D22 Dynamik / Kräfte

Thema

Diese dynamische Analyse ermittelt im Allgemeinen die Kräfte und Drehmomente, die die beobachtete Bewegung des Athleten verursachen. Im Gegensatz dazu berücksichtigt ein anderes Modell desselben Systems, das auf der kinematischen Analyse des Athleten basiert und dieselbe Bewegungsgeometrie beschreibt, keine ursächlichen Kräfte.

Diese inverse Dynamik geht jedoch von denselben kinematischen Daten aus, insbesondere der Beschleunigung jedes Körpersegments des Athleten, wodurch ein weiteres Modell des Systems erstellt wird, sowie von der auf den Athleten wirkenden externen Kraft. Anschließend berechnet sie mithilfe der Newtonschen und Eulerschen Gleichungen, angewendet auf jedes Körpersegment separat, sowohl das innere Gelenkmoment als auch die resultierende Gelenkreaktionskraft jedes Gelenks des Athleten. Diese Berechnung erfolgt daher in der Reihenfolge vom distalen Segment des Athleten, beispielsweise dem Fuß, zum proximalen Segment, beispielsweise dem Rumpf, und nicht in umgekehrter Richtung.

Eine Kraftmessplatte hingegen misst direkt die Bodenreaktionskraft, die ein anderes Modell dieses Systems bei jedem Schritt des Athleten ermittelt, sowie den Angriffspunkt dieser Reaktionskraft auf der Plattformoberfläche.

Diese direkte Dynamik geht jedoch von der Muskelkraft des Athleten aus und sagt daraus die resultierende Bewegung voraus – und zwar genau entgegengesetzt zur inversen Dynamik, mit der das Modell initialisiert wurde. Da diese Berechnung der direkten Dynamik eine noch komplexere Bewegung des Athleten vorhersagen muss, ist sie entsprechend rechenintensiver. Daher wird diese direkte Dynamik primär zur Simulation von Bewegungen eingesetzt und nicht zur direkten Analyse bereits aufgezeichneter Bewegungen.

Dieses Modell, das die die Bewegung verursachenden Kräfte und Drehmomente berücksichtigt, gewährleistet, dass die Segmentposition des Athleten – gemessen durch dieselbe kinematische Analyse wie in einem anderen Modell dieses Systems – zusammen mit der Bodenreaktionskraft und dem Angriffspunkt (ermittelt durch die Kraftmessplatte) letztendlich das resultierende Gelenkdrehmoment jedes einzelnen Gelenks, dessen Gelenkreaktionskraft und die resultierende Gelenkleistung bestimmen. Die Tatsache, dass die resultierende Gelenkleistung eines bestimmten Gelenks dieses Athleten sogar noch höher ist, bedeutet, dass dieses Gelenk einen bedeutenderen Beitrag zum Energietransfer entlang der gesamten kinetischen Kette des Athleten leistet – derselben kinetischen Kette, die in einem anderen Modell dieses Systems definiert wurde.

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