WP1214 Frisbee-Wurf

WP 1214 - Frisbee
Veranstaltung PS Biomechanik WiSe 12/13
Autor Marcus Seitel, Stefan Seitel, Valentin Glasner
Voraussetzung Grundlagenwikis
Bearbeitungsdauer ca. 30 min
Zitationsrichtlinien nicht vollständig erfüllt

Einleitung



Als kleines Kind hat wohl jeder schon mal einen Frisbee in der Hand gehabt und versucht es wie einen Ball zu werfen. Man hat natürlich werfen wollen wie die Großen. Doch wieso funktioniert das nicht so einfach wie beim Ballwurf? Und wie wirft man das scheibenartige Wurfgerät überhaupt richtig? Wir haben in den Grundlagenwikis den schrägen Wurf kennengelernt und auch, wie beispielsweise ein Speer oder ein Diskus bei unterschiedlichen Windbedingungen reagieren.

In unserem Wiki wollen wir euch zeigen wie der Frisbee durch äußere Einflüsse (z.B. Wind) sein Verhalten in der Luft verändert. Warum bleibt der Frisbee trotz seines leichten Gewichtes stabil. Welche Einflussgrößen wirken auf die Scheibe und wieso kann sie überhaupt schweben?



                                                                     Verfasst von Marcus Seitel

Einführendes Beispiel





Im Video fällt auf, dass das Frisbee trotz leichter Windbewegung stabil bleibt. Die Erklärung dieses Phänomens werden wir versuchen euch in unserem Wiki näher bringen. Zunächst möchten wir aber auf die Einflussgrößen im Allgemeinen zu sprechen kommen.





                                                                     Verfasst von Marcus Seitel

Einflussgrößen



Wie auch beim Bumerang greifen mehrere Einflussgrößen die Frisbee an. Wie beim Handball oder Volleyball sollte man wissen wie sich die Frisbee während dem Flug verhält. Und durch ihre aerodynamischen Eigenschaften es eine sehr große Anzahl an Variationen von Würfen gibt (vgl. Napieralski 1994, 62). Wenn man sich mit den Flugeigenschaften auseinander setzt kann man sogar eine Flughyperbel berechnen sowie man es beim Kugelstoßen kann.

Das Wissen über die Flugeigenschaften der Scheibe ist also sehr entscheidend um den Erwerb der richtigen Abwurftechnik. Klar ist auch, das die Flugeinschaften sich unterscheiden wie z.B. von einem Federball oder einer Kugel vom Kugelstoßen(vgl. Pesch 1999, 20).

Die Form und das Gewicht spielen dabei eine sehr große Rolle. Heutzutage gibt es jede Menge Formen von Frisbees mit verschiedenen Qualitäten und Konsistenzen. Ein leichter Gegenstand hat andere Flugeigenschaften wie ein schwerer. Hier ein Vergleich mit der Kugel und einer Feder. Was ist wohl schwieriger zu werfen und was wird wohl weiter kommen? Auf die Form kommen wir nach den Einflussgrößen zurück.

Nachdem der Werfer die Scheibe mit der richtigen Abwurftechnik also los lässt, liegt alles in physikalischer Natur wie die Flugbahn sein wird. Hier kommen die Einflussgrößen oder auch biomechanische Zielgrößen der Bewegung ins Spiel.



Biomechanische Zielgrößen der Bewegung

1. Abwurfgeschwindigkeit

2. Rotationsgeschwindigkeit

3. Abwurfwinkel

4. Anstellwinkel

5. Neigung



                                                      Verfasst von Marcus Seitel und Stefan Seitel

Abwurfgeschwindigkeit



Die Abwurfgeschwindigkeit (Translation) entscheidet natürlich wie lange, wie schnell und wie hoch das Frisbee fliegt. Anders als bei der Rotation kann es hier zu einem Überschuss kommen. Gibt man der Frisbee zu viel Abwurfgeschwindigkeit mit mangelnder Rotation,verliert das Frisbee ihre Stabilität. Beispiel hier das kleine Kind. Er/Sie wirft es wie ein Ball. Translation ist vorhand aber wohl kaum Rotation.

Unter den Wurfarten findet ihr das entsprechende Video wie man die Frisbee richtig beschleunigt. Abwurfgeschwindigkeit, Neigung und Abwurfwinkel müssen miteinander abgestimmt werden, sodass das Frisbee am richtigen Ziel ankommt.

Rotationsgeschwindigkeit



Die Rotationsgeschwindigkeit auch Spin genannt entsteht durch das „Schnicken“ des Handgelenks. Hier kann es nicht zu einem Überschuss an „Spin“ kommen. Denn je größer der Spin, desto stabiler ist das Frisbee im Flug. Mehr dazu im nächsten Abschnitt oder unter DYN4

Also herrscht zwischen Translationlation und Rotation ein ungleiches Verhältnis(vgl. Napieralsky 1994, 64) Das Verhältnis muss vor allem bei langen Würfen stimmen. Dort muss eine hohe Translation und eine noch relativ höhere Rotation bestehen.

Abwurfwinkel



Der Abwurfwinkel auch Horizontalwinkel bestimmt die Wurfhöhe und die Wurfweite des Frisbees. Im Achsensystem mit Winkel „α“ beschrieben. Für den geeigneten Winkel für jeden Wurf ist das reine Übungssache doch für einen „mittleren“ Wurf ist der optimale Horizontalwinkel bei 30°(Bartel 1991, 66). Wenn man die vordere Kante leicht nach vorne neigt erhält man eine relativ flache Flugbahn mit hoher Gewschindigkeit.

Anstellwinkel



Der Anstellwinkel ist sehr umstritten. Gemeint ist damit die Drehung um die Z-Achse. Wie eben erwähnt kann man mit dem bestimmten Winkel die Flugbahn flach halten, doch es besteht auch die Gefahr nicht genügend Auftrieb zu erlangen. Im Allgemeinen sagt man das Frisbee ist flach zu halten(vgl. Pesch 99). Wählt man den Winkel zu hoch kann es sogar dazu kommen, dass der Frisbee hinter der Abwurfstelle landet.

Neigung



Die Neigung beschreibt wie man den Frisbee beim Abwurf los lässt. Schön zu sehen ist dies am Achsensystem. Die Neigung beschreibt die Drehung der Scheibe um die Flugachse. Je höher die Neigung, desto größer driftet die Scheibe in eine Kurve(vgl. Baumback 2010). Überwiegend sieht man bei Rechtshändern eine Rechtskurve und umgekehrt wegen falscher Technik. Darüber mehr im letzten Abschnitt.





                                                                      Verfasst von Marcus Seitel

Stabilität während des Fluges





Vergleichen wir das Flugverhalten bei Wind von einer Frisbee mit einer Kugel und einem Federball, werden wir drei unterschiedliche Reaktionen feststellen.

Der Wind nimmt auf die Kugel Aufgrund ihres hohen Gewichtes keinen Einfluss. Ganz anders bei Federball. Er wird förmlich vom Wind gelenkt. Die Flugrichtung wird durch das niedrige Gewicht des Federballs bestimmt. Außerdem schlingert durch die Luft.

Auch auf die Frisbee hat der Wind deutlichen Einfluss. Er trägt sie mit in seine Richtung. Trotz ihres niedrigen Gewichts aber, ist sie trotzdem in der Lage gegen den Wind geworfen zu werden ohne zurückgeblasen zu werden. Außerdem verliert die Scheibe im Flug nie ihre vorgegebene Lage(vgl. Pesch 99).

Warum ist das so? Entscheidend hierfür ist das Massenträgheitsmoment (I) (siehe DYN4) (zur Erinnerung: ∑mi⋅ri2)

Betrachten wir eine Ultimate Frisbee. Sie wiegt nur 175g und hat ein Volumen von ca.190cm³. Daraus ergibt sich ein Gewicht von 0,9 g/cm. Somit ist diese Scheibe Leichter als Wasser(vgl. Pesch 99). Warum also diese Stabilität im Flug. Entscheidend ist die Gewichtsverteilung in der Frisbee.





Der Querschnitt einer Scheibe verdeutlicht, dass sich der Großteil der Masse im Rand, und damit so weit weg wie möglich vom KSP befindet. Damit hat die Frisbee im Vergleich mit gleich großen und gleich schweren Körpern ein sehr hohes MTM. Das macht die Frisbee, bei genügend Rotation, wiederstandfähiger gegenüber äußeren Kräften wie zum Beispiel den Luftwiederstand (vgl. Pesch 99). Allerdings muss man aber auch verhältnismäßig viel Energie in den Spin (siehe Wurftechniken weiter unten) stecken, damit die Stabilität im Flug erreicht wird







                                                                      Verfasst von Stefan Seitel

Techniken zum Werfen des Frisbees

Grundsätzlich gibt es drei unterschiedliche Standardwurftechniken eines Frisbees, welche auch als wichtigste Wurfarten im Teamspiel Ultimate Frisbee gelten und die wir in unserem Wiki auch erläutern werden. Im Übrigen gibt es natürlich noch zahlreiche andere Wurftechniken und Abwandlungen dieser Drei, die zu erläutern den Rahmen des Wikis allerdings sprengen würden.

Die drei Würfe im Überblick:

1. Backhand (Rückhandwurf)

2. Sidearm (Vorhandwurf)

3. Overhead (Überkopfwurf)

Zum Abschluss jeder Beschreibung der drei Wurfarten habe ich euch ein veranschaulichendes Video der jeweiligen Wurftechnik hochgeladen. Entscheidend bei allen Wurftechniken ist der „Spin“ mit dem man das Frisbee aus dem Handgelenk wegschleudert. Hierbei gilt: Je größer die Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe, desto stabiler ist seine Lage in der Luft.

Der Backhand-Wurf

Der Griff

Bei diesem Wurf liegt der Daumen auf der Oberseite des Frisbees, gleichzeitig klammert man sich mit den anderen Fingern an der Innenseite der Scheibe fest. Alternativ kann man den Zeigefinger auch entlang der Tellerkante ausgestreckt lassen.

Der Wurf

Zunächst einmal sollte sich der Werfer so positionieren, dass seine Füße ungefähr parallel stehen und die Schulter des Wurfarms in Richtung der gewünschten Flugbahn zeigt. Der Arm wird nun in Brusthöhe von hinten nach vorne durchgeschwungen und sollte dabei bis zum Abwurf in einer waagrechten Linie bleiben, damit der Frisbee diese auch in seiner Flugbahn beibehält. In dem Moment in welchem der Werfer den Ellbogen aussstreckt klappt das Handgelenk um, damit das Frisbee den optimalen Drall bekommt. Beim Abwurf macht der Werfer einen leichten Ausfallschritt. Durch ein variieren des Neigungsgrads der Scheibe beim Abwurf, verändert sich die Flugbahn. Dreht man das Frisbee leicht nach oben, beschreibt es eine Kurve nach außen, dreht man ihn nach unten, fliegt es eine Innenkurve.

Backhand-Technik:



Der Sidearm-Wurf

Der Griff

Dieser Griff wird im Allgemeinen auch als Pistolengriff bezeichnet. Mittel- und Zeigefinger sind ausgestreckt und klemmen das Frisbee an der Unterkante fest, während der Daumen wie beim Backhandwurf auf der Oberkante aufliegt. Die anderen beiden Finger sind neben der Scheibe angewinkelt und wirken bei diesem Griff lediglich als stabilisierender Faktor.

Der Wurf

Der Werfer positioniert sich in diesem Fall so, dass er mit dem Gesicht in Wurfrichtung schaut und mit einem leichten, seitlichen Ausfallschritt die Körperachse über den Wurfarm schiebt. Anders als bei der Rückhand lässt er zu, dass die Scheibe nach außen gekippt ist und vollführt, hauptsächlich mit dem Unterarm, eine Bewegung in Hüfthöhe von hinten nach vorne. Das Frisbee findet dann auf seiner Flugbahn in die waagrechte Linie zurück. Wichtiger ist hier (noch mehr als beim Backhand-Wurf) eine impulsive Bewegung aus dem Handgelenk, für den optimalen Vorhandwurf ist ein enormer Spin des Sportgeräts entscheidend.

Sidearm-Technik:



Der Overhead-Wurf

Der Griff

Der Griff ist derselbe wie beim Sidearm, der Daumen zeigt entgegengesetzt der Wurfrichtung (fgl. hinter den Sportler).

Der Wurf

Der Überkopfwurf ist vom Bewegungsablauf vergleichbar mit dem eines Baseballwurfs. Der Werfer führt das Frisbee nach hinten über den Kopf, welcher möglichst parallel zur Scheibe und leicht zur Seite geneigt ist. Der Arm wird nun nach hinten gestreckt, der Unterarm ist angewinkelt und das Handgelenk sollte nach hinten abgeknickt sein, damit das Frisbee senkrecht Richtung Erdboden zeigt. Nun holt der Werfer aus und führt das Frisbee in einer bogenartigen über dem Kopf entlang, um ihm dann über das Handgelenk den entscheidenden Drall für den Flug zu geben und loszulassen. Auch hier ist wieder eine starke Rotation der Scheibe Vorraussetzung, damit sie sich wieder in die waagrechte Flugbahn stabilisieren kann.

Overhead-Technik:



                                                            Verfasst von Valentin Glasner



Eigene Stellungnahme und weiterführende Ideen

Zu Beginn unseres Projekts waren wir optimistisch was unsere Themenwahl sowie deren Ausarbeitung betraf. Die Recherche nach Fachliteratur zu den biomechanischen Aspekten des Frisbeewurfes stellte sich dann jedoch leider als sehr schwierig heraus, sodass Marcus und Stefan zunächst auf einen englischsprachigen Text von Dario zurückgreifen mussten, bis wir ausreichend deutschprachiges Material zur Verfügung hatten.

Die Schwierigkeiten mit der Beschaffung von adäquater Fachliteratur hingen mit Sicherheit auch damit zusammen, dass der Frisbeesport gerade in Bezug auf seine biomechanischen Zusammenhänge noch nicht hinreichend beleuchtet wurde. Unser kleines Wiki sollte in erster Linie dazu dienen, euch ein gewisses Grundverständnis für den Frisbeesport und seine wichtigsten Faktoren zu geben. Zusammenfassend können wir sagen, dass wir ein sehr interessantes Thema gewählt haben, welches durchaus noch Potential zur weiteren Vertiefung mit sich bringt. Sowohl die physikalischen Gegebenheiten beim Frisbeewurf, als auch die verschiedenen Teilsportarten des Frisbeesports bieten zahlreiche Möglichkeiten zur Erweiterung für neue Wikiprojekte.


Weiterführende Links (Letzter Zugriff auf alle Links 28.02.2013)

Teilsportarten im Frisbeesport:

http://de.wikipedia.org/wiki/Discgolf Frisbeegolf (Disc Golf)

http://de.wikipedia.org/wiki/Ultimate Ultimate Frisbee

http://www.frisbeesportverband.de/sportarten/freestyle.html Frisbee-Freestyle

Frisbeesport an unserer TU:

http://www.echo-online.de/region/darmstadt/studienortdarmstadt/technischeuniversitaet/discogolf120503./Fliegende-Scheiben-auf-der-Lichtwiese;art477,2873927 Onlinebericht über Discgolf an der TU-Darmstadt (Leiter: Frank Simon)

http://online-anmeldung.usz.tu-darmstadt.de/sportarten/aktueller_zeitraum/_Ultimate_Frisbee.html Anmeldung für Ultimate Frisbeekurse an der TU-Darmstadt




                                                Verfasst von Valentin Glasner 

Fragen

  1. Was sind die biomechanischen Zielgrößen?
  2. Warum ist das Frisbee während dem Flug stabil?
  3. Welche Arten von Würfen gibt es und was ist zu beachten?


Literatur

Scheruga Peter, „ULTIMATE – Frisbee in der Schule“. http://www.fssport.de/texte/FrisbeeSchule.pdf letzter Zugriff am 28.02.2013

„Flying Angels Bern“, Wurftechniken. http://flyingangels.com/frisbeesport/schulsport/wurftechniken/ letzter Zugriff am 28.02.2013

Diplomarbeit von Robert Pesch 99 http://www.discsport.net/download/Diplomarbeit_Pesch.pdf

„The Aerodynamics of Frisbee Flight“ Kathleen Baumback 2010 http://www.ciim.usf.edu/ujmm/pdf/UJMM_3-1_(19)_Baumback_Kathleen.pdf



Bewertung des Wiki-Moduls

Kategorie Seitel M. Seitel S. Glasner Anmerkungen
Inhalt (max. 10) 7 Pkt 7 Pkt 7 Pkt Verlinkungen zu Grundlagen-Wikis (wünschenswert)
Form (max. 5) 3 Pkt 3 Pkt 3 Pkt diverse Formfehler (vgl. Checkliste), Zitation & Hervorhebung, Bildunterschriften- und quellen (fehlt)
Bonus (max. 2) 1 Pkt 0 Pkt 1 Pkt Mehrarbeit, Videos
Einzelbewertung 11 Pkt 10 Pkt 11 Pkt 15 Punkte = 100%
Gesamtbewertung 32/45 Punkte = 71,1%
biomechanik/projekte/ws2012/frisbee.txt · Zuletzt geändert: 29.11.2014 14:44 von Andre Seyfarth
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