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Angewandte Biomechanik

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Angewandte Biomechanik. VU2 4 ECTS Punkte Die Abkürzung ECTS steht für European Credit Transfer System Ein ECTS -AP steht dabei für einen Arbeitsumfang von 25 Stunden  100 Stunden 100 – 26 (Vorlesung) = 74 Stunden . Angewandte Biomechanik. Ziel: - PowerPoint PPT Presentation

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Muskelmodell

Angewandte BiomechanikVU2

4 ECTS Punkte Die Abkrzung ECTS steht fr European Credit Transfer System Ein ECTS-AP steht dabei fr einen Arbeitsumfang von 25 Stunden 100 Stunden100 26 (Vorlesung) = 74 Stunden 1Angewandte BiomechanikZiel:erweiterte und vertiefte Kenntnisse in sportwissenschaftlichen Teildisziplinen und Anwendungsbereichen

unter sportartspezifischen, zielgruppenorientierten und apparativen Aspekten

Beherrschen der englischen FachterminologieEinblick in Forschungsmethoden fachlich einschlgiger Nachbarwissenschaften Organisation von Messungen2Angewandte BiomechanikInhalt:Anwendung biomechanischer Messapparaturen in ausgewhltenProblemstellungen

Datenauswertung; kritische Beurteilung derMessvorgnge 3Angewandte BiomechanikAufgabengebieteSerien- und Reihenbilderstellung Kinematische Analyse: Armzug Kraul, Kniebeuge und LaufschrittKinetische und kinematische Analyse: KniebeugeBeschleunigungsmessung bei einer selbst gewhlten SportartModellierung4Angewandte BiomechanikVerwendete Messgerte:Casio Exilim F1 Beschleunigungsmesser mit DatenloggerLukotronic (bung Biomechanik)Kistler Kraftmessplatte (bung Biomechanik)

Achtung! Messgerte immer rechtzeitig reservieren Reservierungsprogramm Labor5Angewandte Biomechanikberprfung des Grundlagenwissens

siehe Grundlagen.xls

7Angewandte Biomechanikberprfung des Grundlagenwissens

siehe Grundlagen.xls

8High-Speed-Video

Bilder 60 fps bei 6 Megapixel (2816*2112) 1 Sekunde Aufnahmezeit Highspeed Movie- 512 384 (300 fps)- 432 192 (600 fps)- 336 96 (1200 fps)Videos liegen in komprimierter Form vor Full HD-Video

Speicher 8GB SanDisk Speicherkarten 12-fach optischer ZoomHigh-Speed-Kamera: Casio Exilim Pro EX-F1Technische Merkmale9Kamera: Casio Exilim F1 (Bedienungsanleitung liegt auf dem Server http://sport1.uibk.ac.at/lehre/kurt/Angewandte/ex-f1_pdf

Kamera darf sich bei der Aufnahme nicht bewegen Stativ und Fernauslser benutzen

Fernauslser - Pfeile am Stecker und an der Kamera mssen zueinander zeigen

High Speed F1- Bedienungsanleitung10Modusrad auf BS (Best Shot)

Serienbildrad auf 1-60

High Speed F1- Bedienungsanleitung

Bildbereich whlen11High Speed F1- BedienungsanleitungFokussieren:Bei der Grundeinstellung fokussiert die Kamera die Bildmitte. Falls sich beim Fokussieren (Auslser wird leicht gedrckt) kein Objekt in der Bildmitte befindet, wird der Hintergrund fokussiert, wodurch die Testperson unscharf wird. Zur Lsung dieses Problems den Modus manueller Fokus whlen. 12High Speed F1- Bedienungsanleitung

Taste Focus drcken bis MF im Display erscheint13High Speed F1- Bedienungsanleitung

Abspielmodus Aufnahmemodus Fokussieren14High Speed F1- BedienungsanleitungNach einer Aufnahme die Schrfe der Aufnahme kontrollieren. Dazu kann der Zoom Ring (Kamera vorne rechts) bei der Wiedergabe verwendet werden. Die Wiedergabe kann mit der SET Taste (Kamera hinten rechts) gestartet werden.15Aufgabe bis zur nchsten Woche: Serienbildaufnahme (30 oder 60 fps) einer sportlichen Bewegung von 2 Personen

Reihenbild und Serienbild erzeugen und Vergleich mit Knotenpunkten erstellen

Ballgeschwindigkeit von drei Personen beim Service bestimmen (Kinovea)

Gesamte Flugbahn des Balles versuchen mit Kinovea zu erheben

Kurze Prsentation mit Power Point (max. 4 Minuten)

16Serien- und Reihenbild2 Aufnahmen der eigenen Tennisbewegung z.B. 2 * Vorhand

Serien- und Reihenbild aus Fotos und Highspeed Aufnahmen erstellen

Zeitbereich Fotos: Ausholphase, Hauptphase und Ausschwungphase

Zeitbereich Highspeed: 40 cm vor bis 40 cm nach dem Treffpunkt

Technikvergleich mit Spitzenspieler - drei Knotenpunkte17Beispiel: AndiKnotenpunkt 1:

Knotenpunkt 2:

Knotenpunkt 3:

Higshpeed Video in Bilder umwandeln Langsamer abspielen

Schneller abspielen

Bilder einzeln vorgehen

Bild abspeichern Zur nchsten Videodatei19Higshpeed Video in Bilder umwandeln Eine Mglichkeit:Mit Kinovea die Datei mit dem Icon Speichere Video als *.avi abspeichern

Mit VirtualDub *.avi File ffnen und unter File/Export/Image sequence (.jpg / 3 / JPEG Qualitt 100%) die Bilder abspeichern20Bewegungsanalyse - 2DBsp.: Kraularmzug

Bewegungsanalyse: Allg. Fragen Ist die Auswertung wesentlich von der digitalisierenden Person abhngig?

Unterscheidet sich die Auswertung bei mehreren Versuchen einer Person?

Unterscheidet sich die Auswertung zwischen linker und rechter Seite bei einer Person?

Daten fr die Bewegungsanalyse3 mal 1 Person von der linken und rechten Seite im high definition Modus aufnehmen. Achtung Kamera darf sich whrend der Aufnahme nicht bewegen.

Wiederholungs- und Digitalisiergenauigkeit dokumentieren (mehrere Verlufe in Excel in ein Diagramm einfgen)

Armzug mit Hilfe der Diagramme analysieren

Powerpoint ca. 5 Minuten23Digitalisieren

24

Digitalisieren: AuswertungIn der *.kox Datei sind in den Spalten die X- und Y- Koordinaten der digitalisierten Punkte als Pixelwerte abgespeichert.Punkt 1Punkt 2Punkt 3 Bildnr.XYXYXY1391708916619012324516894162186123351164101158181123462159107155176123571152113152172124681147120148168124X-WerteY-Werte0/025Digitalisieren: Auswertung

26Digitalisieren: Auswertung

Digitalisieren: Finger Handgelenk Ellbogen Schulter 27Schwimmen: Besonderheiten Schwimmbad

Lichtverhltnisse: Bei Sonnenschein reflektieren die Luftblasen das Sonnenlicht und dadurch ist die Hand kaum sichtbarEs knnen in der Bademeisterkabine die Unterwasserscheinwerfer eingeschaltet werden (nur die Nordseite einschalten)Die beste Position fr die Aufnahme ist meistens das zweite Unterwasserfenster (vom Startblock aus gesehen)Die mittlere Tre kann mit dem Schwimmbadschlssel (Nr. 9) vom Portier aufgesperrt werdenVor der Aufnahme das Licht bei den Unterwasserfenstern ausschalten (Schalter ist bei der mittleren Eingangstr)Auf Bahn 4 schwimmen (Vorsicht, es sollte niemand auf Bahn 5 und 6 schwimmen)28Schwimmen: Skizze Aufnahme645BodenmarkierungStange zur Berechnung des MastabesUnterwasser Sichtfenster Aufnahmebeginn AufnahmeendeLinker Arm rechter Arm29Schwimmen: Mastab ermittelnMit dem Programm DigiSchwimmen erstes Bild der Aufnahme vom Stab ladenMit dem Cursor zum Punkt 1 und 2 fahren und jeweils die horizontalen und vertikalen Pixelwerte (stehen unter dem Bild) ablesen. Der Mastab berechnet sich aus: (x2 x1) + (y2 y1) x1 Pixelwert horizontal Punkt 1 M = ----------------------------y1 Pixelwert vetikal Punkt 1 ll...Lnge Stab

Abbildung 1: schematische Darstellung einer Aufnahme mit StabBeispiel: Punkt 1: (200,80) Punkt 2: (800, 70) Lnge Stab: 2 m Ergibt sich fr M: 300,04

30Schwimmen: Anforderungen an Armbewegung Vorspannung der Antriebsmuskulatur (hoher Ellbogen)

Zugphase mglichst groer Antrieb in Schwimmrichtung gnstige Hebelverhltnisse fr die Antriebsmuskulatur-------------------------- kein Druckabfall zwischen Zug- und Druckphase--------------------------

Druckphase mglichst groer Antrieb in Schwimmrichtung gnstige Hebelverhltnisse fr die AntriebsmuskulaturSchwimmen: PhaseneinteilungBeginn Zugphase: Handgeschwindigkeit horizontal grer Null

bergang Zug- zu Druckphase: Handgelenk hat gleiche horizontale Position wie Schulter

Ende Druckphase: Geschwindigkeit der Hand kleiner Null

Zuglnge: Horizontale Weglnge whrend der Zugphase

Drucklnge: ........32Schwimmen: AufgabenMglichkeiten zur Aufnahme:

Montag 15.30 bis 17.45 (2 Kameras) oder evtl. SchwimmerInnen vom Schwimmtraining 3 von 18.00 bis 18.30

Dienstag 13.00 15.15 (allerdings ist von 13.00 14.30 freies Schwimmen)

eigene Schwimmer organisieren33Drehmoment Kraft * senkrechten Abstand ihrer Wirkungslinie vom Drehpunkt

M = F * lFWirkungslinielsenkrechterAbstand34Gelenksstrecker: Zeichne die Hebelarme ein und beschrifte die Kraftvektoren

DrehpunktGelenksarm

FM... Muskelkraft

dM ...Hebelarm Muskel

FL ...uere Kraft

dL ...Hebelarm uere Kraft35FMFLGelenksstrecker

dMdLDrehpunktGelenksarm

FM... Muskelkraft

dM ...Hebelarm Muskel

FL ...uere Kraft

dL ...Hebelarm uere Kraft36Kniestreckmaschinen mit Seilzug und Ovalscheibe AB37Kniestreckmaschinen mit Seilzug und Ovalscheibe ABBiomechanische Grundlagen38Kniestreckmaschinen mit Seilzug mit Ovalscheibe ABDrehmomentABBiomechanische Grundlagen39Berechnung Krperschwerpunkt

m * yKSP = m1y1 + m2y2 + + m14y14

m * xKSP = m1x1 + m2x2 + m14x14

yKSP = 1/m * (m1y1 + + m14y14)

yKSP = 1/m * (m1y1 + + m14y14)

Fr die Berechnung des KSP werden die Teilschwerpunktsverhltnisse und die Teilmassen der einzelnen Segmente bentigt.

Mit welchen experimentellen Mglichkeiten kann der KSP ermittelt werden?

Gelenksmomente Kniebeuge40Berechnung KrperschwerpunktMasse und Lage der TeilschwerpunkteGelenksmomente KniebeugeTeilkrperAnteil an Gesamtmasse (%)Lage TeilKSPMann Frauproximal (%)Kopf und Nacken85555Oberkrper47,444,841,5Oberarm3,36,643,645,8Unterarm + Hand2,555,146,846,8Oberschenkel10,52143,342,8Unterschenkel + Fu5,9511,943,441,9ADJUSTMENTS TO ZATSIORSKY-SELUYANOVS SEGMENT INERTIA PARAMETERS, Paolo de Leva, J. Biomechanics 199641Statischer Fall:FgesFges = FKrper + F Hantel

Fges greift am KSP von Krper und Hantel an

keine dynamischen Krfte Der Krperschwerpunkt ist der gedachte Punkt, bei dem die Schwerkraft durch eine einzige Gegenkraft ausgeglichen werden kann.

Gelenksmomente Kniebeuge42Statischer Fall:FgeslKnieMKnie = F * l Knie

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