E6 Schwerpunkt und Körpersegmente

Thema

Der menschliche Körper wird im Allgemeinen als System starrer, miteinander verbundener Segmente modelliert. Der Massenschwerpunkt dieses Systems – definiert durch ein anderes Modell dieser Anordnung – ist der Punkt, an dem die resultierende Schwerkraft auf den gesamten Körper wirkt, und seine Bahn bestimmt somit die Gesamtbewegung des Athleten.

Während eines Rennens beschreibt dieser Massenschwerpunkt jedoch mit jedem Schritt des Läufers eine wellenförmige Bahn in vertikaler Richtung. Diese vertikale Schwingung des Massenschwerpunkts, definiert durch ein anderes Modell dieser Anordnung, gibt Aufschluss über die Effizienz der Fortbewegung des Läufers. Die Tatsache, dass diese vertikale, wellenförmige Bahn des Massenschwerpunkts mit jedem Schritt größer wird, bedeutet, dass die an diesem Massenschwerpunkt verrichtete Arbeit, definiert durch dasselbe Modell dieser Anordnung, folglich noch größer ist.

Das resultierende Trägheitsmoment jedes Körpersegments dieses Athleten, sowohl bezüglich seines jeweiligen Schwerpunkts als auch bezüglich jeder Körperachse, bestimmt den resultierenden Rotationswiderstand dieses Segments. Der Steinersche Satz ermöglicht es uns daher, dieses Trägheitsmoment des Segments bezüglich jeder beliebigen Achse außer der durch seinen Schwerpunkt verlaufenden Achse zu berechnen.

Bei einer Rotationsbewegung dieses Athleten, wie beispielsweise einem Salto oder einem Sprung mit Drehung, erklärt die Erhaltung des resultierenden Drehimpulses des gesamten Körpers die Beschleunigung dieser Rotation genau dann, wenn der Athlet sein Gesamtträgheitsmoment verringert, indem er seine Körpersegmente näher an seinen Schwerpunkt heranführt. Durch die weitere Annäherung der Körpersegmente an den Schwerpunkt verringert der Athlet sein resultierendes Trägheitsmoment zusätzlich und beschleunigt die Rotation dadurch noch stärker.

Dieses Modell, bei dem der menschliche Körper als ein System starrer, gelenkig verbundener Segmente betrachtet wird, stellt nach De Leva oder Winter ein Standard-Segmentmodell dar, das jedem Körpersegment des Athleten als einen bestimmten Anteil seines gesamten Körpergewichts sowohl seine eigene Masse als auch seine eigene Schwerpunktlage zuordnet. Dadurch können sowohl der globale Schwerpunkt des gesamten Körpers als auch jedes endgültige Trägheitsmoment dieses Körpers aus der Zusammensetzung all dieser einzelnen Segmente berechnet werden, genau diese Zusammensetzung der Körpersegmente, die ein anderes Modell dieses Systems bereits auf der Grundlage einer Segmentkinematik festlegt.

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