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Herangehensweise biomechanisches Beispiel
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Atlantis27 Offline
Blauschnabel

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Beitrag #1
Herangehensweise biomechanisches Beispiel
Bei einer unserer Klausuren war die Aufgabenstellung, die Absprunggeschwindigkeit eines Skifahrers zu berechnen.

Leider kann ich bei den Angaben auch nur raten, dies wurde mir nicht exakt rückgemeldet. Gegeben sind bei solchen Beispielen zumeist der Reibungskoeffizient, die Hangneigung, der Luftwiderstand, die Geschwindigkeit und das Gewicht des Fahrers.

Zusätzlich wurde skizziert, dass der Skifahrer auf einen Kicka(eine kleine Sprungschanze) hinauffährt(Winkel & Länge der Sprungschanze muss gegeben sein) und die Fragestellung lautete schlußendlich, wie hoch die Absprunggeschwindigkeit am Ende der Schanze ist.

Wie wäre eure Herangehensweise in solch einem Falle?

Vielen Dank für etwaige Rückmeldungen, solche Beispiele wurden mit uns in der Vorlesung leider nie durchgerechnet, verlangt werden sie aber sehr wohl.

PS: bitte Nachsicht, ich bin SpoWi, kein Physiker...
(Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 02.11.2017 11:30 von Atlantis27.)
02.11.2017 11:29
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karlsimon Offline
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Beitrag #2
RE: Herangehensweise biomechanisches Beispiel
Ich denke, da fehlt auch noch der Effekt der Beinstreckung während des Absprungs. Ohne das wäre das ja kein biomechanisches Problem.

Einfacher wird es dadurch freilich nicht.

Am Anfang stünde wohl eine genaue Beschreibung der Sprungschanze : Länge Neigung der Abfährt aber auch die Steigung und Höhe des Kickers (Kicka?)

Eigentlich sollte der gesamte Höhenverlauf (Abfahrt und Kicker) als Funktion definiert sein, wenn man konkret rechnen will.

Das schwierigste wird die Berechnung des Ergebnisses der Beinarbeit beim Absprung. Dazu bräuchte man die Auswertung von Filmmaterial.

Das m.E. sinnvollste wäre eine Analyse des Vorgangs beginnend mit Filmmaterial, das die Geschwindigkeit des Körperschwerpunktes unmittelbar vor und nach dem Absprung zu messen erlaubt und daraus den biomechanischen Beitrag der Beinstreckung zu ermitteln.

Für den physikalischen Teil sollte eine Differentialgleichung für die Beschleunigung des Körperschwerpunktes in Abhängigkeit von Gefälle/Steigung, Luft und Reibungswiderstand, Gewicht aufgestellt und numerisch über den Bahnverlauf integriert werden.

ex uno omnia
06.11.2017 20:05
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Fragezeichen Offline
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Beitrag #3
RE: Herangehensweise biomechanisches Beispiel
Du wirst sicher nicht die Zeit für das Studium dieser Diplomarbeiten haben. Aber mal durchblättern und vielleicht findet sich etwas Brauchbares.

Es gibt jedoch noch einen anderen Grund für die hohe Wertschätzung der Mathematik; sie allein bietet den Naturwissenschaften ein gewisses Maß an Sicherheit, das ohne Mathematik nicht erreichbar wäre.

Albert Einstein
06.11.2017 20:45
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Beitrag #4
RE: Herangehensweise biomechanisches Beispiel
(02.11.2017 11:29)Atlantis27 schrieb:  Leider kann ich bei den Angaben auch nur raten, dies wurde mir nicht exakt rückgemeldet. Gegeben sind bei solchen Beispielen zumeist der Reibungskoeffizient, die Hangneigung, der Luftwiderstand, die Geschwindigkeit und das Gewicht des Fahrers.

Zusätzlich wurde skizziert, dass der Skifahrer auf einen Kicka(eine kleine Sprungschanze) hinauffährt(Winkel & Länge der Sprungschanze muss gegeben sein) und die Fragestellung lautete schlußendlich, wie hoch die Absprunggeschwindigkeit am Ende der Schanze ist.
Machen wir es mal einfacher als meine Vorredner: Energieerhaltung.

Potentielle Energie (aus Höhendifferenz) wandelt sich in kinetische Energie (hieraus erhältst Du die Geschwindigkeit) und Reibungsverluste (wofür Du die Länge der gesamten Schanze und den Reibungskoeffizienten brauchst).
07.11.2017 10:22
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karlsimon Offline
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Beitrag #5
RE: Herangehensweise biomechanisches Beispiel
(07.11.2017 10:22)EffectiveTheory schrieb:  
(02.11.2017 11:29)Atlantis27 schrieb:  Leider kann ich bei den Angaben auch nur raten, dies wurde mir nicht exakt rückgemeldet. Gegeben sind bei solchen Beispielen zumeist der Reibungskoeffizient, die Hangneigung, der Luftwiderstand, die Geschwindigkeit und das Gewicht des Fahrers.

Zusätzlich wurde skizziert, dass der Skifahrer auf einen Kicka(eine kleine Sprungschanze) hinauffährt(Winkel & Länge der Sprungschanze muss gegeben sein) und die Fragestellung lautete schlußendlich, wie hoch die Absprunggeschwindigkeit am Ende der Schanze ist.
Machen wir es mal einfacher als meine Vorredner: Energieerhaltung.

Potentielle Energie (aus Höhendifferenz) wandelt sich in kinetische Energie (hieraus erhältst Du die Geschwindigkeit) und Reibungsverluste (wofür Du die Länge der gesamten Schanze und den Reibungskoeffizienten brauchst).

ganz so einfach scheint es mir nicht

So ist der Luftwiderstand geschwindigkeitsabhängig und das scheint mir ohne numerische Integration nicht einfach über die Energieerhaltung zu erfassen.
Außerdem lässt du den biomechanischen Teil einfach weg, aber das ist ok. Schließlich ist dies ein Physik-Forum. Smile

ex uno omnia
07.11.2017 19:18
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Beitrag #6
RE: Herangehensweise biomechanisches Beispiel
(07.11.2017 19:18)karlsimon schrieb:  ganz so einfach scheint es mir nicht

So ist der Luftwiderstand geschwindigkeitsabhängig und das scheint mir ohne numerische Integration nicht einfach über die Energieerhaltung zu erfassen.
Kleine Korrektur
Zitat:Außerdem lässt du den biomechanischen Teil einfach weg, aber das ist ok. Schließlich ist dies ein Physik-Forum. Smile
Skifahrer springen nicht besonders doll ab. Du meinst Skispringer.
07.11.2017 21:32
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karlsimon Offline
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Beitrag #7
RE: Herangehensweise biomechanisches Beispiel
(07.11.2017 21:32)EffectiveTheory schrieb:  Kleine Korrektur

Da stimmt (natürlich).

Eine nicht ganz so kleine Korrektur wäre noch die Änderung der Gewichtskraft (für die Berechnung der Reibung) während des Befahrens des Kickers.

ex uno omnia
08.11.2017 08:54
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RE: Herangehensweise biomechanisches Beispiel
(07.11.2017 21:32)EffectiveTheory schrieb:  Skifahrer springen nicht besonders doll ab. Du meinst Skispringer.

Die machen hin und wieder auch ordentlichen Ski(ab)flug ... Big Grin

Es gibt jedoch noch einen anderen Grund für die hohe Wertschätzung der Mathematik; sie allein bietet den Naturwissenschaften ein gewisses Maß an Sicherheit, das ohne Mathematik nicht erreichbar wäre.

Albert Einstein
08.11.2017 11:00
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RE: Herangehensweise biomechanisches Beispiel
(08.11.2017 08:54)karlsimon schrieb:  Eine nicht ganz so kleine Korrektur wäre noch die Änderung der Gewichtskraft (für die Berechnung der Reibung) während des Befahrens des Kickers.
Weil sich der Skifahrer in die Hosen macht??
09.11.2017 00:03
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