Biomechanik

Biomechanik

Die Biomechanik befasst sich mit Funktionen und Strukturen von Bewegungsapparat und Bewegungen von biologischen Systemen. Die Wahl der Methoden beschränkt sich hierbei nicht nur auf die Darstellung mechanischer Eigenschaften (äußere Biomechanik), sondern befasst sich auch zunehmend mit sensomotorischen Regelungsprozessen (innere Biomechanik).

Die Biomechanik wird seit einiger Zeit als ein Teil der Technischen Mechanik verstanden, da die Belastungen von belebten Strukturen und beispielsweise Maschinenteilen gewisse Ähnlichkeiten aufweisen. Die Optimierungsstrategien von Bäumen und Knochen von Wirbeltieren dienen dabei als Vorbild für den Entwurf von Bauteilen hoher Festigkeit. Längst nicht mehr strittig ist, ob Knochen auf Biegung oder reinen Druck beansprucht werden: Die Analyse der resultierenden Kräfte langer Röhrenknochen zeigt, dass die Knochenschäfte erheblichen Biegemomenten ausgesetzt sind. Sie müssen sowohl Druck- als auch Zugkräfte übertragen. Die Auswirkungen dieser prinzipiell ungünstigen Beanspruchungsform werden im Bewegungsapparat durch passive und aktive Zuggurtung (z. B. Tractus iliotibialis) vermindert.

Inhaltsverzeichnis

Sportbiomechanik

"Die Biomechanik des Sports ist die wissenschaftliche Disziplin, die die sportliche Bewegung unter Verwendung von Begriffen, Methoden und Gesetzmäßigkeiten der Mechanik beschreibt und erklärt." (Ballreich 1996)

Die Aufgabe der Sportbiomechanik ist es, Fragen zur Bewegung und zum Haltungs- und Bewegungsapparat im Rahmen interdisziplinärer Forschungsansätze zu bearbeiten. Es werden Fragen im Leistungssport (z. B. Optimierung von Bewegungsabläufen) oder Breitensport (z. B.: gesundheitliche Auswirkungen von sportlichen Bewegungen) beantwortet. Die wesentlichen Messverfahren zur quantitativen Beschreibung von Bewegungsabläufen sind die:

  • Kinemetrie: Weg-Zeit-Messung der Lage und Geschwindigkeit von Körpern,
  • Dynamometrie: Kraftmessung der äußeren Kräfte,
  • Elektromyografie: Aufzeichnung des elektrischen Aktivierungszustands des Muskels und des Innervationsverhaltens,
  • Anthropometrie: Abmessungen und Massenverteilungen, Körperschwerpunkt.

Es existieren einige Messverfahren, die auf direktem oder indirektem Weg physikalische Größen erfassen, dazu gehören z. B. die Messung der Größen Beschleunigung, Druck, Kraft, Impuls, Drehmoment, Drehimpuls, Arbeit, Energie, Leistung. Man unterscheidet dabei die Messverfahren in elektronische, mechanische und optische Verfahren.

Biomechanische Merkmale:

Biomechanik im Theater

Im Zusammenhang mit Theater bezeichnet Biomechanik (Meyerhold) eine von dem russischen Regisseur Wsewolod Meyerhold entwickelte Methode der körperlichen Ausbildung des Schauspielers.

Biomechanik in der Verkehrssicherheit

In der aktiven Sicherheit konzentriert sich die Biomechanik auf dynamometrische und ergometrische Aspekte und deren Einflussfaktoren. Die mechanische Belastbarkeit des lebenden Körpers oder von Körperteilen wird durch die Biomechanik der passiven Sicherheit behandelt und findet bei der Auslegung von Fahrzeugen und deren sicherheitsrelevanten Einrichtungen zur Vermeidung zu hoher physikalischer Belastungen und den damit zusammenhängenden Verletzungen des menschlichen Körpers Verwendung.

Studium

Das Studium der Biomechanik ist nicht als eigenständiges Bachelor- oder Masterstudium möglich. Jedoch bestehen verschiedene Möglichkeiten sich biomechanisches Fachwissen in einem Studium mit akademischen Grad anzueignen. Es existiert zum Einen die Möglichkeit über ein ingenieurwissenschaftliches Studium der Medizintechnik beziehungsweise der Biomedizintechnik in die Biomechanik zu gelangen. Des Weiteren ist der Bereich der Biomechanik auch über den Zweig der Orthopädie möglich. Ebenso bietet ein Maschinenbaustudium die Möglichkeit sich in den Bereich der Biomechanik zu vertiefen.

Studienmöglichkeiten

Da die Biomechanik naturwissenschaftliche als auch ingenieurwissenschaftliche Inhalte besitzt, ist der Bachelorabschluss sowohl als Bachelor of Science (B.Sc.), oder als Bachelor of Engineering (B.Eng.) möglich. Im Anschluss an das Bachelorstudium oder des Diploms kann ein Masterstudium mit verschiedenen Spezialisierungsmöglichkeiten durchgeführt werden. In Deutschland und dem deutschsprachigen Ausland (A,CH) ist das Studium der Biomechanik sowohl an Fachhochschulen (FH), Universitäten (UNI) und technischen Universitäten (TU) möglich.

Liste der Studienorte (Deutschland, Österreich und Schweiz)

Biomechanische Forschungseinrichtungen

Liste der Institute und Labore

Liste nationaler und internationaler Gesellschaften

Literatur

  • Georg Kassat: Biomechanik für Nicht-Biomechaniker. Alltägliche bewegungstechnisch-sportpraktische Aspekte. Fitness-Contur 1993. ISBN 3-928148-06-0
  • Claus Mattheck: Design in der Natur. Der Baum als Lehrmeister. Rombach Verlag. ISBN 3-7930-9150-3
  • Klaus Wunderlich / Wolfgang Gloede: Natur als Konstrukteur. Edition Leipzig 1977
  • Jörg Bochow: Das Theater Meyerholds und die Biomechanik. Alexander Verlag. 2. Auflage 2005 (mit Videocasette)
  • Alma Law / Mel Gordon: Meyerhold, Eisenstein and Biomechanics. Actor Training in Revolutionary Russia. McFarland & Company. Inc. Publishers. 1996
  • Sigrid Thaller / Leopold Mathelitsch: Was leistet ein Sportler? Kraft, Leistung und Energie im Muskel. Physik in unserer Zeit 37(2), S. 86 - 89 (2006), ISSN 0031-9252
  • Veronika R. Meyer / Marcel Halbeisen: Warum gibt es in der Natur keine Räder? Biologie in unserer Zeit 36(2), S. 120 - 123 (2006), ISSN 0045-205X
  • Steven Vogel : Comparative Biomechanics. In: Life’s Physical World. Princeton University Press
  • B. Kummer: Biomechanik 2005. Deutscher Ärzte-Verlag. Köln 2007, ISBN 978-3-7691-1192-7. (Form und Funktion des Bewegungsapparates).
  • D. Wick (Hrsg.): Biomechanik im Sport - Lehrbuch der biomechanischen Grundlagen sportlicher Bewegungen. Balingen (Spitta) 2. Auflage 2009

Weblinks

 Commons: Biomechanik – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

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