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biomechanik:projekte:ss2016:wpg1607

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biomechanik:projekte:ss2016:wpg1607 [02.07.2016 16:43] – [Wie der Frosch schneller schwimmen kann] Nicobiomechanik:projekte:ss2016:wpg1607 [28.11.2022 00:58] (aktuell) – Externe Bearbeitung 127.0.0.1
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 ====== WPG1607 Tiere als Vorbilder für Sportarten ====== ====== WPG1607 Tiere als Vorbilder für Sportarten ======
  
-^                      |                                                         | 
 ^ Veranstaltung        | Seminar Biomechanik (Justus-Liebig-Universität Gießen)  | ^ Veranstaltung        | Seminar Biomechanik (Justus-Liebig-Universität Gießen)  |
 ^ Autoren              | Franzi, Jelena, Lisa, Nico                              | ^ Autoren              | Franzi, Jelena, Lisa, Nico                              |
 ^ Bearbeitungsdauer    | 60 Minuten                                              | ^ Bearbeitungsdauer    | 60 Minuten                                              |
 ^ Präsentationstermin  | 11.07.2016                                              | ^ Präsentationstermin  | 11.07.2016                                              |
-^ Zuletzt geändert     | 22.06.2016                                              | +^ Zuletzt geändert     | 8.07.2016                                               |
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-Achtung: Dieses Wiki befindet sich noch in der Bearbeitung! Es ist noch nicht fertig gestellt! +
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-Hier findet ihr **Hilfestellungen beim Formatieren** des Wikis: [[:benutzung|HowTo - Wiki-Format]] \\ +
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 Bei dem Take-off wird die Coxa relativ zum Thorax nach dorsal rotiert, der Trochanter wird rapide fast maximal abgesenkt und die Energie im Resilin wird durch das Lösen der Kontrakturen frei. Bei dem Take-off wird die Coxa relativ zum Thorax nach dorsal rotiert, der Trochanter wird rapide fast maximal abgesenkt und die Energie im Resilin wird durch das Lösen der Kontrakturen frei.
-Die Tibia wird um 130° extendiert und ist mit dem Tarsus die einzige Unterstützungsfläche, die der Floh noch hat.+Der Winkel zwischen Tibia und Femur ist 130°, das Gelenk also extendiert und ist mit dem Tarsus die einzige Unterstützungsfläche, die der Floh noch hat.
 Nach dem Absprung bleiben die Beine in der Streckung und “hängen” unter dem Hauptcorpus. Nach dem Absprung bleiben die Beine in der Streckung und “hängen” unter dem Hauptcorpus.
  
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 In diesem Abschnitt des Wikis soll nun ein Vergleich zwischen dem Squat Jump des Menschen und dem Flohsprung gezogen werden. In diesem Abschnitt des Wikis soll nun ein Vergleich zwischen dem Squat Jump des Menschen und dem Flohsprung gezogen werden.
-Wie bereits in dem ersten Abschnitt erwähnt, kann der Squat Jump in seine 3 Phase eingeteilt werden. In der ersten Phase, der konzentrischen Kraftentwicklung, laufen einige Mechanismen ab, die der Kauerphase des Flohes ähneln. Der Floh schiebt seinen Femur parallel zur Coxa um Spannung aufzubauen, genau wie der Mensch. Es scheint sich also über die Jahrhunderte hinweg als effizient erwiesen zu haben, aus einer möglichst niedrigen Position nach oben zu springen. Es liegt nahe, dass diese Tatsache der Theorie des Feder-Masse-Modells zugrunde liegt (vergleiche hierzu [[biomechanik:modellierung:lm1:eval_lm01|LM1 -Laufmodelle]]). Hierbei handelt es sich darum, dass durch die konzentrische Phase potentielle Energie eingespeichert wird und bei der Exzentrik zur maximalen Kraftentfaltung beiträgt. Es scheint eine Analogie dieser Theorie in der Mensch und in der Tierwelt zu bestehen.+Wie bereits in dem ersten Abschnitt erwähnt, kann der Squat Jump in seine 3 Phase eingeteilt werden. In der ersten Phase, der konzentrischen Kraftentwicklung, laufen einige Mechanismen ab, die der Kauerphase des Flohes ähneln. Der Floh schiebt seinen Femur parallel zur Coxa um Spannung aufzubauen, genau wie der Mensch. Es scheint sich also über die Jahrhunderte hinweg als effizient erwiesen zu haben, aus einer möglichst niedrigen Position nach oben zu springen. Es liegt nahe, dass diese Tatsache der Theorie des Feder-Masse-Modells zugrunde liegt (vergleiche hierzu [[biomechanik:modellierung:lm1|LM1 -Laufmodelle]]). 
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 +Wenn man nun einen Bezug zwischen dem Feder-Masse-Modell und dem Sprung herleiten möchte, kann man die konzentrische Phase des Sprungs als Kompression der Feder sowie die exzentrische Phase des Sprungs als Dekompression der Feder bezeichnen. 
 +Analog kann dann erörtert werden, dass durch die konzentrische Phase des Sprungs (Kompression der Feder) potentielle Energie eingespeichert wird und bei der Exzentrik (Dekompression der Feder) zur maximalen Kraftentfaltung beiträgt. 
 +Es scheint eine Analogie dieser Theorie in der Mensch und in der Tierwelt zu bestehen.
  
 Um die Möglichkeit zu haben, sich möglichst lange und somit möglichst effektiv vom Boden abzudrücken, drücken wir Menschen uns mit den Fußspitzen ab. Da der Floh eine andere Beinanatomie hat, ist der Vorgang zwar nicht analog, aber nach dem gleichen Prinzip geschaltet. Sein hinterstes Beinpaar setz so auf dem Boden auf, dass das was bei uns das Sprunggelenk wäre, ventral ist und der Fuß nach dorsal ausläuft. Sein Fuß ist quasi um 180° gedreht im Vergleich zum menschlichen Fuß. Aber auch hier lässt sich vermerken, dass der Floh sich möglichst lange vom Boden abdrückt. Um die Möglichkeit zu haben, sich möglichst lange und somit möglichst effektiv vom Boden abzudrücken, drücken wir Menschen uns mit den Fußspitzen ab. Da der Floh eine andere Beinanatomie hat, ist der Vorgang zwar nicht analog, aber nach dem gleichen Prinzip geschaltet. Sein hinterstes Beinpaar setz so auf dem Boden auf, dass das was bei uns das Sprunggelenk wäre, ventral ist und der Fuß nach dorsal ausläuft. Sein Fuß ist quasi um 180° gedreht im Vergleich zum menschlichen Fuß. Aber auch hier lässt sich vermerken, dass der Floh sich möglichst lange vom Boden abdrückt.
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 [Verfasst von Lisa & Franziska] [Verfasst von Lisa & Franziska]
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 ==== Brustschwimmen ==== ==== Brustschwimmen ====
  
-{{:biomechanik:projekte:ss2016:swimming.breaststroke.arp.750pix.jpg?direct&200|}}  +[{{:biomechanik:projekte:ss2016:swimming.breaststroke.arp.750pix.jpg?direct&200|  
-A breaststroke swimmer, in a hotel swimming pool at Brixham, Devon, England. Taken by Adrian Pingstone in July 2003 ([[https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Swimming.breaststroke.arp.750pix.jpg]]  +A breaststroke swimmer, in a hotel swimming pool at Brixham, Devon, England. Taken by Adrian Pingstone in July 2003 (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Swimming.breaststroke.arp.750pix.jpg) }}] 
  
 Das Brustschwimmen ist eine sehr verbreitete und zudem auch eine der ältesten Schwimmtechniken. Im Sportschwimmen gilt sie als langsamste Art, um sich im Wasser fortzubewegen. Der Antrieb erfolgt durch eine symmetrische, aber phasenverschobene Arm- und Beinaktion. Man unterscheidet zwischen folgenden drei Techniken: Das Brustschwimmen ist eine sehr verbreitete und zudem auch eine der ältesten Schwimmtechniken. Im Sportschwimmen gilt sie als langsamste Art, um sich im Wasser fortzubewegen. Der Antrieb erfolgt durch eine symmetrische, aber phasenverschobene Arm- und Beinaktion. Man unterscheidet zwischen folgenden drei Techniken:
  
-- Undulationstechnik+    * Undulationstechnik
  
-- Überlappungstechnik+    * Überlappungstechnik
  
-- Gleittechnik+    * Gleittechnik
  
 Die Undulationstechnik wird vor allem im Wettkampfschwimmen angewendet und bedient sich einer leicht wellenförmigen Bewegung des Körpers. Die Gleittechnik ist motorisch nicht ganz so anspruchsvoll und findet daher oft im Nachwuchssport Anwendung. Der Körper wird hierbei nicht ganz so weit aus dem Wasser gehoben wie bei der Undulationstechnik und die wellenförmige Bewegung entfällt. Zudem kommt es hier im Gegensatz zum Schwimmen in der Gleittechnik zu keiner Gleitphase. Die Gleittechnik wird vor allem im Freizeit- und Breitensport verwendet. Sie zeichnet sich durch eine wechselnde Antriebsaktion der Arme und Beine aus. Zudem kommt es zu einer Gleitphase, die eine kurze Entspannung nach jedem Zyklus ermöglicht. (Vgl. Ungerechts et al., 2002) Die Undulationstechnik wird vor allem im Wettkampfschwimmen angewendet und bedient sich einer leicht wellenförmigen Bewegung des Körpers. Die Gleittechnik ist motorisch nicht ganz so anspruchsvoll und findet daher oft im Nachwuchssport Anwendung. Der Körper wird hierbei nicht ganz so weit aus dem Wasser gehoben wie bei der Undulationstechnik und die wellenförmige Bewegung entfällt. Zudem kommt es hier im Gegensatz zum Schwimmen in der Gleittechnik zu keiner Gleitphase. Die Gleittechnik wird vor allem im Freizeit- und Breitensport verwendet. Sie zeichnet sich durch eine wechselnde Antriebsaktion der Arme und Beine aus. Zudem kommt es zu einer Gleitphase, die eine kurze Entspannung nach jedem Zyklus ermöglicht. (Vgl. Ungerechts et al., 2002)
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 Um den Ablauf besser nachvollziehen zu können, ist hier die Bewegung nochmal visuell veranschaulicht: Um den Ablauf besser nachvollziehen zu können, ist hier die Bewegung nochmal visuell veranschaulicht:
  
- +[{{ http://wiki.ifs-tud.de/_media/biomechanik/projekte/ss2016/breaststroke3.gif?200 | Bewegungsablauf des Brustschwimmens https://de.wikipedia.org/wiki/Brustschwimmen#/media/File:Breaststroke3.gif }}]
-{{http://wiki.ifs-tud.de/_media/biomechanik/projekte/ss2016/breaststroke3.gif?200}}  +
-Bewegungsablauf des Brustschwimmens [[https://de.wikipedia.org/wiki/Brustschwimmen#/media/File:Breaststroke3.gif]]  +
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 [Verfasst von Jelena Müller] [Verfasst von Jelena Müller]
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 === Wie der Frosch schneller schwimmen kann === === Wie der Frosch schneller schwimmen kann ===
  
-Frösche sind ein ideales Model um die Grenzen des Muskel-angetriebenen Schwimmens zu untersuchen. Wenn ein Frosch schneller schwimmen will, müsste dieser seine Muskeln schneller verkürzen. Wenn jedoch die Muskeln schneller verkürzt werden, dann fällt die Maximalkraft. Außerdem steigt der Wasserwiderstand mit Zunahme der Geschwindigkeit. Was das genau bedeutet und wie es demnach möglich ist, dass Frösche dennoch schneller schwimmen können, wird im Folgenden erläutert.+Frösche sind ein ideales Model um die Grenzen des Muskel-angetriebenen Schwimmens zu untersuchen. Wenn ein Frosch schneller schwimmen will, müsste dieser seine Muskeln schneller verkürzen. Wenn jedoch die Muskeln schneller verkürzt werden, dann fällt die Maximalkraft. Außerdem steigt der Wasserwiderstand mit Zunahme der Geschwindigkeit. Was das genau bedeutet und wie es möglich ist, dass Frösche dennoch schneller schwimmen können, wird im Folgenden erläutert.
  
 ** Grenzen einer schnelleren Fortbewegung im Wasser ** ** Grenzen einer schnelleren Fortbewegung im Wasser **
  
-Schauen wir uns zunächst die Abbildung Frosch-1 an. Die Kraft-Geschwindigkeits-Kurve ("Muskel F-V Kurve") (siehe auch Wikieintrag: [[glossar:kraft-geschwindigkeits-verhaeltnis|]]) zeigt, dass bei geringer Geschwindigkeit der Muskelkontraktion ($V_{Muskelkontraktion}$) hohe Maximalkräfte vom Muskel erzeugt werden können. Nehmen die Muskelkontraktionen in der Frequenz zu, so fällt die nutzbare Maximalkraft ("Muskel F-V Kurve") monoton bis auf 0 ab. Die Kurve zeigt uns demnach das Maximum der Kraft, welche verfügbar ist. Je schneller der Frosch seine Muskeln kontrahiert, desto ineffektiver ist sein schwimmender Vorwärtsantrieb.+Schauen wir uns zunächst die Abbildung Frosch-1 an. Die Kraft-Geschwindigkeits-Kurve ("Muskel F-V Kurve") (siehe auch Wikieintrag: [[glossar:kraft-geschwindigkeits-verhaeltnis|]]) zeigt, dass bei geringer Geschwindigkeit der Muskelkontraktion ($V_{Muskelkontraktion}$) hohe Maximalkräfte vom Muskel erzeugt werden können. Nehmen die Muskelkontraktionen in der Frequenz zu, so fällt die nutzbare Maximalkraft ("Muskel F-V Kurve") monoton bis auf 0 ab. Die Kurve zeigt uns demnach das Maximum der Kraft, welche verfügbar ist. Je schneller der Frosch seine Muskeln kontrahiert, desto ineffizienter ist sein schwimmender Vorwärtsantrieb.
  
 Darüber hinaus wird der Muskelarbeitsbereich durch den Wasserwiderstand einschränkt. In der Flüssigkeitsdynamik (siehe Wikieintrag: [[glossar:stroemungsdynamik|]]) wird beschrieben, dass der Wasserwiderstand direkt proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit ist (F~v²) (siehe Abb. Frosch-1: "Strömungswiderstand - V Kurve“). Das heißt sein Wirkbereich liegt oberhalb der letzteren Kurve und unterhalb von der "Muskel F-V Kurve". Einfacher ausgedrückt, damit der Frosch im Wasser (schneller) schwimmen kann, muss dieser den Wasserwiderstand überwinden. Darüber hinaus wird der Muskelarbeitsbereich durch den Wasserwiderstand einschränkt. In der Flüssigkeitsdynamik (siehe Wikieintrag: [[glossar:stroemungsdynamik|]]) wird beschrieben, dass der Wasserwiderstand direkt proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit ist (F~v²) (siehe Abb. Frosch-1: "Strömungswiderstand - V Kurve“). Das heißt sein Wirkbereich liegt oberhalb der letzteren Kurve und unterhalb von der "Muskel F-V Kurve". Einfacher ausgedrückt, damit der Frosch im Wasser (schneller) schwimmen kann, muss dieser den Wasserwiderstand überwinden.
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 Weiterhin ist in der Abbildung die Überschneidung der beiden Funktionen zu sehen. Sie zeigt die maximal mögliche Geschwindigkeit ($V_{max; morph}$) bedingt durch den Bau des Frosches an. Weiterhin ist in der Abbildung die Überschneidung der beiden Funktionen zu sehen. Sie zeigt die maximal mögliche Geschwindigkeit ($V_{max; morph}$) bedingt durch den Bau des Frosches an.
  
-[{{ :biomechanik:projekte:ss2016:frosch-1.png? |Abb.: Frosch-1: (Abbildung modifiziert nach Richards(2013)): Das Dilemma des Frosches beim schwimmen: Einerseits, je höher die Kontraktionsgeschwindigkeit des Muskels, desto geringer ist die Maximalkraft. Andererseits, je schneller sich der Frosch im Wasser fortbewegen will, desto größer wird der Wasserwiderstand. Somit kann Bewegung nur im schraffierten Bereich „stattfinden“.}}]+[{{ :biomechanik:projekte:ss2016:frosch-1.png? |Abb.: Frosch-1: (Abbildung modifiziert nach Richards(2013)): Das Dilemma des Frosches beim schwimmen: Einerseits, je höher die Kontraktionsgeschwindigkeit des Muskels, desto geringer ist die Maximalkraft. Andererseits, je schneller sich der Frosch im Wasser fortbewegen will, desto größer wird der Wasserwiderstand. Somit kann Bewegung nur im grau eingefärbten Bereich „stattfinden“.}}]
  
 ** Möglichkeiten des Froschs um schneller zu schwimmen ** ** Möglichkeiten des Froschs um schneller zu schwimmen **
  
-Um schneller zu schwimmen müsste eine der beiden Kurven in der Abbildung „angehoben“ werden. Erste Variante, die Kraft-Geschwindigkeits-Kurve könnte „angehoben“ werden (Abb. Frosch-1: Verschiebung von der Strich-Strich-Linie zur schwarzen Linie), indem der Frosch einen neuen Muskel erhält, der mehr Kraft erzeugen kann. Diese naturgegebene physiologische Grenze kann der Frosch nicht ändern, außer er wechselt seinen Körper mit einem Frosch mit größeren Muskeln.+Um schneller zu schwimmen müsste eine der beiden Kurven in der Abbildung „angehoben“ werden. Erste Variante, die Kraft-Geschwindigkeits-Kurve könnte „angehoben“ werden (Abb. Frosch-1: Verschiebung von der Strich-Strich-Linie zur schwarzen Linie), indem der Frosch einen neuen Muskel erhält, der mehr Kraft erzeugen kann. Diese naturgegebene physiologische Grenze kann der Frosch nicht ändern, außer er tauscht seinen Körper mit dem eines Froschs mit größeren Muskeln.
  
 [{{ :biomechanik:projekte:ss2016:frosch-2.png?nolink |Abb. Frosch-2: (Abbildung modifiziert nach Richards(2013)): Die Verschiebung von der gestrichelten blauen Linie zur dicken blauen Linie zeigt die Vergrößerung der Fläche des Antriebes der Füße. Die hellgrauen Linien (GR=5 bis GR=17) zeigen den Wechsel in einen höheren Gang (d.h.: besseres Umsetzungsverhältnis der Hebelkraft der Beine durch Änderung der Gelenkswinkel). Die roten Kreise stellen die jeweilige maximal mögliche Geschwindigkeit dar. }}] [{{ :biomechanik:projekte:ss2016:frosch-2.png?nolink |Abb. Frosch-2: (Abbildung modifiziert nach Richards(2013)): Die Verschiebung von der gestrichelten blauen Linie zur dicken blauen Linie zeigt die Vergrößerung der Fläche des Antriebes der Füße. Die hellgrauen Linien (GR=5 bis GR=17) zeigen den Wechsel in einen höheren Gang (d.h.: besseres Umsetzungsverhältnis der Hebelkraft der Beine durch Änderung der Gelenkswinkel). Die roten Kreise stellen die jeweilige maximal mögliche Geschwindigkeit dar. }}]
  
-Zweite Variante, der Frosch ändert seine Morphologie, also seine Anatomie, um die Kraft besser auf seine Umgebung zu übertragen. Dazu hat er zwei Möglichkeiten. Einerseits kann er die Oberfläche seiner Füße vergrößern (siehe Abbildung Frosch-3 (a)) und somit die Kraft effektiver auf das Wasser übertragen oder andererseits schaltet er wie ein Auto in den nächsthöheren Gang und schwimmt somit schneller. In der Abbildung "Frosch-2" (<html><a href="http://rsif.royalsocietypublishing.org/content/10/84/20130236#F2" target="_blank">Figure 2</a></html>) sehen wir, wie sich dann die Funktionskurve verändert und der Schnittpunkt (welcher $V_{max;morph}$ darstellt) nach links wandert.+Zweite Variante, der Frosch ändert seine Morphologie, also seine Anatomie, um die Kraft besser auf seine Umgebung zu übertragen. Dazu hat er zwei Möglichkeiten. Einerseits kann er die Oberfläche seiner Füße vergrößern (siehe Abbildung Frosch-3 (a-c) (hellblaue Fläche)) und somit die Kraft effizienter auf das Wasser übertragen oder andererseits schaltet er wie ein Auto in den nächsthöheren Gang und schwimmt somit schneller. In der Abbildung "Frosch-2" sehen wir, wie sich dann die Funktionskurve verändert und der Schnittpunkt (welcher $V_{max;morph}$ darstellt) nach links wandert.
  
 ** Gänge beim Frosch ** ** Gänge beim Frosch **
  
-In der Abbildung Frosch-3 (a) und (b) sehen wir, wie der Muskel plantaris longus den Winkel $\theta$ verändern kann. Diese Veränderung der Hebelverhältnisse R/r stellt einen Wechsel in einen anderen Gang dar mit welchem sich der Frosch schneller (bzw. langsamer) fortbewegen kann (Gang-Verhältnis = R/r).+In der Abbildung Frosch-3 (a) und (b) sehen wir, wie der Muskel plantaris longus den Winkel $\theta$ verändern kann. Diese Veränderung der Hebelverhältnisse R/r stellt einen Wechsel in einen anderen Gang dar mit welchem sich der Frosch schneller (bzw. langsamer) fortbewegen kann (Gang-Verhältnis = R/r). Außerdem könnte der Muskel (rot) durch eine größere Füße (hellblau) mehr Kraft auf das Wasser übertragen.
  
  
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 ** Erklärungen des Frosch-basierten Muskel-Modelles ** ** Erklärungen des Frosch-basierten Muskel-Modelles **
  
-Das Modell kann die Performance ($V_{max}$) beim Schwimmen erklären in Abhängigkeit von der Morphologie (Gänge, Größe der Füße) und Physiologie des Muskels (Durchmesser und somit $V_{max}$, $F_{max}$). Wichtig ist demnach, dass auf die Morphologie des Körpers und die Muskeleigenschaften geschaut werden muss, um Vorhersagen für die Maximal Geschwindigkeit zu machen. Die Studie zeigt auch, dass es nicht eine einzige optimale Morphologie gibt um sich fortzubewegen. Deshalb kann dieses Modell eventuell genutzt werden um unter evolutionären Gesichtspunkten zu erklären warum einige Frösche größere Füße, ein anderes Kraft-Umsetzungsverhältnis in den Beinen oder andere kräftigere Muskeln haben.+Das Modell kann die Performance ($V_{max}$) verschiedener Frösche beim Schwimmen erklären in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Morphologie (Gänge, Größe der Füße) und ihrer Physiologie der Muskeln (Durchmesser und somit $V_{max}$, $F_{max}$). Wichtig ist demnach, dass auf die Morphologie des Körpers und die Muskeleigenschaften geschaut werden muss, um Vorhersagen für die Maximal Geschwindigkeit zu machen. Die Studie zeigt auch, dass es nicht eine einzige optimale Morphologie gibt um sich fortzubewegen. Deshalb kann dieses Modell eventuell genutzt werden um unter evolutionären Gesichtspunkten zu erklären warum einige Frösche größere Füße, ein anderes Kraft-Umsetzungsverhältnis in den Beinen oder andere kräftigere Muskeln haben.
  
 [Verfasst von Nico] [Verfasst von Nico]
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 === Wann der Frosch mit einer ungleichmäßigen Beinbewegung schwimmt === === Wann der Frosch mit einer ungleichmäßigen Beinbewegung schwimmt ===
  
-Wenn eine Gangart zu energie-intensiv wird, dann wechseln Tiere meistens ihre Gangart in eine weniger energie-intensive. Wenn wir zum Beispiel beim laufen immer langsamer werden, beginnen wir ab einem bestimmten Punkt mit dem Gehen. Genauso verhält es sich im Tierreich. Oben im Text haben war zu sehen, dass der Frosch auch verschiedene Gänge hat. Dies bezog sich auf phasengleichförmige synchrone Beinbewegungen.+Wenn eine Gangart zu energie-intensiv wird, dann wechseln Tiere meistens ihre Gangart in eine weniger energie-intensive. Wenn wir zum Beispiel beim Laufen immer langsamer werden, beginnen wir ab einem bestimmten Punkt mit dem Gehen. Genauso verhält es sich im Tierreich. Oben im Text war zu sehen, dass der Frosch auch verschiedene Gänge hat. Dies bezog sich auf phasengleichförmige synchrone Beinbewegungen.
  
-Daneben gibt es noch eine andere Technik für die langsame Vorwärtsbewegung, die „phasenverschobene“ Beinbewegung. Hierbei bewegen sich die Beine nicht synchron, also asynchron (siehe Video: "Frosch schwimmt phasenverschoben"). Zunächst wurde davon ausgegangen, dass die phasenverschobene Beinbewegung nur selten und für Richtungsänderung benutzt wird. Wissenschaftler (S. Nauwelaerts und P. Aerts) haben beobachtet, dass diese Art der Fortbewegung sehr oft  genutzt wird. Außerdem haben sie berechnet, dass bei gleicher Geschwindigkeit, die phasenverschobene Beinbewegung weniger Energie erfordert, als die Gleichphasige. Sie erklären das wie folgt: während des phasenverschobenen Schwimmens variiert die Geschwindigkeit des Frosches weniger, weil sich das linke und rechte Bein abwechseln um Vorwärtsantrieb zu erzeugen. Wie bereits erwähnt, gilt für den Wasserwiderstand:  F~v². Somit erhöhen stärkere Geschwindigkeitsänderungen den mittleren Wasserwiderstand. +Daneben gibt es noch eine andere Technik für die langsame Vorwärtsbewegung, die „phasenverschobene“ Beinbewegung. Hierbei bewegen sich die Beine nicht synchron, also asynchron (siehe Video: "Frosch schwimmt phasenverschoben"). Zunächst wurde davon ausgegangen, dass die phasenverschobene Beinbewegung nur selten und für Richtungsänderung benutzt wird. Wissenschaftler (S. Nauwelaerts und P. Aerts) haben beobachtet, dass diese Art der Fortbewegung sehr oft  genutzt wird. Außerdem haben sie berechnet, dass bei gleicher Geschwindigkeit, die phasenverschobene Beinbewegung weniger Energie erfordert, als die gleichphasige. Sie erklären das wie folgt: Während des phasenverschobenen Schwimmens variiert die Geschwindigkeit des Frosches weniger, weil sich das linke und rechte Bein abwechseln um Vorwärtsantrieb zu erzeugen. Wie bereits erwähnt, gilt für den Wasserwiderstand:  F~v². Somit erhöhen stärkere Geschwindigkeitsänderungen den mittleren Wasserwiderstand. 
  
 ** Frosch schwimmt phasenverschoben ** ** Frosch schwimmt phasenverschoben **
-{{ youtube>large:HxyNdRbBuVs| Frosch schwimmt phasenverschoben }}+{{ youtube>HxyNdRbBuVs?large| Frosch schwimmt phasenverschoben }}
 [[  https://www.youtube.com/watch?v=HxyNdRbBuVs| Link zu youtube: Frosch schwimmt phasenverschoben ]] [[  https://www.youtube.com/watch?v=HxyNdRbBuVs| Link zu youtube: Frosch schwimmt phasenverschoben ]]
  
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 Betrachten wir bei beiden das Brustschwimmen, so können beide durch eine Veränderung ihrer Koordination und/ oder zeitliche Abfolge sowie Stellung der Gliedmaßen die Technik variieren. Im Gegensatz zum Menschen bewegt der Frosch seine Beine auch phasenverschoben beim schwimmen, also nicht gleichzeitig synchron. Der Frosch benutzt diese Bewegungstechnik auch um die Richtung zu wechseln, während der Mensch eher die Arme dazu nutzt. Betrachten wir bei beiden das Brustschwimmen, so können beide durch eine Veränderung ihrer Koordination und/ oder zeitliche Abfolge sowie Stellung der Gliedmaßen die Technik variieren. Im Gegensatz zum Menschen bewegt der Frosch seine Beine auch phasenverschoben beim schwimmen, also nicht gleichzeitig synchron. Der Frosch benutzt diese Bewegungstechnik auch um die Richtung zu wechseln, während der Mensch eher die Arme dazu nutzt.
  
-Außerdem ist der Frosch in der Lage aufgrund seiner anatomischen Besonderheiten innerhalb seiner Brustschwimmtechnik zu variieren. Der Frosch macht sich seine Anatomie zunutze, indem er die Fläche seiner Hände aber vor allem seiner Füße durch seine Schwimmhäute variieren kann und durch verschiedene Beingelenkstellungen, den Gängen, die Kraftübertragung auf das Wasser beeinflussen kann. Im Gegensatz dazu kann der Mensch auch mit technischen Hilfsmitteln seine "Anatomie" beeinflussen indem er Hand- oder Fußflossen benutzt oder einen Schwimmanzug anzieht um den Reibungswiderstand zu verringern (siehe Wiki zum Thema [[biomechanik:dynamik:dyn06| Reibung]])+Außerdem ist der Frosch in der Lage aufgrund seiner anatomischen Besonderheiten innerhalb seiner Brustschwimmtechnik zu variieren. Der Frosch macht sich seine Anatomie zunutze, indem er die Fläche seiner Hände, aber vor allem seiner Füße, durch seine Schwimmhäute variieren kann und durch verschiedene Beingelenkstellungen, den Gängen, die Kraftübertragung auf das Wasser beeinflussen, kann. Im Gegensatz dazu kann der Mensch auch mit technischen Hilfsmitteln seine "Anatomie" beeinflussen indem er Hand- oder Fußflossen benutzt oder einen Schwimmanzug anzieht um den Reibungswiderstand zu verringern (siehe Wiki zum Thema [[biomechanik:dynamik:dyn06| Reibung]])
  
-Ein technischer Unterschied zwischen Frosch und Mensch ist, dass der Frosch die Kraft für die Fortbewegung fast ausschließlich nur aus den Beinen gewinnt und der Mensch mehr Arme als Beine nutzt.+Ein technischer Unterschied zwischen Frosch und Mensch ist, dass der Frosch die Kraft für die Fortbewegung fast ausschließlich nur aus den Beinen gewinnt und der Mensch die Arme mehr als die Beine nutzt.
  
 Wie bereits erwähnt, spielt beim Menschen das Sportschwimmen eine große Rolle. Hier ist das Ziel eine relativ kurze Strecke möglichst schnell zu überwinden. Die schnellsten Zeiten werden dabei im Delfin- und Kraulstil erzielt. Das Brustschwimmen gilt als eher langsame Art der Fortbewegung im Wasser. Daher vermuten wir, dass dieser Stil besonders für längere Strecken gut geeignet ist. Hier könnte sich eine weitere Parallele zum Frosch auftun. Dieser schwimmt möglicherweise im Bruststil, da er nicht unbedingt schnell sein muss, sondern eine für ihn weite Distanz überwinden muss und dies durch den Bruststil am ökonomischsten ausführen kann. Wie bereits erwähnt, spielt beim Menschen das Sportschwimmen eine große Rolle. Hier ist das Ziel eine relativ kurze Strecke möglichst schnell zu überwinden. Die schnellsten Zeiten werden dabei im Delfin- und Kraulstil erzielt. Das Brustschwimmen gilt als eher langsame Art der Fortbewegung im Wasser. Daher vermuten wir, dass dieser Stil besonders für längere Strecken gut geeignet ist. Hier könnte sich eine weitere Parallele zum Frosch auftun. Dieser schwimmt möglicherweise im Bruststil, da er nicht unbedingt schnell sein muss, sondern eine für ihn weite Distanz überwinden muss und dies durch den Bruststil am ökonomischsten ausführen kann.
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 +^ Summe             | 13/15 Pkt  | 86,7 %                                                                                                                                   | 
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biomechanik/projekte/ss2016/wpg1607.1467470602.txt.gz · Zuletzt geändert: 28.11.2022 00:49 (Externe Bearbeitung)

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