Biomechanik ist die Wissenschaft von der Bewegung eines lebenden Körpers, einschließlich der Art und Weise, wie Muskeln, Knochen, Sehnen und Bänder zusammenarbeiten, um Bewegung zu erzeugen. Die Biomechanik ist Teil des größeren Bereichs der Kinesiologie und konzentriert sich speziell auf die Mechanik der Bewegung. Sie ist sowohl eine Grundlagen- als auch eine angewandte Wissenschaft, die sowohl die Forschung als auch die praktische Anwendung ihrer Erkenntnisse umfasst.
Die Biomechanik umfasst nicht nur die Struktur von Knochen und Muskeln und die Bewegung, die sie erzeugen können, sondern auch die Mechanik des Blutkreislaufs, der Nierenfunktion und anderer Körperfunktionen. Die American Society of Biomechanics sagt, dass Biomechanik das breite Zusammenspiel zwischen Mechanik und biologischen Systemen darstellt.
Die Biomechanik untersucht nicht nur den menschlichen Körper, sondern auch Tiere und erstreckt sich sogar auf Pflanzen und die mechanische Funktionsweise von Zellen. Zum Beispiel beinhaltet die Biomechanik der Kniebeuge die Betrachtung der Position und/oder Bewegung der Füße, Hüften, Knie, des Rückens und der Schultern sowie der Arme.
Elemente der Biomechanik
Dies sind die Schlüsselbereiche, auf die sich die Biomechanik konzentriert:
- Dynamik: Untersuchung von Systemen, die sich in Bewegung befinden, mit Beschleunigung und Verlangsamung
- Kinematik: Beschreibt die Wirkung von Kräften auf ein System, Bewegungsmuster einschließlich linearer und winkliger Änderungen der Geschwindigkeit über die Zeit sowie Position, Verschiebung, Geschwindigkeit und Beschleunigung werden untersucht.
- Kinetik: Untersuchung der Ursachen von Bewegung, der wirkenden Kräfte und Momente
- Statik: Untersuchung von Systemen, die sich im Gleichgewicht befinden, entweder in Ruhe oder in Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit
Sport-Biomechanik
Die Sportbiomechanik untersucht die menschliche Bewegung bei Bewegung und Sport. Physik und die Gesetze der Mechanik werden auf die sportliche Leistung angewendet. Hier sind einige verschiedene Anwendungen für die Biomechanik:
- Ausrüstung: Die Biomechanik kann beim Design von Sportgeräten, Kleidung, Schuhen und den Feldern und Einrichtungen, auf denen Sport betrieben wird, eingesetzt werden. Zum Beispiel kann ein Schuh für die beste Leistung eines Mittelstreckenläufers oder ein Schläger für den besten Grip entworfen werden.
- Individuen: Die Biomechanik kann auf Einzelpersonen angewandt werden, um deren Bewegungen zu analysieren und sie für eine effektivere Bewegung während des Trainings und der sportlichen Bewegung zu trainieren. Zum Beispiel kann der Laufschritt oder der Golfschwung einer Person gefilmt werden und es können Empfehlungen gegeben werden, wie diese verändert und verbessert werden können.
- Verletzungen: Die Biomechanik kann zur Untersuchung der Ursachen, Behandlung und Vorbeugung von Sportverletzungen eingesetzt werden. Die Forschung kann die wirkenden Kräfte analysieren, die zu einer Knöchelverstauchung führen können, und wie das Schuhdesign oder die Spielfläche das Verletzungsrisiko verringern könnten.
- Training: Die Biomechanik kann Sporttechniken und Trainingssysteme untersuchen und Wege entwickeln, diese effizienter zu gestalten. Dazu kann die Grundlagenforschung gehören, wie die Handhaltung den Vortrieb beim Schwimmen beeinflusst. Sie kann neue Trainingstechniken vorschlagen und analysieren, die auf den mechanischen Anforderungen der Sportart basieren und zu einer besseren Leistung führen sollen.
Karrieren in der Biomechanik
Zu den Spezialisierungen innerhalb der Biomechanik gehören:
- Biologische Wissenschaft: Studien der Biomechanik von Mensch, Tier, Zelle und Pflanze
- Ingenieurwesen und angewandte Wissenschaft: Anwendung der Forschung der Biomechanik auf verschiedene Situationen
- Ergonomie und menschliche Faktoren: Anwendung der Biomechanik bei Mensch-Maschine-Schnittstellen, Arbeitsplätzen und funktionalen Designs und Prozessen
- Bewegungs- und Sportwissenschaft: Anwendung der Biomechanik auf die menschliche Leistung in der Leichtathletik
- Gesundheitswissenschaften: Erforschung von Ursachen, Behandlung und Prävention von Verletzungen und Anwendung der Biomechanik bei der Entwicklung von Rehabilitationsprogrammen und Geräten
Ein Master of Science oder ein Doktortitel in Kinesiologie kann zu einer Karriere in einem biomechanischen Bereich führen, wie z. B. Forschung und Design von Sportunternehmen, sportliche Forschung und Tests, Tests am Arbeitsplatz und Design von Schnittstellen zwischen Menschen und Geräten.
Ein Student der Biomechanik wird Kursarbeit in Physik, Biologie, Anatomie, Physiologie, Mathematik und Statistik machen. Zur Laborausstattung gehören Kraftmessplatten, Elektromyographie, Hochgeschwindigkeits-Video-Bewegungsanalysesysteme, Digitalisierungsgeräte, Beschleunigungsmesser, Drucksensoren, Potentiometer, Computeranalyseprogramme und Modellierungsprogramme.
Fachverbände für Biomechanik
Weitere Informationen und Ressourcen zur Biomechanik finden Sie bei diesen Organisationen:
- Amerikanische Gesellschaft für Biomechanik
- Internationale Gesellschaft für Biomechanik
- Internationale Gesellschaft für Biomechanik im Sport