Sport und Physik: Geschwindigkeit und Kraft
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Dynamik
Schwere und träge Masse
Kraft und die Grundgleichung der Mechanik
Gewichtskraft, Gravitationskraft & Anziehungskraft
Zusammenwirken von mehreren Kräften & Pfeiladdition
Kräftegleichgewicht und Trägheitssatz
Kräfte messen: 1. & 2. Newtonsches Gesetz
Kraft, Verformung und Hooke'sches Gesetz
Newtons Gesetze: Definition und Formel
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Elektrische Ladung
Elektrische Ladung
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Zusammenfassung
Sport und Physik: Geschwindigkeit und Kraft
Was hat Sport mit Physik zu tun? Mehr als Du vielleicht denkst. Gerade Geschwindigkeit und Kraft, sowohl der Betrag als auch die Richtung, sind wichtige Größen im Sport.
Mit diversen Analysen können physikalische Aspekte gemessen und angeschaut werden, um auch sportliche Techniken mittels Regeln der Physik zu verbessern. So kommen beispielsweise verschiedene Sensoren wie Lichtschranken oder ein Höhenmesser, oder andere technische Hilfsmittel wie Kameras oder Aufnahmegeräte zum Einsatz, um statistische Daten zu erheben und Trainingsprozesse zu optimieren.
Fußball, Handball, Volleyball und Basketball
Beim Fußball werden diverse technische Hilfsmittel verwendet, um Bewegungen und Abläufe zu verbessern. So kann beispielsweise eine Slow-Motion-Aufnahme verwendet werden, um die Schusstechnik zu analysieren. Für Taktikanalysen können zur Beobachtung von Flugkurven von Bällen, sogenannte Stroboskopaufnahmen verwendet werden. Dabei werden viele Momentaufnahmen übereinander gelegt, um die Bewegung detailliert zu sehen. Weiter ist es beispielsweise durch Sensoren im Ball möglich, die Geschwindigkeit eines Elfmeters zu berechnen und zu dokumentieren. Im modernen Fußball sind die Spielenden sowie der Ball mit Sensoren ausgestattet, sodass quasi jede Bewegung dokumentiert werden kann. Die Torlinientechnologie hilft sofort zu entscheiden, ob ein Ball im Tor war oder nicht. Diese Technologie basiert auf Kameraaufnahmen aus verschiedenen Blickwinkeln, welche eine kalibrierte Torlinienebene berechnen. In anderen Ballsportarten wie Volleyball, Basketball oder Handball kommen ähnlich viele Sensoren und Technologien zum Einsatz.
American Football und Boxen
Beim American Football wirken bei den Tacklings enorme Kräfte. Untersuchungen haben gezeigt, dass viele Spielende von den starken Schlägen gesundheitliche Langzeitschäden davon tragen. Die Folgen sind dabei ähnlich wie bei Boxern. Teilweise erleiden die Spieler*innen Hirnerschütterungen, Prellungen oder Knochenbrüche. Um diesen Verletzungen vorzubeugen, tragen sie einen Helm und verschiedene Polster als Panzerung. Weiter soll das Regelwerk die Spielenden schützen und so Verletzungen eingrenzen. So wird beispielsweise unnötige Härte in einem Zweikampf mit einer Strafe geahndet. Beim Boxen sind die enormen Schläge direkt ersichtlich. Diese werden durch die weichen Boxhandschuhe etwas abgefedert. Um die gesundheitlichen Schäden einzugrenzen, bestreiten Boxer relativ wenig Kämpfe im Jahr.
Formel 1 und Skifahren
Bei Hochgeschwindigkeitssportarten wie der Formel 1 oder dem Skifahren, beispielsweise in der Abfahrt, wirken enorme Kräfte auf die Athletin bzw. den Athleten. Das Ausmaß dieser Kräfte wird uns dabei oft erst bewusst, wenn es zu einem Unfall kommt. Wenn ein*e Skifahrer*in den Hang hinunterrutscht und dann schließlich im Fangnetz hängen bleibt oder wenn ein Formel 1 Rennwagen an der Wand zersplittert, dann werden diese Kräfte offensichtlich. Die Athleten und Athletinnen müssen extrem gut trainiert sein, damit sie diesen Kräften standhalten können. Geschwindigkeitsmessungen sind bei diesen Sportarten sehr wichtig. Dabei sind sehr präzise Zeitmessungen im Hundertstel- oder Tausendstelbereich nötig. Um die Technik von Skifahren zu analysieren, können Stroboskopbilder behilflich sein.
Mountainbike und Rennrad
Beim Radsport ist es oftmals wichtig, Geschwindigkeiten zu berechnen. Meistens werden dabei Durchschnittsgeschwindigkeiten zwischen zwei Messpunkten berechnet. Wenn Radfahrende einen Messpunkt passieren, dann startet eine Zeitmessung, welche stoppt, wenn der nächste Messpunkt erreicht wird. So lassen sich dann die Durchschnittsgeschwindigkeiten verschiedener Fahrer*innen vergleichen. Dies ermöglicht Rückschlüsse darauf, wie gut sie in einem Streckenabschnitt unterwegs waren. Für Mountainbiker*innen kann das Sammeln von Höhendaten interessant sein.
Klettern
Beim Klettern ist es lebenswichtig, dass die Sicherungsseile so beschaffen sind, dass sie die enormen Kräfte eines Sturzes aushalten. Diese entsprechen einem Vielfachen der eigenen Gewichtskraft. Die Seile sind dabei so konstruiert, dass sie bei richtiger Lagerung und kompetenter Nutzung diese Kräfte problemlos aushalten.
Laufen und Springen
Bei Laufsportarten ist es sehr wichtig, Zeiten präzise zu messen. Um bessere Zeiten zu erreichen, ist es wichtig, eine möglichst gute Technik zu haben. Diese kann durch Videoanalysen oder Stroboskopaufnahmen gezielt verbessert werden. Bei Sportarten wie dem Weitsprung, dem Hochsprung, dem Stabhochsprung oder Freestyle im Funpark ist es dabei besonders wichtig, solche Technikanalysen durchzuführen.
Lerne mit Grundlagen
Teil 1
Sport und Physik: Geschwindigkeit und Kraft
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Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Nenne drei Sportarten, in denen es besonders wichtig ist, genaue Zeitmessung vorzunehmen?
Sowohl im Skifahren als auch im Formel 1 oder in der Leichtathletik sind genaue Zeitmessungen sehr wichtig, da es um enorm kleine Zeitdifferenzen zwischen den einzelnen Sporttreibenden geht.
Wieso ist es beim Boxen und beim American Football wichtig, gute Ausrüstung zu tragen?
Es wirken enorme Kräfte, die mehr oder weniger schlimme Verletzungen hervorrufen können. Mit guter Ausrüstung soll dem entgegengewirkt werden.
Wieso kann eine Slow-Motion-Aufnahme des Korbwurfs helfen, die eigene Technik zu verbessern?
Durch die langsame Aufnahme, wird ersichtlich, wo die Technik noch nicht ausgezeichnet ist. Zudem kann der Abwurfwinkel analysiert werden.