Newtons Gesetzen beschreibt das Gleichgewicht?
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Welche der folgenden Beispiele beschreibt einen Fall von Kinematik?
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Welche der folgenden Optionen beschreibt die Aufgabe der Biomechanik in der Physiotherapie NICHT korrekt?
Welche der folgenden Optionen beschreibt die Aufgabe der Biomechanik in der Physiotherapie NICHT korrekt?
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Wie wirkt sich die Vergrößerung der Unterstützungsfläche (USF) auf das Gleichgewicht einer Person aus?
Wie wirkt sich die Vergrößerung der Unterstützungsfläche (USF) auf das Gleichgewicht einer Person aus?
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Welche der folgenden Aktionen würde die Unterstützungsfläche (USF) einer stehenden Person verkleinern?
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Welche der folgenden Beispiele zeigt eine Vergrößerung der Unterstützungsfläche (USF)?
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Welche Aussage über den Körperschwerpunkt (KSP) eines Menschen ist korrekt?
Welche Aussage über den Körperschwerpunkt (KSP) eines Menschen ist korrekt?
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Wie ist die Bewegung der Massepunkte eines Körpers um den Drehpunkt charakterisiert?
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Welche Aussage beschreibt die Kinematik korrekt?
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Wie kann der Körperschwerpunkt (KSP) eines starren Körpers beeinflusst werden?
Wie kann der Körperschwerpunkt (KSP) eines starren Körpers beeinflusst werden?
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Welche Aussage zu den Newtonschen Gesetzen ist korrekt?
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Wie beeinflusst die Größe der Unterstützungsfläche das Gleichgewicht einer Person?
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Welche der folgenden Aussagen beschreibt die Bewegung der Massepunkte eines Körpers korrekt?
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Der Körperschwerpunkt kann sich nur innerhalb des Körpers befinden.
Der Körperschwerpunkt kann sich nur innerhalb des Körpers befinden.
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Was ist die Kinematik?
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Der Körperschwerpunkt ist der Punkt, um den sich die ________ des Körpers bewegen.
Der Körperschwerpunkt ist der Punkt, um den sich die ________ des Körpers bewegen.
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Ordne die folgenden Newtonschen Gesetze den entsprechenden Beschreibungen zu:
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Was geschieht, wenn der Körperschwerpunkt (KSP) über die Unterstützungsfläche (USF) hinausgeht?
Was geschieht, wenn der Körperschwerpunkt (KSP) über die Unterstützungsfläche (USF) hinausgeht?
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Die Unterstützungsfläche ist die Fläche, die zwischen den Auflagepunkten eines Körpers liegt.
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Was ist die Definition von Gleichgewicht in der Biomechanik?
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Wenn die Summe aller Kräfte und Momente gleich Null ist, herrscht __________.
Wenn die Summe aller Kräfte und Momente gleich Null ist, herrscht __________.
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Ordne die Begriffe den entsprechenden Definitionen zu:
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Welche Aussage über den Körperschwerpunkt (KSP) ist richtig?
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Die Biomechanik hat keine Anwendung in der Physiotherapie.
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Nenne einen Faktor, der die Größe der Unterstützungsfläche beeinflusst.
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Was beschreibt den Körperschwerpunkt (KSP) eines Menschen?
Was beschreibt den Körperschwerpunkt (KSP) eines Menschen?
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Die Unterstützungsfläche nimmt ab, wenn eine Person auf einem Bein steht.
Die Unterstützungsfläche nimmt ab, wenn eine Person auf einem Bein steht.
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Definiere den Begriff 'Unterstützungsfläche'.
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Der __________ ist ein fiktiver Punkt im Körper, der das Gewicht oder die Masse vereinigt denkt.
Der __________ ist ein fiktiver Punkt im Körper, der das Gewicht oder die Masse vereinigt denkt.
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Ordne die Newtonschen Gesetze den richtigen Aussagen zu:
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Welches Element beeinflusst die Stabilität einer Person am stärksten?
Welches Element beeinflusst die Stabilität einer Person am stärksten?
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Der Körperschwerpunkt bleibt bei allen Körperpositionen gleich.
Der Körperschwerpunkt bleibt bei allen Körperpositionen gleich.
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Was passiert, wenn der Körperschwerpunkt über die Unterstützungsfläche hinausgeht?
Was passiert, wenn der Körperschwerpunkt über die Unterstützungsfläche hinausgeht?
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Flashcards
Mittelpunkt
Mittelpunkt
Ein Punkt, um den sich Massepunkte in einer angulären Bewegung bewegen.
anguläre Bewegung
anguläre Bewegung
Bewegung, bei der alle Massepunkte sich auf konzentrischen Kreisen um einen Drehpunkt bewegen.
Kinematik
Kinematik
Die Lehre der Bewegung, unterteilt in räumliche und zeitliche Charakteristik.
räumliche Charakteristik
räumliche Charakteristik
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zeitliche Charakteristik
zeitliche Charakteristik
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Biomechanik
Biomechanik
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Körperschwerpunkt (KSP)
Körperschwerpunkt (KSP)
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Schwerkraftmomente
Schwerkraftmomente
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Bewegungsverhalten
Bewegungsverhalten
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Therapeutische Umsetzung
Therapeutische Umsetzung
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Gleichgewicht
Gleichgewicht
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Messbarkeit der Bewegung
Messbarkeit der Bewegung
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Optimierung von Bewegung
Optimierung von Bewegung
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Unterstützungsfläche (USF)
Unterstützungsfläche (USF)
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Anwendung der Biomechanik
Anwendung der Biomechanik
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Auflagepunkte
Auflagepunkte
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Biomomentum
Biomomentum
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Gleichgewichtsstörungen
Gleichgewichtsstörungen
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Kraft und Momente
Kraft und Momente
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Anwendung in der Physiotherapie
Anwendung in der Physiotherapie
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Kinematik - räumliche Charakteristik
Kinematik - räumliche Charakteristik
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Kinematik - zeitliche Charakteristik
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konzentrische Kreise
konzentrische Kreise
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Drehpunkt
Drehpunkt
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Bewegungen mit zeitlicher und räumlicher Charakteristik
Bewegungen mit zeitlicher und räumlicher Charakteristik
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Körperschwerpunkt (KSP) Definition
Körperschwerpunkt (KSP) Definition
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Bewegungsverhalten messen
Bewegungsverhalten messen
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Verbesserung des Bewegungsgeschehens
Verbesserung des Bewegungsgeschehens
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Messbarkeit des Bewegungsverhaltens
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Gleichgewicht im KSP
Gleichgewicht im KSP
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Kinematik - Unterscheidung
Kinematik - Unterscheidung
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Bewegungen mit räumlicher Charakteristik
Bewegungen mit räumlicher Charakteristik
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Bewegungen mit zeitlicher Charakteristik
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Massepunkte
Massepunkte
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Drehpunkt in der Biomechanik
Drehpunkt in der Biomechanik
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Körperschwerpunkt (KSP) und USF
Körperschwerpunkt (KSP) und USF
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Gesundheitsanwendung der Biomechanik
Gesundheitsanwendung der Biomechanik
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Study Notes
Physik und Biomechanik
- Biomechanik 1 wird von Gesche Lange, M.Ed. geleitet.
- Die Veranstaltung findet am Klinikum Itzehoe statt.
- Die Vorlesung behandelt physikalische und biomechanische Konzepte.
- Die Vorlesung stützt sich auf die Bücher von Hüter-Becker (2016) und Schünke et al. (2022) aus dem Thieme Verlag.
Quellen
- Hüter-Becker, A. (2016). Biomechanik, Bewegungslehre, Leistungsphysiologie, Trainingslehre [E-Book]. Georg Thieme Verlag.
- Schünke M. et al. (2022). Prometheus LernAtlas - Allgemeine Anatomie und Bewegungssystem. Georg Thieme Verlag.
Inhalt
- Geschichte der Biomechanik
- Einführung in das Lerngebiet
- Physikalische Größen
- Mechanik fester Körper
- Kräfte als Vektoren
- Reibung
- Druck & Zug
- Schiefe Ebene als Arbeitserleichterung
- Drehmoment
- Hebel und Hebelgesetze
- Freiheitsgrade
- Biomechanische Eigenschaften unterschiedlicher Gewebe
- Biomechanische Messverfahren
Geschichte der Biomechanik - Antike
- Aristoteles (384-322 v. Chr.)
- Verständnis von menschlicher Bewegung über die Beobachtung von Tieren
- Äußere Form des Körpers und ihr Einfluss auf Bewegung
- Intensität & Wirkweise der Bewegungsursache
- Geschwindigkeit & Beschleunigung
- Archimedes (um 280 v. Chr.)
- "Archimedisches Prinzip"
- Galen (131-201 n. Chr.)
- Begründer der Myologie
Geschichte der Biomechanik - Mittelalter
- Leonardo da Vinci (1452-1512)
- Anwendung der Regeln der Mechanik auf die menschliche Bewegung
- Untersuchung des Körperschwerpunktes
- 4 Kräfte der Natur: Bewegung, Gewicht, Kraft & Impuls
- Galileo Galilei (1564-1642) - Fallgesetze
- Bewegung von Tieren & menschlicher Sprung
- Isaac Newton (1643-1727)
- Klassische Gesetze der Mechanik
- Grundlegende Begriffe zur Beschreibung von Bewegungen
Geschichte der Biomechanik - Neuzeit
- Hermann von Helmholtz (1821-1894)
- Vater der biomedizinischen Technik
- Gesetz von der Erhaltung der Energie
- Wahrnehmung von Tönen
-
- Jahrhundert
- Analyse von Laufbewegungen mit kinematischen Forschungen
- Erste Kraftmessungen
- Messungen im Bereich von Muskulatur und Organsystemen
Seit den 1960er Jahren
- Biomechanische Untersuchungen zur Optimierung von Bewegungsabläufen
- Dreidimensionale Bewegungsanalysen
- Verständnis der Mechanismen der Bewegungskontrolle
- Erkenntnisse von Störungen im Bewegungsverhalten
- Bestimmung von Grenzen der Belastungsfähigkeit
- Erfassung von Verletzungs- & Heilungsmechanismen
Einführung ins Lerngebiet
- Definition & Aufgaben der Biomechanik
- Anwendung in der Physiotherapie
- Körperschwerpunkt
- Unterstützungsfläche
- Gleichgewicht
- Therapeutische Umsetzung
Was ist Biomechanik?
- Alle Bewegungen von Menschen und Tieren unterliegen den Gesetzen der Mechanik.
- Jede Bewegung schließt Ortsveränderung von Masseteilen in Raum und Zeit ein.
- Eine wirkungsvolle Therapie des Haltungs- und Bewegungsapparates setzt voraus, dass Therapeut und Patient den physiologischen Bewegungsablauf kennen.
Definition & Aufgaben der Biomechanik
- Die Studie von Kräften auf und innerhalb eines Körpers und deren Auswirkungen auf Gewebe, Flüssigkeiten oder Materialien, die für Diagnostik, Behandlung oder Forschungszwecke verwendet werden.
- Beschäftigung mit Funktionen und Strukturen lebender Systeme.
- Berücksichtigung mechanischer Eigenschaften & sensomotorischer Regelprozesse.
- Grundlage: Kenntnisse der klassischen Mechanik.
Kinematik
- Lehre von den Bewegungen ohne Berücksichtigung von Masse & Kraft.
- Beschreibung ausschließlich räumlicher Bewegung in Abhängigkeit von der Zeit.
- Wie bewegt sich ein Körper?
Kinetik
- Lehre vom Zusammenhang zwischen Kraft & Bewegung.
- Untersuchung der Wirkung von Kraft als Ursache einer Bewegung oder eines Gleichgewichts.
- Warum bewegt sich ein Körper/bleibt er im Gleichgewicht?
Statik
- Untersuchung der Bedingungen, unter denen Kräfte miteinander im Gleichgewicht stehen und daher keine Bewegungsänderung veranlassen.
Dynamik
- Untersuchung der von Kräften hervorgerufenen Bewegungen.
Aufgaben der Biomechanik
- Betrachtung der Bewegung des menschlichen Körpers unter der Einwirkung von Schwerkraft und anderer auf ihn einwirkender Kräfte.
- Untersuchung der mechanischen und ökonomischen Zusammenhänge von Bewegungsübergängen.
- Erforschung der Wirkung mechanischer Kräfte, die vom Lebewesen erzeugt werden.
- Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Wirkung unterschiedlicher Kräfte und Form der Bewegungsabläufe.
- Vermeidung ungünstiger Krafteinwirkung auf menschlichen Organismus.
Körpeschwerpunkt (KSP)
- Definition: Fiktiver Punkt im Körper, wo Masse/Gewicht vereinigt ist
- Schwerkraftmomente aller Masseteile halten sich in Gleichgewicht.
- Angriffspunkt aller äußeren Kräfte.
- Starre Körper: fester KSP.
- Mensch: KSP abhängig von Körperposition & Masseverteilung.
Unterstützungsfläche (USF)
- Definition: Fläche, die von den Auflagepunkten eingerahmt wird.
- Gelangt KSP über USF hinaus verlieren Personen Gleichgewicht und stürzen.
Gleichgewicht
- Definition: Zustand, wo Summe aller Kräfte und Momente gleich Null ist.
- Bestimmt durch Verhalten des KSP und Verlauf der Schwerelinie.
- Verbindung zwischen KSP und Erdmittelpunkt.
Stabiles Gleichgewicht
- KSP befindet sich unterhalb des Drehpunktes (z. B. beim Pendel)
- Bei einer kleinen Auslenkung des Körpers kehrt er wieder in die vorige Lage zurück.
Instabiles Gleichgewicht
- KSP befindet sich oberhalb des Drehpunktes
- Lageveränderungen (äußere Kräfte) zerstören das Gleichgewicht
- Es erfolgt keine Rückkehr in die Ausgangslage.
Indifferentes Gleichgewicht
- Der Drehpunkt liegt genau im Schwerpunkt (z. B. beim Rad)
- Lageveränderungen lassen neue Ausgangslagen entstehen.
Therapeutische Umsetzung
- Verbesserung der Standfestigkeit
- Gleichgewichtsschulung
- Vergrößerung der Unterstützungsfläche.
- Veränderung der Beinstellung.
- Einsatz von Gehhilfen.
- Tieferlegen des Schwerpunktes.
- Erhöhung des Gewichtes (beschweren).
- Gezieltes Verringern der USF.
- Beidbeiniger Stand (breit/schmal), Einbeinstand, Zehenstand..
- Verlagerung des KSP an den Rand der USF
- Gleichgewichtsverlagerung im Sitz
- Einsatz labiler Untergründe
- Pezziball, Kreisel, Wackelbrett, Airex-Kissen
Physikalische Größen
- Vektorielle & skalare Größen
- Basisgrößen & Einheiten
- Abgeleitete Größen & Einheiten
- Zeit [t], Masse [m], Länge [l], Temperatur [T]
Physikalische Größen - Skalare
- Bestehen aus einer Maßzahl/einem Betrag und einer Einheit.
- Sind richtungslose Größen.
- Haben nur einen Betrag.
- Beispiele: Zeit [t], Masse [m], Länge [l], Temperatur [T].
Physikalische Größen - Vektoren
- Bestehen aus einer Maßzahl/einem Betrag, einer Einheit & einer Richtung.
- Sind richtungsorientierte Größen.
- Richtung durch Pfeil gekennzeichnet.
- Beispiele: Kraft [F], Beschleunigung [a], Geschwindigkeit [v], Impuls [p].
Mechanik fester Körper
- Kinematik
- Dynamik
Kinematik
- Die meisten Bewegungen (des menschlichen Körpers) sind zusammengesetzte Bewegungen aus Rotation und Translation.
- Man trifft kaum eine gleichförmige Bewegung an — sie ist eine idealisierte Bewegungsform.
- Aufgabe: Beispiele von Translations- und Rotationsbewegungen am menschlichen Körper finden!
- Bewegung = Ortsveränderung in Abhängigkeit von der Zeit relativ zu einem Bezugssystem.
- Unterscheidung in Bewegungen mit räumlicher Charakteristik und Bewegungen mit zeitlicher Charakteristik.
- Translation: Bewegung eines Körpers auf gerader Linie / beliebig gekrümmter Kurve im Raum. Alle Massepunkte des Körpers bewegen sich auf parallelen Geraden — lineare Bewegung.
- Rotation: Drehung eines Körpers um eine Achse bzw. einen Mittelpunkt. Alle Massepunkte bewegen sich auf konzentrischen Kreisen um den Drehpunkt — anguläre Bewegung.
Kinematik – Bewegungen mit zeitlicher Charakteristik
- Unterscheidung zwischen gleichförmigen Bewegungen (v = konstant, a = 0) und ungleichförmigen Bewegungen (v ≠ konstant, a ≠ 0).
- Gleichmäßig beschleunigt/gebremst (a = konstant) und ungleichmäßig beschleunigt/gebremst (a ≠ konstant).
Kinematische Parameter bei der Translation
- Gehtests zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit von Patienten mit arteriellen Durchblutungsstörungen.
- Der Test wird auf ebenem Boden (häufig Laufband) durchgeführt.
- Geschwindigkeiten und Beschleunigungen werden gemessen und ausgewertet.
- Spezielle Durchführung für Patienten mit Morbus Parkinson oder Claudicatio intermittens ist erwähnenswert.
Drehmoment
- Entsteht durch eine Kraft, die über einen Hebelarm auf eine Drehachse wirkt.
- Hebelarm = senkrechter Abstand zw. angreifender Kraft und Drehachse.
- Hebelarm steht senkrecht zum Kraftvektor.
- Drehmoment ist proportional zur Größe der Kraft und der Länge des Hebelarmes.
- Formel: M = F * s (Drehmoment = Kraft * Hebelarm).
Hebel und Hebelgesetze
- Die Last ist ebenfalls eine Kraft = Kräftepaar aus Kraft & Gegenkraft.
- Gleichgewicht: Kraft und Gegenkraft sind gleich groß.
- Zustand des Gleichgewichts am Beispiel einer Wippe = gleicher Abstand vom Drehzentrum erzeugt gleiche Kraftverteilung.
- Unterschiedlicher Abstand vom Drehzentrum wird durch unterschiedliche Kraftverteilung ausgeglichen.
- Für die Wippe gilt: F₁* r₁ = F₂ * r₂ (Last * Lastarm = Kraft * Kraftarm).
Freiheitsgrade
- Definition: Jede Bewegungsmöglichkeit eines Körpers.
- Ein freier Körper kann sich in drei Richtungen bewegen und in drei Richtungen rotieren (= 3 Translations- und 3 Rotationsfreiheitsgrade)
- Ruht ein Körper auf einer Ebene, werden die Bewegungsmöglichkeiten reduziert.
- Unterscheidung in drei Bewegungsmöglichkeiten im x, y & z Richtungsbereich.
- Einteilung nach Form der Gelenkflächen: Kugelgelenk, Sattelgelenk, Scharniergelenk, Zapfengelenk, Ellipsoid- oder Eigelenk, Ebenes Gelenk oder Drehgelenk, Bicondyläres oder Kondylengelenk.
Kinematische Ketten
— Definition: Mehrgliedriges System aus gelenkig miteinander verbundenen Segmenten, im menschlichen Körper. — Unterscheidung zwischen offenen und geschlossenen Kinematischen Ketten. — Vorteile für das Training.
Biomechanische Eigenschaften unterschiedlicher Gewebe
- Mechanische Eigenschaften der Gewebe / Materie und deren Bedeutung im Alltag. — Beispiel-Gewebe und ihre Eigenschaften (Stoß- Dämpfung, Druckbelastung, Kontraktionszeiten etc.)
- Kontraktionstzeiten und die Unterscheidung nach Muskelfasern.
- Betrachtung von kinematischen und mechanischen Eigenschaften im Alltag der menschlichen Körper.
Knorpel
- Ist ein Bindegewebe, mit druck- und biegeelastischen Eigenschaften
- Ist wichtig für die Mechanik des Bewegungsapparates
- Funktionen der Knorpel (Abpuffern von Stoßbelastungen, Minimierung der Reibung im Gelenk)
- Aufbau der Bandscheiben (Anulus fibrosus, Nucleus pulposus, Wassergehalt).
- Funktion der Bandscheibe: Kraftübertragung & Bewegungsmöglichkeit zwischen den Wirbeln & Abbremsen von Scher- und Gleitkräften & Abpuffern von Stoßbelastungen
Reaktion der Gewebe auf Überbelastung und Unterbelastung
- Reaktion der verschiedenen Gewebearten: Knochen, Knorpel, Bindegewebe, Muskulatur, Bandscheiben, Nervengewebe
Biomechanische Messverfahren
- Quantitative Erfassung von Bewegungsabläufen
- Genauere Analysemöglichkeit (Beobachtungen überprüfbar).
- Optimierung von Bewegungstechniken (Leistungssport).
- Vergleichswerte zur Kontrolle von Korrekturmaßnahmen.
- Gliederung der Messverfahren nach dem Messprinzip (mechanisch, optisch, elektronisch) & nach der Art der gemessenen Größen (Kinemetrie, Dynamometrie, Anthropometrie, EMG).
Hinweise
- Viele Studien und weitere Details sind in den Präsentationen in den angegebenen Fußnoten/Referenzen zu finden.
Studying That Suits You
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Description
Dieser Quiz befasst sich mit essentialen Konzepten der Physik, insbesondere dem Körperschwerpunkt (KS), verschiedenen Newtonschen Gesetzen und der Kinematik. Teste dein Wissen über die anguläre Bewegung und die Unterstützungsfläche. Beantworte Fragen, die dir helfen, die Grundlagen der Bewegung zu verstehen.