Hebel am Menschen

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Hebel am Menschen
25.01.2021

Das Fuss­ge­lenk des Men­schen - Be­las­tung der Achil­les­seh­ne

Der mensch­li­che Fuss ist ziem­lich kom­pli­ziert auf­ge­baut. Wir wol­len ihn stark ver­ein­facht als einen um D dreh­ba­ren Hebel auf­fas­sen:
An einem Ende die­ses He­bels (an der Ferse) greift die Achil­les­seh­ne (blau) an. Wel­che Kraft die Achil­les­seh­ne auf­brin­gen muss, damit eine Per­son (m = 70 kg) auf einem Fuss einen Ze­hen­stand (Kon­takt­punkt mit dem Boden B) ma­chen kann.
  • Wel­che Kraft FB übt die Per­son beim ein­bei­ni­gen Ze­hen­stand auf den Boden und um­ge­kehrt der Boden auf den Fuss im Punkt B aus (Ge­wichts­kraft!)?
  • Damit die Ferse nicht auf den Boden kommt, zieht der an der Achil­les­seh­ne be­fes­tig­te Wa­den­mus­kel den Fuss um den Dreh­punkt D nach oben. Die Kraft FS auf die Achil­les­seh­ne kann man be­rech­nen, wenn man den Fuss als zwei­sei­ti­gen Hebel mit dem Dreh­punkt D und der in B an­grei­fen­den Kraft FB be­trach­tet. Die nö­ti­gen Masse der He­bel­ar­me l1 und l2 ent­nehmt ihr eurem Fuss.
  • Wel­che Kraft tritt bei dem Ze­hen­stand im Punkt D (obe­res Fuss­ge­lenk) auf (FB + FS)?
  • Warum wird die Be­las­tung der Sehne ge­rin­ger, wenn die Ferse mög­lichst weit vom Boden ab­hebt?
Physik
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Hebel am Menschen

von Urs Pedrocchi, Sportschule Glarnerland
Physik
2. OS
23.10.2023
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