Entwicklung eines Modells zur Bestimmung der Absprungkräfte auf dem Sprungbrett (eBook)

Dr. Thomas Lehmann studierte von 2004-2009 Sport und Technik an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Seit 2009 ist er wissenschaftlich-technischer Mitarbeiter in den Fachgruppen Gerätturnen und Wasserspringen am Institut für Angewandte Trainingswissenschaft in Leipzig. Er promovierte von 2013-2018 an der Universität Magdeburg. Seine Arbeitsschwerpunkte umfassen Messplatzentwicklungen und Bewegungssimulationen sowie Trainings- und Wettkampfanalysen in den technisch-akrobatischen Sportarten.

Cover 1
Urheberrechtshinweis 5
Zusammenfassung/Abstract 6
Inhaltsverzeichnis 7
Abbildungsverzeichnis 10
Tabellenverzeichnis 15
Abku?rzungsverzeichnis 16
Vorbemerkung 18
1 Einleitung 20
2 Forschungsgegenstand und Problemstellung 21
3 Zielstellung der Arbeit 27
4 Theoretische Grundlagen 29
4.1 Sportliche Technik 29
4.1.1 Gerätturndisziplin Sprung 29
4.1.2 Biomechanische Aspekte des Sprungs 30
4.2 Grundlagen der Modellierung und Simulation 38
4.2.1 Modellbildung 39
4.2.2 Modellevaluation 40
4.2.3 Methoden der Modellentwicklung 41
4.2.4 Grundlagen zur Simulation 42
4.2.5 Simulationsmethoden 42
4.3 Darstellung des Konzepts fu?r die Sprungbrett-Modellentwicklung 43
4.4 Entwicklung eines Brettmodells 47
4.4.1 Modellierung des Sprungbretts 48
4.4.2 Evaluierung des Sprungbrettmodells 51
5 Entwicklung eines Prototypmodells 52
5.1 Bestimmung der physikalischen Eigenschaften des Sprungbretts als Grundlage der Modellierung 52
5.1.1 Bestimmung der Biegelinie 53
5.1.2 Bestimmung der Federparameter – Federhärte und Dämpfung 55
5.1.3 Bestimmung des Elastizitätsmoduls des Oberbretts 56
5.2 Modellierung des Gymnova-Sprungbretts 57
5.3 Modellevaluierung 60
5.3.1 Federkomponenten 60
5.3.2 Vertikale Verschiebung des Oberbretts 61
5.4 Zusammenfassung 63
6 Modelloptimierung 64
6.1 Statische Modelloptimierung – Anpassung der physikalischen 64
6.1.1 Bestimmung der Biegelinie 64
6.1.2 Neuberechnung der Ersatz-Drehfedersteifigkeit 66
6.1.3 Simulative Näherung der Drehfedersteifigkeiten der Segmentverbindungen 67
6.1.4 Vergleich der vertikalen Oberbrettverschiebung 69
6.2 Dynamische Modelloptimierung – dynamischer Fallversuch 71
6.2.1 Analyse Oberbrett- und Bodenreaktionskräfte bei der Einleitung eines Kraftstoßes 71
6.2.2 Modellierung – Kontaktkraft Fallmasse – Oberbrett 77
6.2.3 Modellierung Oberbrettschaum 77
6.2.4 Modellierung – Kontaktkraft Rahmen – Umgebung 78
6.2.5 Simulation und Auswertung des FIG-Falltests 80
6.2.6 Vergleich der Oberbrett- und Bodenreaktionskräfte zwischen Modell und Sprungbrett 82
6.3 Zusammenfassung 83
7 Simulation und Analyse wirkender Bodenreaktionskräfte beim Drop-Jump 84
7.1 Experimentelle Durchfu?hrung von Drop-Jumps 84
7.2 Simulation von Drop-Jumps 86
7.3 Vergleich zwischen simulierten und real ausgefu?hrten Drop-Jumps 89
7.4 Zusammenfassung 89
8 Simulation und Analyse von Bodenreaktionskräften bei Überschlagspru?ngen 90
8.1 Experimentelle Durchfu?hrung von Überschlagspru?ngen 90
8.2 Simulation von BRK bei Überschlagspru?ngen 92
8.3 Vergleich zwischen simulierten und realen Bodenreaktionskräften bei Überschlagspru?ngen 95
8.4 Zusammenfassung 99
9 Ableitung der auf den Sportler wirkenden Kräfte 100
10 Modellanpassung auf weitere Sprungbretttypen 103
11 Überfu?hrung in die Sportpraxis 105
11.1 Integration in das MIS-Sprungtisch-Konzept 105
11.1.1 Ermittlung der Kräfte 106
11.1.2 Bestimmung des Körperschwerpunkts (KSP) 107
11.1.3 Erfassung Kraftangriffspunkt 108
11.1.4 Berechnung des Drehimpulses 109
11.1.5 Berechnung der Abfluggeschwindigkeit 109
11.2 Praktische Anwendung der Parameterberechnung 110
11.2.1 Einleitung 110
11.2.2 2-D-Kinemetrie zur Bestimmung der KSP-Lage und 110
11.2.3 Vertikale KSP-Abfluggeschwindigkeit 111
11.2.4 Breitenachsendrehimpuls 112
11.3 Ergebnis und Diskussion 113
12 Diskussion 114
13 Ausblick 119
14 Literatur 121