Biomechanik
Definition
Unter dem Begriff Biomechanik versteht man die Wissenschaft, die sich mit den Bewegungsabläufen in biologischen Systemen, sowie den Funktionen von biologischen Bewegungsapparaten beschäftigt. Dabei geht es zusammenfassend gesagt um die Untersuchung von zwei grundlegenden Teildisziplinen:
- die äußere Biomechanik konzentriert sich auf die Beobachtung, Darstellung und Beschreibung von mechanischen Prozessen und Eigenschaften
- die innere Biomechanik beschreibt mehr die Regulationsmechanismen von Bewegungsabläufen, z. B. auf sensomotorischer Ebene
Die Biomechanik ist ein Teilgebiet der Biophysik.
Studium der Biomechanik
Die Biomechanik hat sich seit längerem als eigenständiges Wissenschafts- und Forschungsgebiet, nicht aber als unabhängiges Studienfach etabliert. Es fungiert an der Schnittmenge zwischen dem biologisch-medizinischen und dem physikalisch-technischen Forschungsbereich. Auch wenn nicht die Möglichkeit eines eigenständigen Studienfachs besteht, so besteht über einige andere Studiengänge die Möglichkeit, sich auf den Bereich Biomechanik zu spezialisieren. Diese Studiengänge wären zum Beispiel:
- Medizintechnik
- Biomedizintechnik
- Orthopädietechnik
- Maschinenbau
Anwendung
Sportbiomechanik
Die Sportbiomechanik beschreibt Themen zur Bewegungs- und Haltungsapparat im Rahmen interdisziplinärer Forschungsansätze. Insbesondere im Leistungssport und im Bereich des Breitensportes geht es um die Untersuchung und Optimierung von Bewegungsverfahren bei gleichzeitig höchster gesundheitlicher Schonung des Athleten. Folgende Messverfahren stehen dafür zur Verfügung:
- Dynamometrie: Messung der von außen einwirkenden Kräfte
- Anthropometrie: Bestimmung der Verteilung der Körpermasse, sowie Ermittlung des Körperschwerpunktes
- Kinemetrie: Weg-Zeit-Messung (Geschwindigkeitsbestimmung von Körpern)
- Elektromyograpfie: Messung der Muskelaktivität
- Messung von Arbeit, Leistung, Energie, Drehmoment, Kraft, Impuls, Beschleunigung und Druck
Es existieren mehrere für die Biomechanik relevante Merkmale. Diese wären:
- Kinematische Merkmale: Winkel, Beschleunigung, Geschwindigkeit, Weg
- Dynamische Merkmale: Kraft, Masse, Drehmoment, Impuls, Trägheitsmoment
- Zeitmerkmale: Zeitspanne, Frequenz
Biomechanik im Verkehr
Dieser Teil der Biomechanik konzentriert sich auf die dynamometrischen und ergometrischen Aspekte und die Möglichkeit, auf diese im Sinne der aktiven Sicherheit Einfluss zu nehmen. Die passive Sicherheit konzentriert sich schwerpunktmäßig auf die potenzielle Belastbarkeit des menschlichen Organismus. Diese gilt als Grenze bzw. als Richtwert bei der Entwicklung immer neuere und ausgeklügeltere Sicherheitssysteme, mit denen moderne Fahrzeuge ausgestattet werden.
Biomechanische Forschungseinrichtungen
- Biomechaniklabor an der FH Aachen
- Institut für Sportwissenschaften, Bremen
- Institut für Biomechanik und Orthopädie, Sporthochschule Köln
- Institut für Sportwissenschaften, Universität Koblenz
- Arbeitsgruppe für Bewegungsanalytik, Veterinärmedizinische Universität Wien