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Medium „Wasser“ Medium „Wasser“
Biomechanik des SchwimmensBiomechanik des Schwimmens
GliederungGliederung
Kräfte und Wirkungen der Bewegung im Wasser
Wasserwiderstand
(Hydro-)dynamischer Auftrieb
Antriebskräfte und ihre Erzeugung
Kräfte im WasserKräfte im Wasser
Vortriebskraft (FSchw)Wasserwiderstandskraft (FW)
a)
b)
c)
Gesamt-WasserwiderstandGesamt-Wasserwiderstand
Setzt sich bei/mit konstanter Geschwindigkeit zusammen aus:
• Reibungswiderstand• Form- oder Druckwiderstand • Wellenwiderstand
(Wird dabei gleichzeitig ein hydrodynamischer Auftrieb erzeugt,kommt durch die Kantenumströmung der induzierte Widerstand
hinzu.)
(Wird der Körper mit sich ändernder Geschwindigkeit bewegt, tritt der Massenwiderstand zusätzlich auf. Er ist abhängig von den Wassermassen, die vom Körper und im Nachlauf „mitgeschleppt“ werden.)
ReibungswiderstandReibungswiderstand
- Grenzschicht körpernaher Wasserteilchen werden in Bewegungs-richtung des Körpers mitgerissen
- die zur Mitnahme der Teilchen benötigte Kraft = Reibungswiderstand- der Reibungswiderstand wird auch durch die Oberflächenstruktur
mitbestimmt.- Grenzschichtströmung: entweder laminar oder turbulent
Aus: Maglischo, E.W. (2003): Swimming fastest.
FormwiderstandFormwiderstand
- Wasserteilchen umströmen den Körper (das Hindernis) und fließen im Nachlauf wieder zusammen
- das Verdrängen der Wasserteilchen wirkt bremsend- wird von zwei Faktoren bestimmt: Körperform und Mächtigkeit des
Nachlaufs
Aus: Maglischo, E.W. (2003): Swimming fastest.
WellenwiderstandWellenwiderstand
- wird bei Bewegung an der Wasseroberfläche verursacht- Wasseroberfläche wird aufgerissen- (einer bestimmten Menge Wasser wird ein Bewegungsimpuls erteilt)
beim Gleiten in voller Immersion (in größerer Wassertiefe) erreichen Körper höhere Geschwindigkeiten als an der Oberfläche.
Antriebskräfte und ihre ErzeugungAntriebskräfte und ihre Erzeugung
Antrieb oder Antriebskraft (auch Vortriebskraft/wirkung) ist als Reaktionskraft zwischen Mensch und Wasser charakterisiert.
Die Ausübung einer Kraft auf das Wasser durch eine aktive Bewegung (`actio´) - Impulserzeugung - bewirkt eine entgegengesetzt gerichtete, gleich große, Reaktionskraft (`reactio´) – dieser Impulstransfer geschieht dann vom Wasser auf den Körper.
Die erzeugte Antriebskraft ist abhängig von der Größe des Widerstandes, den das Wasser der/den (Teil-)körperbewegung(en) entgegensetzt.
3. Newtonsche Prinzip: actio = reactioGrundlage aller Überlegungen zur Antriebserzeugung im Wasser
Antriebskonzepte (I) – Antriebskonzepte (I) – actio / reactioactio / reactio
Teilkörperbewegungen entgegen der Bewegungsrichtung des Gesamtkörpers (der Schwimmrichtung)
Abb. 2+3: aus Councilman, JE, Handbuch des Sportschwimmens, Frankfurt 1980
Aus: Maglischo,E.W. (2003): Swimming fastest.
Bewegungen eines Körpers im Wasser, welche schräg und quer zur Schwimmrichtung verlaufen können Vortrieb generieren. Die Wirkung ist abhängig von: 1. der umströmten Körperform, 2. dem Anstellwinkel, 3. der Bewegungsgeschwindigkeit, 4. Größe der Anstellfläche
Sog
Abb. 6: Aus Councilman (1980): JE, Handbuch des Sportschwimmens, Frankfurt.
Aus: Bissig,M.; Gröbli,C.; et.al. (2004): Schwimmwelt. Schulverlag blmv, Bern.
Lift
Antriebskonzepte (II) – Antriebskonzepte (II) – hydrodynamischer Lifthydrodynamischer Lift
Wirbelzopfkonzept der geordneten Rotation von Wassermassen
Hinter jedem Objekt tauchen grundsätzlich rotierende Wassermassen auf,
da hier Druckunterschiede aufeinander stoßen. Wassermassen bewegen sich schnell vom Stau- zum Sogdruck und geraten dabei in Rotation. (Vortex)
Aus: Maglischo, E.W. (2003): Swimming fastest.
- Wirbelzöpfe bilden sich in tieferem Wasser besser aus als an der Wasseroberfläche
Antriebskonzepte (III) – Antriebskonzepte (III) – Vortex-PrinzipVortex-Prinzip
Medium „Wasser“ Medium „Wasser“
Biomechanik des SchwimmensBiomechanik des Schwimmens
Vortexformen
durch den Körper vorgeformtesWasser
walzenförmig hinter den Füßen
Heckantrieb
AntriebskonzepteAntriebskonzepte
Vortexformen
nicht vorgeformtes Wasser
zopfähnlich hinter den Händen verdrillt
Frontantrieb
- Das durch die Handbewegung verdrängte Wasser umfließt Hände und Finger.
- relativer Unterdruck am Handrücken (Vortexzöpfe): Sog auf den Handrücken und Staudruck auf der Handfläche
nahezu Fixierung der Hand im Wasser (Widerlager) Fortbewegung des Körpers nicht der Hand
AntriebskonzepteAntriebskonzepte