Biomechanik (biomechanics)

Eine allgemeingültige Definition der Biomechanik erscheint schwierig, da je nach Betrachtungs- und Zugangsweise, die Biomechanik des Sports zwischen den Polen einer reinen Bewegungsmechanik und dem Disziplinverbund aus Anatomie, Mechanik, Biophysik, Biochemie, Physiologie und Psychologie variiert. Nach Baumann (1989) untersucht die Biomechanik die sportlichen Bewegungen des Menschen und die mechanischen Bedingungen dieser Bewegungen. Merkmale und Eigenschaften der Bewegung werden dabei gemessen, quantitativ beschrieben, mit einander verglichen und unter Anwendung mechanischer Gesetzte modelliert mit dem Ziel, die sportliche Leistung aufgrund gesicherter Erkenntnisse über ihre wesentlichen Komponenten zu verbessern. Die Biomechanik hat sich in den letzten Jahren als Lehr- und Forschungsgebiet wesentlich im Rahmen der Sportwissenschaft entwickelt. Die angewandten, biomechanischen Messmethoden sind: Dynamometrie, Kinematrie, Anthropometrie, Elektromyographie (Link)

Dynamometrie:

Die Dynamometrie oder die dynamometrischen Verfahren dienen der direkten Bestimmung/Messung von äußeren Kräften, d.h. von Kräften, die an der Peripherie (meist an den Extremitäten) des Körpers als Reaktionskräfte gemessen werden können. Werden die Kräfte unter einer zeitlichen Komponente betrachtet, so kann der Impuls p (Produkt aus Masse m und seiner Geschwindigkeit v), unter bestimmten Bedingungen auch die Arbeit (Produkt aus Kraft mal Weg) und die Leistung (Quotient aus Arbeit und der dazu benötigten Zeit) berechnet werden. Die Kenntnis der äußeren Kräfte ist die Voraussetzung zur Ermittlung der inneren Kräfte. Die Messung von Kräften erfolgt heute üblicherweise auf elektronischem Wege, d.h. die verformende Wirkung der Kraft an elastischen Körpern wird zur Kraftmessung benutzt. Diese mechanische Verformung kann in elektrische Größen umgewandelt werden (vgl. ROTH/WILLIMCZIK 1999). Zur Umwandlung werden im wesentlichen Widerstandsgeber (sog. Dehnungsmessstreifen) und piezoelektrische Geber (Quarzkristalle) verwendet. Allen dynamometrischen Messverfahren ist gemeinsam, dass die Kraft in Abhängigkeit von der Zeit (Kraft-Zeit-Diagramm) registriert wird.

Kinemetrie:

Bewegungen sind immer Ortsveränderungen von Körpern in Raum und Zeit. Dies setzt voraus, dass die Bewegung (Teilbewegung) in bezug zu einem anderen Körper (dem Bezugssystem) beschrieben und beobachtet wird. Somit gibt es keine absoluten Bewegungen. Nach dem geometrischen Verlauf der Bewegung können fortschreitende Bewegungen (translatorische Bewegungen) und Drehbewegungen (rotatorische Bewegungen) unterschieden werden. Nach dem zeitlichen Verlauf werden gleichförmige und ungleichförmige Bewegungen unterschieden. Die gleichförmige Bewegung erfolgt mit konstanter Geschwindigkeit, die ungleichförmige Bewegung hat eine veränderliche Geschwindigkeitscharakteristik. Aus den beiden Grundgrößen innerhalb der Kinemetrie Weg (Länge) und Zeit können die weiteren Beschreibungsgrößen Geschwindigkeit (zurückgelegter Weg dividiert durch die Zeit) und die Beschleunigung (Geschwindigkeitsveränderung dividiert durch die benötigte Zeit) abgeleitet werden. Deshalb bezeichnet man diese Beschreibungsgrößen auch als Weg-Zeit-Merkmale der Bewegung.

Antropometrie:

In der biomechanischen Anthropometrie werden Messverfahren zusammengefasst, die die folgenden mechanischen Eigenschaften des Bewegungsapparates bestimmen: - Längenmaße der herkömmlichen Anthropometrie (Gliederlänge, Umfänge u.a.) - Geometrische Verteilung der Masse (Lage des Körperschwerpunktes, Massenträgheitsmoment) - Innere Geometrie des Bewegungsapparates (Gelenkkonstruktion, Lage der Gelenkachsen, Hebelarme der Muskulatur, Muskellängen) - Festigkeitseigenschaften der Komponenten des Bewegungsapparates (Elastizität, Verformung, Bruchgrenze u.a.)

Elektromyographie:

Als Elektromyographie (EMG) bezeichnet man die Registrierung und Aufzeichnung der bei der Muskelaktivität entstehenden elektrischen Phänomene (von "myos" = Muskel und "graphie" = schreiben, Aufzeichnung). Die konkrete Erhebung der Elektromyogramme basiert auf der Ableitung der Aktionspotentiale von der Hautoberfläche (Oberflächenmyographie) oder aus dem Muskelinneren (Nadel- oder Drahtelektromyographie). Die Analyse von EMG-Signalen kann dabei auf qualitative und/oder quantitative Art erfolgen. Bei der quantitativen Interpretation des EMG ist jedoch Vorsicht geboten. Zusammen mit der Dynamometrie und der Kinemetrie bildet die Elektromyograpgie ein System von komplexen biomechanischen Bewegungsanalysen, das über die Quantifizierung der Messgrößen (Masse, Zeit usw.) hinaus Näherungswerte innerer Kräfte ergibt.