Grundlagen der medizinischen Physik

WS 2013/14, HHU Duesseldorf, Prof. Dr. Mathias Getzlaff
Vorlesung: Grundlagen der med. Physik, inoffizielle Mitschrift
by: Christian Krause, Matr. 1956616 2 BIOMECHANIK
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8 km/h → 15 km/h (100m in 25s)
R → 0
Gehen → Laufen
Freigesetzte pot + kin. Energie geht der Vorwärtsbewegung verloren → Ersetzen durch Muskelarbeit
⇒ Rennen deutlich ineffizienter als Gehen.
Grund: Beim Rennen E kin,x und E y in Phase ⇒ Umwandlung E pot,y → E kin,x nicht mehr möglich
E kin,x : nur geringe Variation
E total : große Änderungen
⇒ Beim Rennen viel mehr Muskelarbeit zum Anheben des Körpers
→ zum Abnehmen: (leichter) Dauerlauf (Energieineffizient)
Mechanisches Modell: Ballistisches Gehen
• R=65%
• Muskeln:
– fast keine Arbeit in der Schwingphase
– Überwiegend aktiv in der doppelten Stützphase, d.h. beide Füße mit Bodenkontakt
⇒ Ballistisches Modell geeignet für Schwingphase
Beschreibung: Physikalisches Pendel mit 3 Gelenken
• Fußgelenk
• Kniegelenk
• Femurkopf
Zyklus:
Beginn: Bodenberühung beider Füße (1)
Dann: Schwingphase (2) mit
• Starrem Stützbein
– keine Bewegung um Kniegelenk
– Drehung um Auflagepunkt
• Schwungbein - freies Schwingen um
– Hüftgelenk
– Kniegelenk
Randbegingungen zur Analyse:
• keine Bodenberührung des Schwunfußes während Schwingphase
• Winkel α zwischen Ober- und Unterschenkel 0 ≤ α ≤ 125 ◦ (0 ◦ gestreckt)
• Am Ende der Schwingphase (3) bei Bodenberührung des Schwungfußes muss α = 0 ◦ sein, d.h.
gestrecktes Bein
→ Qualitative Diskussions der Lösung:
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