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Das Erstaunlichste an der Welt ist, daß man sie verstehen kann Albert Einstein.

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Präsentation zum Thema: "Das Erstaunlichste an der Welt ist, daß man sie verstehen kann Albert Einstein."—  Präsentation transkript:

1 Das Erstaunlichste an der Welt ist, daß man sie verstehen kann Albert Einstein

2 ... im November (1665) hatte ich die Differentialrechnung, im Januar darauf die Farbtheorie, im Mai hatte ich Zugang zu der umgekehrten Differentialrechnung, und im selben Jahr begann ich zu denken, daß die Schwerkraft sich auch auf den Mond erstrecke, und... aus Keplers Gesetz... leitete ich ab, daß die Kräfte auf die Planeten im umgekehrten Verhältnis zum Quadrat ihres Abstandes stehen... denn damals war ich in der Blüte des Alters, in dem ich Erfindungen machte... Isaac Newton, 1716

3 TranslationRotation Weg (Länge) Größe Symbol Einheit Zeit Masse Geschwindigkeit Beschleunigung Kraft Impuls Arbeit Kinetische Energie Lageenergie (potentielle Energie) trägheitsbedingt schwerebedingt s t m Größe Symbol Einheit m s kg Drehwinkel Zeit Trägheitsmoment Winkelgeschw. Winkelbeschleun. Drehmoment Drehimpuls Rotationsenergie t ° s

4 SPORTARTSPEZIFISCHE VERDEUTLICHUNG DER MECHANISCHEN BEGRIFFE, GRÖSSEN UND GESETZE Kraft Trägheitsmoment Schwerpunkt Drehmoment Drehimpulserhaltung

5 Welche Kräfte gibt es ? Gravitationskraft Kraft Beispiel Erdanziehung elektromagnetische Kraft schwache Wechselwirkung starke Wechselwirkung Funk, Fernsehröhre, Dynamo radioaktiver Zerfall Kernkraft Wie werden Kräfte gemessen ? Durch die Analyse des Geschwindigkeits- verlaufs von massebehafteten Körpern. Durch die Analyse von Auslenkungen elastischer Systeme.

6 Sauerstoffatom (-) Siliziumatom (+) Kraft Ladungsver-schiebung(-) (+) x y Piezoeffekt

7 Aufbau eines dreidimensionalen Piezomeßsystems

8 Gewichts- kraft Anfangskraft 1000 N A1 A2 A3 A4 F [N] t [s] t 4 t 3 t 2 t 1 t 0 A2 = Bremskraftstoß A3 = Beschleunigungs- kraftstoß A1 = neg. Beschleuni- gungskraftstoß A4 = Bremskraftstoß

9 Welche Kräfte sind im Sport von besonderer Bedeutung ? Gewichtskraft Reibungskraft Widerstandskraft Zentripetalkraft (Querschnitt, Geschwindigkeit) Zentrifugalkraft(Scheinkraft) Muskelkraft komplexe Aktionskraft Skifahren, Skispringen, Gewichtheben, Sportklettern, Hoch- und Weitsprung Haftreibung (Abstoß von Schnee bei Skilanglauf), Gleitreibung (Gleiten mit dem Ski), Schuhwerk Wasserwiderstand im Schwimmen, Windwider- stand beim Radfahren, Skispringen, Alpin Hammerwurf, Riesenfelge Kurvenüberhöhung bei Laufbahnen Ein imaginärer Meßfühler -in Serie zur Muskel- sehne geschaltet- könnte die Muskelkraft messen Lokomotionskraft und Manipulationskraft

10 Hauptträgheitsachsen des menschlichen Körpers Körperbreiten- Achse (stabile Achse) Körperbreiten- Achse (stabile Achse) Körpertiefen- achse (stabile Achse) Körpertiefen- achse (stabile Achse) Körperlängs- achse (instabile Achse) Körperlängs- achse (instabile Achse) Körperschwerpunkt (KSP)

11 Oberschenkel- länge Drehachse rechnerische Bestimmung von Massenträgheitsmomenten Rotationselipsoid eliptische Bodenfläche eliptische Deckfläche Beispiel:Oberschenkel-segment r

12 experimentelle Bestimmung von Massenträgheitsmomenten Drehachse

13 Ungleiche Gewichte stehen im Gleichgewicht in Abständen, die sich umgekehrt verhalten wie die Gewichte. Archimedes, um 250 v. Chr.

14 y x 2 kg 4 kg 0 rechnerische Bestimmung des Körperschwerpunkts

15 experimentelle Bestimmung des Körperschwerpunkts Durch zweimaliges Aufhängen des Körpers in der gleichen Haltung, jedoch an unterschiedlichen Aufhängungspunkten erhält man zwei Linien, in deren Kreuzungspunkt der Körperschwerpunkt liegt. Aufhängungspunkt 1 Aufhängungspunkt 2 GG

16 Sportartspezifische Verdeutlich- ung des Drehimpulserhaltungs- satzes am Beispiel des Schrauben- saltos Der Drehimpulserhaltungssatz: Beispiel: In einem abgeschlossenen System bleibt der Gesamtdreh- impuls erhalten.

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18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit


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