Die Woche in der Biomechanik #KW17

Die wöchentliche Zusammenfassung von dem, was in der Welt der Biomechanik so abgeht.

Diese Woche kehren wir zur angewandten Biomechanik zurück und präsentieren zwei spannende Beiträge zum Thema Boardsport. Als erstes wurde ein neuartiges Finnendesign für Surfbretter in einer interessanten Feldstudie getestet, zweitens wurde die In-Schuh-Kinetik eines Ollie (Springen mit einem Skateboard) beurteilt. Es ist interessant zu sehen, welche Schritte andere Forscher unternommen haben, um Methoden und Technologie in das natürliche Umfeld von Brettsportlern zu bringen. Wir hoffen, dass euch die Literatur genau so viel Spaß bereitet wie uns!

1. Leistungsbewertung von durch Buckelwalen inspirierten Shortboard-Surfing-Finnen auf der Grundlage von Feldarbeit mit Meereswellen:
2. Bipedale In-Schuh-Kinetik des Skateboardfahrens – der Ollie:

Leistungsbewertung von durch Buckelwalen inspirierten Shortboard-Surfing-Finnen auf der Grundlage von Feldarbeit mit Meereswellen:

Das neuartige Finnen-Design „Real Whale“ (RW) zielt darauf ab, einige der Strömungskontrollmechanismen des Buckelwals nachzuahmen. Die Buckelwalflosse hat eine auffällige Struktur, und es wird angenommen, dass ihre Tuberkel eine wichtige Rolle bei der Mechanik der Flosse spielen. Auf den Bildern unten kann man die Flossen des Buckelwals, die RW-Flossen (A) und gewöhnliche Surfbrettfinnen (B) zu vergleichen. Die Buckelwale verwenden ihre Brustflossen hauptsächlich zu zwei Zwecken, zum einen zur Erzeugung von Auftrieb und zum anderen zum Manövrieren. Surfbrettfinnen funktionieren in ähnlicher Weise, da sie bei Wendemanövern auch eine Auftriebskraft erzeugen.

Um Daten zu sammeln, befestigten die Forscher Shormann und Panhuis mehrere GPS-Sensoren und 9-Achsen-Bewegungssensoren an Surfbrettern und ließen vier Surfer verschiedener Niveaus „Cutback-Manöver“ (das ist eine Drehung auf dem oberen Teil der Welle) auf insgesamt fast 2000 Meereswellen durchführen. Der Datensatz bestand aus den Brettwinkeln (Roll-, Nick- und Gierwinkel), der linearen Geschwindigkeit, der Rotationsgeschwindigkeit und der Leistungsgröße (das ist hier eine dimensionslose Zahl von 0 – 10) während der Surfmanöver. Insgesamt wurden 18 Turn-Leistungswerte gemessen und berechnet. Die Surfer wechselten monatlich zwischen der Verwendung des RW-Prototyps und den regulären Kontrollfinnen. Alle Ergebnisse wurden mittels ANOVA verglichen.

In den Ergebnissen zeigte sich eine signifikante Verbesserung der Kraftentwicklung bei Verwendung der RW-Flossen. Auch die Wenderaten verbesserten sich, jedoch nicht signifikant.

Wir halten dies für einen großartigen Ansatz, denn abgesehen von dem neuartigen Design der Flossen sind die Methoden sehr interessant. Der Einsatz von Messinstrumenten im Ozean bringt einige Komplikationen mit sich und die Normalisierung eines so unregelmäßigen natürlichen Faktors wie der Meereswellen ist eine schwierige Aufgabe. Es ist wahrscheinlich leider unmöglich, die Surfer während des Tests nicht wissen zu lassen, welche Flossen sie gerade benutzen, da es deutliche Unterschiede im Design gibt. Wir empfehlen auf jeden Fall, auch das gesamte Papier hier zu lesen (https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0232035#ack). Unbedingt solltet ihr aber das untenstehende Drohnen-Filmmaterial ansehen, das zusammen mit dem Papier veröffentlicht wurde – so gefällt uns unsere Biomechanik!

Shormann DE, in het Panhuis M (2020) Performance evaluation of humpback whale-inspired shortboard surfing fins based on ocean wave fieldwork. PLoS ONE 15(4): e0232035. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0232035

Bipedale In-Schuh-Kinetik des Skateboardfahrens – der Ollie:

In einer kurzen Pilotstudie haben sich zwei Forscher aus Dover, USA, mit der In-Schuh-Kinetik des Skateboardfahrens befasst. Die Herausforderung und der Fokus dieser Studie bestand, ähnlich wie im obigen Artikel, darin, die Methoden und die Technologie in der Umgebung des Sportlers einzusetzen. Die vier Teilnehmer trugen identisches Schuhwerk mit drahtlosen sensorischen Einlegesohlen, die mit 13 Drucksensoren pro Sohle die Unterfusskräfte aufzeichneten. Jeder Teilnehmer führte dann Ollies unter drei Bedingungen durch: Im Stand, rollend und bei einem Sprung von einer 36 cm langen Plattform. In der bisherigen Literatur zum Skateboarden wurden ausschließlich Kraftmessplatten zur Beurteilung dieser Bedingungen verwendet. Dies ist möglicherweise nicht ideal, da das Board, die Rollen und das Schuhwerk dämpfende Wirkungen haben können. Insbesondere beim Ollie auf einer Plattform sahen die Forscher durchschnittliche Kräfte die bis zum 3,15-fachen des Körpergewichts betrugen. Interessanter als die absolute Kraft, die auf den Skateboarder wirkt, ist hier jedoch wahrscheinlich die Methodik die angewandt wird. Dieser Ansatz könnte in Zukunft interessante Forschungen über Freiluft- und Natursportarten ermöglichen. Wir sind gespannt, was noch möglich ist!

Leuchanka, A., Ewen, J., & Cooper, B. (2017). Bipedal in-shoe kinetics of skateboarding–the ollie. Footwear Science, 9(sup1), S122-S124. https://doi.org/10.1080/19424280.2017.1314373