Kapitel 1

Question 1

In welche Hauptkategorien können Krafttrainingsgeräte eingeteilt werden?

Answer 1

• schwerkraftabhängige Geräte
• Schwungrad-Widerstandsgeräte (FRTDs)
• elastische Widerstandsgeräte
• fluidodynamische Maschinen
• Roboter-Maschinen

Question 2

Wie wird bei schwerkraftabhängigen Geräten der Widerstand erzeugt?

Answer 2

• Gravitationskraft auf Masse (Körper des Athleten, externes Gewicht)
  » Beispiele: Gewichtsstapelmaschinen, freie Gewichte, Geräte mit schrägen Schienen

Question 3

Wie wird bei Schwungrad-Widerstandsgeräten (FRTDs) der Widerstand erzeugt?

Answer 3

Trägheitskraft einer rotierenden Masse

Question 4

Wie wird bei elastischen Widerstandsgeräten der Widerstand erzeugt?

Answer 4

• elastische Komponente (Federn, Gummibänder)

Question 5

Wie erzeugen fluidodynamische Maschinen Widerstand?

Answer 5

• Druck von Flüssigkeit (hydrodynamisch) oder Gas (pneumatisch)
  Beispiel: Keiser®-Luftwiderstandsausrüstung

Question 6

Wie erzeugen Roboter-Maschinen Widerstand?

Answer 6

• Elektromotor, computergesteuert

Question 7

Welche SI-Einheiten (7) werden in der Physik verwendet?

Answer 7

• Masse: kg
• Kraft: Newton (N)
• Weg: Meter (m)
• Geschwindigkeit: Meter pro Sekunde (m/s)
• Winkelgeschwindigkeit: Rad pro Sekunde (rad/s)
• Leistung: Watt (W)
• Energie (Arbeit): Joule (J)

Question 8

Wie wird eine Masse von Pfund (lbs) in Kilogramm (kg) umgerechnet?

Answer 8

1 lbs ≅ 0.454 kg

Question 9

Was bedeuten die mathematische Symbole ≅, ≡, ≪ ?

Answer 9

≅ : ungefähr gleich
≡ : identisch
≪ : viel kleiner als

Question 10

Welche zwei physikalischen Größen bilden die Grundlage der Trainingsphysik?

Answer 10

• Kraft (F)
• Geschwindigkeit (v)

Question 11

Wie berechnet man die Leistung (P)

Answer 11

P = F ⋅ v

Question 12

Wie berechnet man die Arbeit (Energie, W)?

Answer 12

W= ∫ P ⋅ dt

Question 13

Wie berechnet man die Beschleunigung (a)?

Answer 13

a= dt/dv

Question 14

Wie berechnet man den zurückgelegten Weg (s)?

Answer 14

s=∫v dt

Question 15

Was ist der Unterschied zwischen Derivative und Integral?

Answer 15

• Derivative: Änderungsrate über die Zeit
• Integral: Fläche unter dem Graphen

Question 16

Was ist der Unterschied zwischen Kraft und Masse?

Answer 16

• Masse: Menge der Materie (kg)
• Kraft: Wechselwirkung zwischen Objekten (N)

Question 17

Was ist Gewicht?

Answer 17

Spezifische Kraft: Vertikale Anziehungskraft der Erde auf ein Objekt

Question 18

Wie berechnet man den Impuls (p)?

Answer 18

p = m ⋅ v

Question 19

Was besagt das II. Newtonsche Gesetz (linear)?

Answer 19

F = dt / dp

Question 20

Wie berechnet man den Impuls (J)?

Answer 20

𝐽 = ∫ 𝐹𝑑𝑡
Bei konstanter Masse: 𝐽 = 𝑚 ⋅ Δ𝑣

Question 21

Wie könnte man den Impuls eines Athleten beim Landen berechnen?

Answer 21

• Landegeschwindigkeit aus Sprunghöhe berechnen
• Impuls ohne Kraftmessplatte berechnen:
  𝐽 = 𝑚⋅Δ𝑣

Question 22

Was besagt der Erste Hauptsatz der Thermodynamik?

Answer 22

-Änderung der Energie (ΔU) = Wärme zugeführt (Q) - geleistete Arbeit (E)
- Formel: Δ𝑈 = 𝑄 − 𝐸
-Energieerhaltung: Energie kann nicht erzeugt oder vernichtet werden, nur umgewandelt.

Question 23

Welche verschiedenen Energieformen gibt es im Kontext des Krafttrainings?

Answer 23

• potentielle Energie: Höhe einer Masse relativ zu einer Nullposition
• kinetische Energie: Bewegung einer Masse
• Schwungradenergie (EFW): Energie eines rotierenden Schwungrads
• Elastische Energie: Energie in einer gespannten Feder oder Gummiband
• Wärme (Q): Energie durch Reibung
• Arbeit: Energie, die mit dem Athleten ausgetauscht wird

Question 24

Was ist ein geschlossenes System im Kontext des Krafttrainings?

Answer 24

• kein Energieaustausch mit der Außenwelt ( Δ𝑈 = 0)
• Energie wird in Wärme umgewandelt (E = Q)
• Beispiel: Aerobe Trainingsgeräte

Question 25

Wie sieht die Energiebilanz bei Krafttrainingsgeräten aus?

Answer 25

• keine oder vernachlässigbare Reibung
• Nettobilanz der Energie ist null
• konzentrierte Arbeit des Athleten wird in der Maschine gespeichert (kinetisch, elastisch, etc.)

Question 26

Was passiert mit der Energie in der exzentrischen Phase?

Answer 26

• gespeicherte Energie wird vollständig an den Athleten zurückgegeben
  Formel: 𝐸_𝐶𝑂𝑁=𝐸_𝐸𝐶𝐶

Question 27

Wie funktioniert die Energieumwandlung bei FRTDs (Schwungrad-Widerstandsgeräten)?

Answer 27

• konzentrierte Arbeit wird in kinetische Energie des Schwungrads umgewandelt (𝐸_𝐹𝑊 = 𝐸_𝐶𝑂𝑁)
• Energie wird in der exzentrischen Phase zurückgegeben (𝐸_𝐸𝐶𝐶 = 𝐸_𝐹𝑊)

Question 28

Was unterscheidet aktive Trainingsgeräte von geschlossenen Systemen?

Answer 28

• haben eine externe Energiequelle

Question 29

Was ist die exzentrische Phase im Krafttraining?

Answer 29

• Phase, in der sich ein Muskel verlängert, während er gegen Widerstand arbeitet
• Energie wird vom Gerät an den Athleten zurückgegeben

» Beispiel: Absenken eines Gewichts beim Bizeps-Curl

Question 30

Energieformen

Answer 30

• Kinetische Energie: Bewegung eines Objekts
• Potenzielle Energie:
  Gravitationspotenzielle Energie: Lage in einem Gravitationsfeld / Elastische potenzielle Energie: Verformung eines elastischen Objekts
• Thermische Energie:
  Bewegung von Atomen und Molekülen, Temperaturabhängig
• Chemische Energie: in chemischen Bindungen gespeichert, bei Reaktionen freigesetzt
• Elektrische Energie: Fluss von elektrischen Ladungen
• Magnetische Energie: in einem Magnetfeld gespeichert
• Strahlungsenergie (Lichtenergie): in elektromagnetischen Wellen enthalten (z.B. Licht, Radiowellen)
• Kernenergie (Atomenergie): in den Bindungen des Atomkerns gespeichert, bei Kernspaltung/-fusion freigesetzt
• Schallenergie:
  Übertragung durch Schallwellen
• Mechanische Energie:
  Kombination aus kinetischer und potenzieller Energie in einem mechanischen System
• Ionisierungsenergie: Entfernen von Elektronen aus Atomen oder Molekülen