WP1404 Schwimmen

 Schwimmen WP1404 - Schwimmen
Veranstaltung PS Biomechanik
Autor Lucas Teichmann, Pia Sattler, Maximilian Weber
Bearbeitungsdauer 35 min
Finalisierung erfolgt bis 27.06.2014
Präsentationstermin 02.07.2014

Einleitung

Abb.1:Menschen im Wasser: Höhlenzeichnung aus der lybischen Wüste (4000 v.u.Z.)

Es gibt viele Arten für den Menschen sich zu bewegen, auf dem Land, in der Luft und im Wasser. Doch nur an Land ist es für den Menschen natürlich sich fort zu bewegen. Das Schwimmen im Wasser ist nach Bewegung auf dem Land für den Menschen das nächst einfache Medium für Bewegung. Schon Jahrtausende vor unserer Zeitrechnung fingen die Menschen an, sich im Element Wasser zu bewegen, denn wer schwimmen konnte, war im Vorteil und konnte vor seinen Feinden fliehen, bei der Jagd Tiere verfolgen und Flüsse oder Seen sicher überqueren. Auch für die Nahrungsversorgung durch Fischfang war die Fortbewegung im Wasser notwendig.(Vgl. Krauß, 2002, S.11). Das älteste Bild der Antike vom Schwimmen stammt von etwa 4000 v.Chr. und zeigt Menschen im Wasser.

Im alten Ägypten hatten hochgestellte Mitglieder der Gesellschaft und Angehörige des Königshauses ihre eigenen Schwimmlehrer. Im antiken Griechenland galt es in den höheren Kreisen als Bildungsmangel, wenn man nicht schwimmen konnte. Im antiken Rom wurde das Schwimmen hauptsächlich zu militärischen Zwecken erlernt. Das Schwimmen mit Rüstung gehörte zum Ausbildungsprogramm des Heeres.(Vgl. Wengel,2009). In der Hochkultur des antiken Griechenland und antiken Rom wurde aber in den Bädern nicht nur geschwommen. Sie dienten mit Heißluft-, Dampf- oder Warmbädern auch der Entspannung. Zu dieser Zeit waren bereits Hilfsmittel zum Erlernen des Schwimmens wie Binsen- und Korkgürtel bekannt.(Vgl. Wengel,2009).

Auch die frühen Germanen waren gute Schwimmer. Sie veranstalteten Schwimmwettkämpfe und hatten eine Schwimmtechnik, die dem heutigen Kraulen ähnelt.(Vgl. Wengel,2009). Heute ist das Schwimmen für den Menschen eine beliebte Freizeitbeschäftigung. Es ist zwar zeitaufwändiger wie viele andere Sportarten und die Überwindung ins kalte Wasser zu springen fällt oft schwer, aber das Schwimmen zählt zu den gesündesten Sportarten überhaupt. Die Belastung für Sehnen und Gelenke ist gering, da das Wasser das Körpergewicht trägt. Dies ist auch ein Grund, warum besonders übergewichtige Menschen, gerne mit diesem Sport bei REHA-Maßnahmen beginnen.(Vgl. Liermann). Im Gegensatz zu vielen anderen Sportarten wird beim Schwimmen die gesamte Körpermuskulatur beansprucht. Die Beinbewegung regt die Durchblutung an, die Venen werden gekräftigt und das Herz mit Sauerstoff versorgt.(Vgl. Liermann). Im folgenden werden wir auf die biomechanischen Prinzipien des Schwimmens eingehen, sowie auf die einzelnen Schwimmstile, die es gibt. Und zuletzt werden die Wettkampfregeln zusammenfassend erläutert.

verfasst von Pia Sattler

Biomechanische Prinzipien des Schwimmens

Schwimmen ist in seinen Bewegungsablaufen eine der komplexesten Sportarten. Ein perfektes Zusammenspiel von allen Körpersegmenten ist notwendig um den eigenen Körper schnellstmöglich im Wasser fortzubewegen. Die Eigenschaften des Mediums Wasser setzen dem durch das Wasser schwimmenden Körper verschiedene bewegungshemmende Widerstände entgegen, die es gilt zu überwinden und so gering wie möglich zu halten.

Einflussgrößen des Mediums Wasser

Abb 2. Körperschwerpunkt und Volumenmittelpunkt im Wasser

Beim statischen Schweben im Wasser wirken auf einen Schwimmer zwei äußere Kräfte. Zum einen die Schwerkraft, welche am Körperschwerpunkt angreift und in Richtung des Erdmittelpunktes gerichtet ist und zum anderen der statische Auftrieb, welcher der Gewichtskraft des vom Körper verdrängten Wasservolumens entspricht. Der statische Auftrieb greift am Volumenmittelpunkt, welcher nicht unbedingt gleich dem Körperschwerpunkt ist, an und ist in die entgegengesetzte Richtung der Schwerkraft ausgerichtet. Dass Körperschwerpunkt und Volumenmittelpunkt nicht identisch sind, hat zur Folge dass bei statischem Schweben des Körpers ein Drehmoment vorherrscht, welches dafür sorgt, dass die Beine bei ruhiger Lage nach unten absinken können.

Video: Auftriebsgesetz von Archimedes:

Quelle: http://www.youtube.com/watch?v=df3Dydy2CRA

Doch was bedeutet das für den Schwimmer? Die Masse des Schwimmers und des Mediums in dem er sich aufhält sind für den Auftrieb entscheidend. Auch der kleinste Masseunterschied kann schon erheblichen Einfluss auf die Schwimmfähigkeit eines Körpers haben. So ist der Auftrieb eines Schwimmers bei eingeatmetem Zustand größer als bei ausgeatmetem Zustand.

Fortbewegen im Wasser

Folgende Grafik soll einen Einblick alle einwirkenden Größen beim fortbewegen im Wasser geben:

(Reischle, 1988)

Im Folgenden soll besonders auf die Bedeutung des Strömungswiderstandes eingegangen werden. Der Strömungswiderstand ist abhängig von Formwiderstand, Reibungswiderstand und Wirbel- und Wellenwiderstand.

Siehe Wiki DYN7 Auftrieb & Strömung

Alle drei Widerstandsformen existieren während der gesamten Zeit, in der sich der Schwimmer im Wasser fortbewegt, können jedoch vom Schwimmer in ihrem Ausmaß beeinflusst werden. Ausschlaggebend für die Größe des Widerstandes sind:

Körperform Größe Geschwindigkeit Anstellwinkel Vertikale und Horizontale Bewegung

Aus der Natur lassen sich viele Beispiele für die Geringhaltung der Widerstände finden:

Wer versuchen möchte, sich so schnell wie möglich im Wasser fortzubewegen, nimmt bewusst Einfluss auf die Geschwindigkeitshemmenden Größen. Mittels spezieller Anzüge kann der Auftrieb vergrößert werden (Neoprenanzüge) und der Reibungswiderstand verringert werden (spezielle Schwimmanzüge)

Antriebskonzepte im Schwimmen:

Raddampfertheorie: Größtmöglicher Druckwiderstand Anstellwinkel bei im 90° Winkel angestellter Handfläche.

Abb 3. Wiederstand

Im Folgenden soll besonders auf die Bedeutung des Strömungswiderstandes eingegangen werden. Der Strömungswiderstand ist abhängig von Formwiderstand, Reibungswiderstand und Wirbel- und Wellenwiderstand.

Siehe Wiki DYN7 Auftrieb & Strömung

Alle drei Widerstandsformen existieren während der gesamten Zeit, in der sich der Schwimmer im Wasser fortbewegt, können jedoch vom Schwimmer in ihrem Ausmaß beeinflusst werden. Ausschlaggebend für die Größe des Widerstandes sind:

Körperform Größe Geschwindigkeit Anstellwinkel Vertikale und Horizontale Bewegung

Abb 4. Pinguin

Aus der Natur lassen sich viele Beispiele für die Geringhaltung der Widerstände finden z.B. Pinguine

Flugdrachenprinzip

Abb 5. Flugdrachenprinzip

Durch Abklappen der Handflächen soll nicht nur Vorwärtsbewegung erzeugt werden, sondern auch nach oben um den Körper leicht aus dem Wasser zu heben.

Tragflügelprinzip

Abb 6. Tragflügelprinzip

Durch das tragflügelähnliche Formen der Handfläche wird eine Druckdifferenz von Handrücken zu Handfläche geschaffen.

verfasst von Lucas Teichmann

Schwimmstile

Es gibt vier verschiedene Schwimmstile auch Lagen genannt die auch auf Wettkämpfen geschwommen werden. In diesem Abschnitt soll Grob auf jeden dieser Stile kurz eingegangen werden.

Brustschwimmen

Abb.7: Fotoreihe Brustschwimmen. Foto von M. Weber

Brustschwimmen ist die älteste Schwimmart, schon 1904 wurde es zur Olympischen Sportart. Bis 1956 war es erlaubt die Strecke komplett unter Wasser zurückzulegen.Nach der Regeländerung war es nun nichtmehr erlaubt mit dem Kopf komplett abzutauchen und es musste immer ein Teil des Kopfes die Wasseroberfläche berühren. In 1987 wurde diese Regel entschärft sodass bis heute der Kopf nur mindestens ein mal pro Zyklus die Wasseroberfläche durchbrechen muss.(vgl. Ungerechts et al, 2002, S. 74). Der Weltrekord über 100m Brustschwimmen liegt derzeit bei 00:58,46 min auf der Langbahn und bei 00:55,61 min auf der Kurzbahn.

Ablauf des Brustschwimmens

  • Arme öffnen und einwärts bewegen
  • Arme vorbringen und strecken
  • Unterschenkel anschwingen
  • Beine kreisförmig strecken
  • Einatmen am Ende der Einwärtsbewegung der Arme

(vgl. Ungerechts et al, 2002, S. 89)

Kraulschwimmen

Abb.8 : Fotoreihe Kraulschwimmen. Foto von M.Weber

Kraulschwimmen ist wohl die schnellste Schwimmtechnik,die magische 1:00 min Marke wurde mit dieser Technik erstmals 1922 von Jonny Weissmüller geknackt. Die Wettkampf Bezeichnung lautet Freistil, weil es kaum Regeln gibt die beim Kraulschwimmen bindend sind. Mehr dazu aber im Abschnitt Wettkampfregeln.Das Kraulschwimmen gehört wie alle anderen Schwimmarten auch zu den Zyklischen Bewegungen. Jedoch im Gegensatz zum Brustschwimmen wird beim Kraulschwimmen die Beine und Arme nicht abwechselnd sondern gleichzeitig bewegt.Der Weltrekord über 100m Freistiel liegt derzeit bei 00:46,91 min auf der Langbahn und bei 00:44,94 min auf der Kurzbahn.

Ablauf des Kraulschwimmens

  • Der Schwimmen befindet sich in Bauchlage
  • Das Gesicht befindet sich im Wasser
  • Arme werden abwechselnd unter Wasser nach hinten bewegt und über Wasser nach vorne geschwungen
  • Rotation der Körperlängsachse
  • Die Beine werden Abwechselnd auf- und abgeschlagen
  • Das Atmen erfolgt in 2er bis 5er Zyklen, zeitgleich mit dem Vorschwingen der Arme

(vgl. Ungerechts et al, 2002, S. 99)

Rückenschwimmen

Abb.9: Fotoreihe Rückenschwimmen. Foto von M.Weber

Das Rückenschwimmen entwickelte sich aus dem sogenannten Brustschwimmen in Rückenlage auch Rücken Altdeutsch genannt.Diese Schwimmart wurde bis 1904 bei Olympischen Spielen so geschwommen. Ab 1912 wurde das Kraulen in Rückenlage eingeführt und entwickelte sich dann in den nächsten Jahrzehnten zu dem Rückenschwimmen wie wir es heute kennen. Der Weltrekord über 100m Rücken liegt derzeit bei 00:51,94 min auf der Langbahn und bei 00:48,94 min auf der Kurzbahn.

Ablauf des Rückenschwimmens

  • Rückenlage
  • Kopf und Schultern liegen höher als die Hüfte und Beine
  • Arme wechselseitig unter Wasser bewegen und über Wasser vorschwingen dabei um die Körpeauf- und abschlagen
  • Einatmung erfolgt jeweils mit dem Vorschwingen eines Armes

(vgl. Ungerechts et al, 2002, S. 64).

Delphinschwimmen / Schmetterling

Abb.10: Fotoreihe Delphinschwimmen. Foto von M.Weber

Die offizielle Wettkampfbezeichung des Delphinschwimmens lautet Schmetterling. Diese Bezeichnung kommt von der Bewegungsform (Armschlag wie Flügelschlag beim Schmetterling). Das Delphinschwimmen hat seine Ursprünge in den 30iger Jahren als Variante des Brustschwimmens. Im Jahre 1953 wurde erstmal zwischen Brust und Delphin- bzw. Schmetterlingsschwimmen unterschieden.Der Weltrekord über 100m Schmetterling liegt derzeit bei 00:49,82 min auf der Langbahn und bei 00:48,48 min auf der Kurzbahn.

Ablauf des Delphinschwimmen

  • Bauchlage
  • Arme symetrisch öffnen und Rumpf aufrichten
  • Arme einwärts und auswärts bewegen, über Wasser nach vorne schwingen
  • Hände Arme, Kopf und Rumpf vorwärts-abwärts eintauchen
  • wellenartige Körperbewegung verbindet Arm- und delfinartige Beinaktionen
  • Einatmung mit dem Herausheben der Hände

(Ungerechts et al, 2002, S. 47)

Lagenschwimmen

Als Wettkampfformat gibt es neben den 4 Schwimmarten auch noch das sogenannte Lagenschwimmen. Hierbei werden alle vier Stilarten direkt nacheinander geschwommen. Jede Teildisziplin also 1/4 der Wettkampfstrecke. Das Langenschwimmen wurde das erste mal 1964 in das Olympische Programm aufgenommen in Deutschland ist es jedoch schon seit 1924 bekannt.

Ablauf Lagenschwimmen

  • Schmetterling
  • Rücken
  • Brust
  • Kraul / Freistil

verfasst von Maximilian Weber

Wettkampfregeln

Wie in allen Wettkämpfen ist es notwendig Regeln aufzustellen, so auch im Schwimmen. Es gibt sowohl für die Starts in den unterschiedlichen Stilen, für die Strecke, für die Wende als auch für den Anschlag bestimmte Regeln. Diese Regeln sind wichtig, um die Ergebnisse vergleichen zu können und für alle Schwimmer die gleichen Bedingungen zu schaffen.

Freistil

Start: Bei Kraul sind Delfinbeinschläge bei der Tauchphase erlaubt. Strecke: Der Schwimmer darf jede beliebige Schwimmart schwimmen. Außer in Lagenstaffeln oder Lagenschwimmen, dort muss eine andere Schwimmart außer Brust, Schmetterling oder Rücken geschwommen werden. Meistens wird Kraul geschwommen, da dies die schnellste Schwimmart ist. Wende und Anschlag: Zur Wende und zum Anschlag, ist zusammenfassend zu sagen, dass der Schwimmer die Wand mit jedem beliebigen Körperteil berühren darf.

Rückenschwimmen

Start: Schwimmer muss sich in Rückenlage im Wasser, also nicht auf dem Startblock, abstoßen. Die Hände müssen an den vorhandenen Startgriffen sein und das Gesicht muss zur Wand gedreht sein. Man darf die Füße nicht in die Überlaufrinne stellen. Strecke: Während der gesamten Strecke muss sich der Schwimmer in Rückenlage befinden. Eine Rollbewegung um die Körperlängsachse ist bis zu 90 Grad erlaubt. Darauf zu achten ist, dass durchgängig ein Teil des Körpers die Wasseroberfläche durchbricht. Wende: Beim Rückenschwimmen darf die Wand mit jedem beliebigen Körperteil berührt werden. Es darf beim Drehen in Bauchlage für die Wende kein Beinschlag oder Armzug in Brustlage stattfinden, außer zum Einleiten der Wende. Hier darf ein einzelner Armzug oder ein simultaner Doppelarmzug aufgeführt werden. Beim Verlassen der Beckenwand, muss die Rückenlage wieder eingenommen werden. Anschlag: Muss in Rückenlage aufgeführt werden.

Brustschwimmen

Start: Ein vollständig untergetauchter Armzug bis zu den Oberschenkeln ist erlaubt. Zusätzlich darf man einen Brustbeinschlag ausführen, bevor der Schwimmer die Oberfläche durchbricht. Der Kopf muss bis spätestens beim zweiten Armzug, während die Arme zurück geführt werden, die Wasseroberfläche durchbrochen haben. Ein einziger Delfinbeinschlag ist erlaubt. Strecke: Der Körper muss sich vollständig in Brustlage befinden. Parallele Haltung der Schultern zur Wasseroberfläche. Es ist nicht erlaubt eine Rollbewegung zur Rückenlage durchzuführen. Die Bewegung der Arme muss gleichzeitig, waagrecht und ohne Wechselbewegung stattfinden. Armzug: Ellbogen müssen stets unter Wasser sein, während die Hände unter oder über der Wasseroberfläche nach vorne geholt werden. Hände dürfen nicht weiter als bis zur Hüfte nach hinten geführt werden und nur an oder unter der Oberfläche. Bewegung der Beine muss ebenfalls waagrecht, gleichzeitig und ohne Wechselbewegung vollzogen werden. Füße müssen bei der Rückwärtsbewegung nach außen gedreht werden. Die Wasseroberfläche darf mit den Füßen durchbrochen werden. Ein Brustzyklus muss aus einem Armzug und einem Beinzug, und zwar in dieser Reihenfolge, bestehen. Während einem Zyklus muss der Schwimmer die Wasseroberfläche mit mindestens einem Teil des Kopfes durchdringen. Wende: Ellbogen dürfen beim letzten Armzug vor der Wende die Wasseroberfläche durchbrechen. Es muss mit beiden Händen gleichzeitig die Wand berührt werden. Ein einziger Delfinbeinschlag ist erlaubt. Anschlag: Ist nur gültig, wenn mit beiden Händen gleichzeitig an die Wand angeschlagen wird.

Schmetterling

Start: Es ist erlaubt mehrere Beinschläge zu machen, aber nur ein Armzug unter Wasser beim Start durchzuführen. Strecke: Körper muss nach erstem Armzug in Bauchlage sein. Rückenlage ist nicht erlaubt. Beide Arme müssen gleichzeitig über Wasser nach vorne und unter Wasser nach hinten bewegt werden. Beine müssen ebenfalls gleichzeitig auf- und abwärts bewegt werden. Wende: Es ist erlaubt mehrere Beinschläge zu machen, aber nur ein Armzug. Muss mit beiden Händen gleichzeitig erfolgen. Anschlag: Mit beiden Händen gleichzeitig und in Brustlage.

Allgemein

Start: Bei allen Stilen findet der Start durch Sprung ins Wasser statt, nur beim Rückenschwimmen erfolgt der Start im Wasser. Mehrere kurze Pfiffe bedeuten, sich startbereit zu machen. Langer Pfiff auf den Startblock oder ins Wasser. „Auf die Plätze“ Startposition wird eingenommen. Kurzer Pfiff ist das Startsignal. Nach dem Start ist eine Tauchphase von bis zu 15m erlaubt, genau dann muss der Kopf die Wasseroberfläche durchbrechen. Wende: Es ist erlaubt bis zu 15m zu tauchen. Aber bei 15m muss der Kopf die Wasseroberfläche durchbrechen.

(Vgl. Wettkampfbestimmungen des DSV)

verfasst von Pia Sattler

Fragen zur Wiederholung

1.Wie ist die Abfolge der Schwimmstile beim Lagenschwimmen ?
2. Wie Lange darf die Tauchphase nach einer Wende höchstens sein?
3. Wie ist der Statische Auftrieb definiert?

Abbildungsverzeichnis

Literatur



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Kategorie Sattler Teichmann Weber Anmerkungen
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biomechanik/projekte/ss2014/kraefte_beim_laufen.txt · Zuletzt geändert: 17.04.2015 10:03 von Dario Tokur
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