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Studienwerkstatt Bewegungsanalyse – Universität Kassel

Arbeitsblatt : Messung von Beschleunigungen beim Vertikalsprung Einleitung : Die Beschleunigung ist neben der Geschwindigkeit eine wichtige Beschreibungsgröße der Kinematik (= Gegenstandsbereich der Biomechanik, der sich mit beobachtbaren Ortsveränderungen von Körpern beschäftigt). Sie wird genutzt, um Geschwindigkeitsveränderungen zu beschreiben. Beschleunigungsverläufe werden analysiert, um Geschwindigkeitsänderungen besser zu beschreiben und verstehen zu können. Der Vertikalsprung ist eine schnellkräftige Bewegung, die entweder aus der Hocke oder mit Ausholbewegung ausgeführt werden kann. Ein bekanntes Testverfahren, bei dem der Vertikalsprung ausgeführt wird, ist der sogenannte Jump-andReach-Test. Dieses Verfahren dient dem Sportler zur Ermittlung seiner Sprungkraft. Der Sportler stellt sich dabei seitlich mit geschlossenen Füßen an eine Wand und streckt seinen Arm nach oben aus. Beim obersten Punkt der Hand wird eine Markierung eingezeichnet. Dies ist die sogenannte Reichhöhe. Anschließend tritt der Sportler ca. 20-30 cm von der Wand weg und reibt seine Fingerkuppen mit Magnesium oder Kreide ein. Nun springt er seitlich zur Wand vertikal in die Luft und berührt diese mit der Hand am höchsten Punkt seines Sprunges. Die Differenz der beiden Markierungen bildet die absolute Sprunghöhe des Sportlers. Aufgabe : Dieses Arbeitsblatt beinhaltet drei Teile: Im ersten Abschnitt sollen Sie sich mit den Smartphone-App „Accelerometer Meter“ vertraut machen. Im zweiten Schritt sollen Sie eigene Daten mit der Smartphone-App hinsichtlich des Beschleunigungsverlaufes beim Vertikalsprung aus verschiedenen Ausgangspositionen erheben und auswerten. Die abschließende Aufgabe besteht darin, die Beschleunigungskurve des Vertikalsprungs zu interpretieren. Die Durchführung des Arbeitsblattes erfolgt in Partnerarbeit. Material : Smartphone, App „Accelerometer Meter“, Smartphone-Tasche mit einem Gürtel, Kreide oder Magnesium, ausreichend Messlatten (ca. 3 m) oder Zollstöcke, sportliche Kleidung, festes Schuhwerk Durchführung: 1. a) b) c)

Gewöhnung an die Smartphone-App „Accelerometer Meter“ Laden Sie zunächst die App „Accelerometer Meter“ herunter. Öffnen Sie die App und wählen Sie die Funktion „Graph“ aus. Sie sehen nun drei Graphen: x,y,z. Diese Graphen zeigen Ihnen die Beschleunigung ihres Smartphones in verschiedene Richtungen. Bewegen Sie es beispielsweise nach hinten und vorne verändert der blaue Graph(z), bewegen Sie es nach links oder rechts verändert sich der rote Graph(x), bewegen Sie es nach oben oder unten, so verändert sich der grüne Graph (y).

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Halten Sie Ihr Smartphone mit Unterseite senkrecht zum Boden. x: zeigt die Verschiebung nach links und rechts (rot) y: zeigt die Verschiebung nach oben und unten(grün) z: zeigt die Verschiebung nach vorne und hinten (blau) d) Was bedeutet es? Egal wie Sie ihr Smartphone halten, der Graph liegt stets ungefähr 9 m/s² ? e) Es steht Ihnen noch eine zusätzliche Funktion zur Verfügung : - von slow zu fast können Sie die Durchlaufgeschwindigkeiten der Graphen einstellen (entsprechend der Geschwindigkeit der Bewegung) - mit Stop können Sie die Aufzeichnung stoppen und mit Start wieder beginnen - falls die Aufzeichnung gerade angehalten ist, können Sie mit Save ihre Daten speichern oder mit Clear Data Deine Daten löschen. - mit den Button „X“, „Y“ und „Z“ können Sie die jeweiligen Graphen sichtbar oder unsichtbar machen f) Sammeln Sie erste Erfahrungen mit der App, indem Sie die verschiedenen Funktionen ausprobieren. 2. Durchführung des Jump-and-Reach-Tests Sicherheitshinweis: Wärmen Sie sich für die schnellkräftigen Sprünge ausreichend auf und tragen Sie unbedingt festes Schuhwerk. Achten Sie darauf, dass keine Gegenstände in Ihrer Nähe auf dem Boden liegen.

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Starten Sie die Smartphone-App „Accelerometer Meter“ und wählen Sie die Funktion „Graph“. Legen Sie das Smartphone nun so in die Smartphone-Tasche, dass es sich in der „normalen Halteposition“ befindet, und befestigen Sie die Tasche mit dem Gürtel an Ihrer Taille. Dabei sollte die SmartphoneTasche vor dem Körper getragen werden. (siehe Abbildung 1-3)

Abbildung 1-3: Anbringung des Smartphones am Körper

Die App zeichnet nun die Beschleunigungsverläufe der einzelnen Achsen auf. Dabei zeigt die y-Kurve die Beschleunigung nach oben bzw. unten an. Führen Sie in den Jump-and-Reach-Test durch. Achten Sie darauf, dass sie an der höchsten Stelle mit den Fingerkuppen die Wand berühren. Anschließend messen Sie die absolute Sprunghöhe mit einem Zollstock. Führen Sie dabei zwei verschiedene Sprungvarianten aus: Zum einen den Sprung, bei dem Sie in aufrechter Position starten und zunächst mit einer Abwärtsbewegung Schwung holen und zum anderen den Sprung aus gehockter Position. Nach jedem Sprung stoppen Sie die Aufzeichnung der App und scrollen zu der Beschleunigungskurve Ihres Vertikalsprungs. Betrachten Sie die y-Kurve und tragen sowohl die maximale Beschleunigung in vertikaler Richtung als auch die absolute Sprunghöhe in die folgende Tabelle ein. !

!!! Beachten Sie, dass die App die Gravitationsbeschleunigung (9,81 ) einberechnet. Diese muss am "²

gesamten Kurvenverlauf abgezogen werden. !!!

Jeder Teilnehmer führt zu jeder Sprungvariation fünf Sprünge durch.

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Sprung mit Ausholbewegung Name

Versuch

Reichhöhe !"

Anschlaghöhe !"

Tabelle 1: Versuchsergebnisse. Sprung mit Schwung

Absolute Sprunghöhe !"

Max. Beschleunigung ! "²



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Sprung aus Hocke Name

Versuch

Reichhöhe !"

Tabelle 2: Versuchsergebnisse. Sprung aus Hocke

Anschlaghöhe !"

Absolute Sprunghöhe !"

Max. Beschleunigung ! "²



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Interpretieren Sie ihre Ergebnisse betreffend folgender Fragen: a) Mit welcher Sprungvariante haben Sie durchschnittlich die höhere Beschleunigung erreicht? Diskutieren Sie mit ihrem Partner, woran das liegen könnte. _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ b) „Höhere Beschleunigung bedeutet größere Sprunghöhe.“ Trifft diese Aussage beim Vertikalsprung zu? Diskutieren Sie die Aussage mit Bezug auf die zuvor erhobenen Daten. _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ ___________________ 3. Interpretation der Beschleunigungskurve des Vertikalsprungs Da es bei dieser Aufgabe lediglich auf den Beschleunigungsverlauf der Sprünge ankommt, müssen Sie die Sprunghöhen nun nicht messen. Starten Sie zuvor die App und befestigen das Handy wie in Aufgabe 2 an ihrem Körper. Führen Sie zwei weitere Vertikalsprünge aus (je ein Sprung mit Ausholbewegung bzw. aus der Hocke). a) Übertragen Sie die Beschleunigungskurven in die folgenden Koordinatensysteme. Nenne Unterschiede der beiden Kurven. ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ !

!! Beachten Sie, dass die App die Gravitationsbeschleunigung(9,81 ) einberechnet. Diese "²

muss am gesamten Kurvenverlauf abgezogen werden. !! b) Ordnen Sie die folgenden Begriffe den jeweiligen Kurvenabschnitte zu: Absprung – Kraftstoß – schwereloser Teil – in der Luft – Landung

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Sprung mit Ausholbewegung

Sprung aus Hocke