Das Drehmoment

Unterarm und Ellbogen bilden einen einarmigen Hebel, d. h. beide Hebelarme befinden sich auf einer Seite der Drehachse. Ihr Längenverhältnis liegt bei etwa 7:1. Nehmen wir vereinfacht an, dass der Bizeps senkrecht zieht. Um ein Gewicht von 100 N (entspricht 10 kg) ruhig in der Hand zu halten, muss dieser mit 700 N ziehen! Dafür bewegt sich die Hand um 7 cm, wenn sich der Bizeps um 1 cm verkürzt. Auch der Arm übersetzt auf Geschwindigkeit!

Hebelverhältnisse am Arm.

Die Hebelarme am Fuß verhalten sich etwa wie 2,5:1 (folgende Abb.). Wenn wir vereinfacht annehmen, dass die Achillessehne senkrecht nach oben zieht, dann ist die Kraft, die auf sie wirkt, immer 2,5-mal so groß wie die Kraft am Ballen. Dafür gilt aber: Wenn sich der Wadenmuskel um 1 cm verkürzt, bewegt sich der Fußballen um 2,5 cm. Der Fuß übersetzt auf Geschwindigkeit!

Hebelverhältnisse am Fuß

Die folgende Abb. zeigt die Kraft, die beim Weitsprung am Fuß entsteht. Die erste Spitze ist vom Fersenaufsatz. Dort wo der Pfeil eingezeichnet ist, hebt die Ferse gerade ab. Auf den Fußballen wirken in diesem Moment 4000 N und auf die Achillessehne daher 10.000 N! Die Sehne hält Maximalbelastungen von sogar 18.000 N aus. Das ist so, also würdest du 1,8 t an die Sehnen hängen!

Kraft beim Weitsprung.

Die Bandscheiben liegen als Pufferkissen zwischen den Wirbeln. Durch langjährige Überbelastung kann es zur Vorwölbung (oben) oder sogar zum Einreißen der Bandscheibe kommen (Bandscheibenvorfall; unten). In beiden Fällen schmerzhaft für das Rückenmark! Auslöser ist wiederholt falsches Heben.

Kraftarm beim Heben von Gewichten.

Der Drehpunkt liegt in diesem Fall in der Mitte der Wirbelkörper. Die Rückenmuskeln setzen etwa 5 cm entfernt an den Wirbelfortsätzen an (Abb. 11.25). Der Lastarm ist die Entfernung vom Mittelpunkt des Wirbels bis zur Wirkungslinie des Gewichts (folgende Abb.). Je stärker man den Rücken krümmt und die Beine streckt, desto größer wird der Lastarm und desto ungleichmäßiger wird die Bandscheibe belastet. Durch schlechtes Heben kann die Belastung in der Lendenwirbelsäule auf beinahe das 4fache ansteigen.

Richtiges und falsches Heben.

Landen vom Tisch rutschende Butterbrote wirklich immer auf der Butterseite (F10)? Nicht alle, aber der Großteil. Und das hat einen recht einfachen physikalischen Grund. Wenn das Brot von Tisch rutscht, entsteht ein Drehmoment, sobald der KSP außerhalb der Tischkante liegt (Abb. 11.27). Bei einer alltäglichen Über-die-Kante-Rutschgeschwindigkeit ist die entstehende Drehung so groß, dass das Brot tatsächlich meist auf der Butterseite landet.

Das fallende Butterbrot.

Es gibt allerdings Abhilfen: Entweder du frühstückst an einem drei Meter hohen Tisch oder bevorzugst Toasts mit 2,5 cm Kantenlänge. Dann schafft das Brot nämlich eine ganze Drehung. Oder du gibst dem vom Tisch rutschenden Toast noch einen kräftigen Stoß, weil dann schafft er nicht mal eine halbe Drehung.