Man kennt es ja; Springen, droppen, rollen: All das wäre viel einfacher ohne die Gravitation. Als Physikstudent kommt man damit noch öfters in Berührung als ein Tracer. Und mal Hand aufs Herz: wer von uns denkt schon über Formeln nach, während er Parkour macht? Dennoch habe ich mal darüber nachgedacht, was so manche Bewegungen ausmacht bzw. warum sie funktionieren und wie sie besser funktionieren. Deshalb wollte ich eine kleine Serie von Texten von Physik in Parkour schreiben, die, populärwissenschaftlich geschrieben, auch die Laien und "Physikhasser" verstehen und nachvollziehen können.
Ich werde mit dem 1. Kapitel anfangen und nach und nach diesen Post erweitern, bis mir nichts mehr einfällt. Falls die Leser hier noch Ideen haben, was ich/wir physikalisch durchleuchten sollen: einfach eine kurze e-mail an uns und wir tun unser Bestes.
WICHTIG: Die meisten Formeln sind Näherungen und entsprechen nicht genau der Wirklichkeit. So wird z.B. der Luftwiderstand vernachlässigt. Auch sind diese Artikel nicht wissenschaftlich belegt, es soll einfach nur einen kleinen Einblick in die Physik, die hinter Parkour steht, geben. Im Weiteren werden folgende Abkürzungen benutzt: m für die Masse, t für eine Zeit, g für die Erdbeschleunigung, p für Impuls, F für Kraft, v für Geschwindigkeit und h für die Höhe.
1.Kapitel: Massenschwerpunkt und seine Folgen auf Drops
In der Physik beschreibt man Bewegungen ausgedehnter Körper - also ein Würfel, Kugel oder der menschliche Körper - näherungsweise mit der Bewegung des Massenschwerpunktes. Dieser liegt beim Menschen in der Bauchgegend.
Mit diesem Wissen gehen wir wieder zurück zum Parkour. Wir stellen uns vor, wir stehen auf einer Mauer der Höhe L. Da sich unser Schwerpunkt im Stand ca. in der Mitte des Körpers befindet, brauchen wir noch ca. die Hälfte unserer Körpergröße um unsere endgültige Höhe zu bestimmen. Diese nennen wir h1. Nun stellen wir uns vor, wir sind auf der gleichen Mauer; diesmal in der Hocke. Da unsere Beine angewinkelt sind und unser Körper "kleiner" ist, haben wir auch eine kleinere Höhe; wir nennen sie h2.

Betrachten wir nun die Lageenergie, die unser Körper aufgrund unserer Höhe h1 bzw h2 über dem Erdboden hat. Diese ist gegeben durch:

Springen wir nun von der Mauer, wandelt sich aufgrund der Gravitation unsere gesamte Lageenergie in kinetische, also Bewegungsenergie, um. Diese ist gegeben durch:

Die Umwandlung funktioniert aufgrund der Energieerhaltung. Unsere gesamte Energie ist gegeben durch:

Da auf der Mauer unsere Geschwindigkeit = 0 beträgt, ist somit alle Energie in der Lageenergie. Im Aufschlag ist die Höhe h = 0 und somit ist alle Energie in die Bewegungsenergie umgewandelt worden.
Mit diesem Wissen können wir, da beide Energien gleich groß sind (nur ineinander umgewandelt werden) die Lageenergie und die Bewegungsenergie gleich setzen und nach der Geschwindigkeit auflösen. Dies ergibt uns:

Wir wissen nun also, falls wir die Höhe wissen, wie schnell wir auf dem Boden aufkommen.
Nun stellt sich die Frage: Was kann ich damit anfangen?
Um darauf eine Antwort zu geben muss man noch etwas weiter ausholen und auf Impulse und Kraftstöße kommen.
Der Impuls ist das Produkt zwischen Masse und deren Geschwindigkeit. Die Kraft ist das Produkt zwischen Masse und deren Beschleunigung. Also die zeitliche Änderung des Impulses.

Aus der Geschwindigkeit, die wir durch den Sprung nach unten erhalten, wissen wir nun auch, wir groß unser Impuls ist. Da wir nach der Landung stehen bleiben wollen, beträgt unser Impuls nach der Landung 0. Somit wissen wir, dass die Kraft, die beim Landen auf uns wirkt, folgende Formel hat:

Benutzen wir nun, dass unser Impuls nach der Landung 0 ist, so ergibt sich folgende Formel:

Hier wird deutlich sichtbar, dass die Zeit, die wir brauchen um die Geschwindigkeit auf 0 abzubremsen, einen sehr wichtigen Anteil an dem Kraftstoß hat. Je langsamer ein Objekt abgebremst wird, desto geringer ist die Kraft darauf.
Ein anschauliches Bespiel dafür ist ein fallender Teller. Lässt man einen Teller auf Beton fallen, so wird er innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde auf 0 abgebremst. Die Kraft ist somit riesig und der Teller zespringt. Lässt man den gleichen Teller auf ein Kissen fallen, so wird der Teller langsamer durch das Kissen abgebremst und die Kraft ist sehr viel kleiner und der Teller bleibt ganz. Was mit dem Teller passiert, passiert auch mit uns, nur dass wir nicht so leicht zerspringen =)
Gehen wir nun zurück zu unseren zwei Höhen h1 und h2 (Im Stand und in der Hocke auf der Mauer) und berechnen, was es uns effektiv bringt in die Hocke zu gehen. Die Energiedifferenz beträgt dann:

Daraus leiten wir die Differenz der Geschwindigkeiten her:

Diese Differenz benutzen wir nun um eine Differenz in den Impulsen und der Kraftstöße zu berechnen:

1) Benutzen wir Werte für Δh = 30cm, m=75kg und t=1sec, so ergibt sich eine Differenz von:

2) Nehmen wir nun eine etwas schlechtere Landung an, mit den gleichen Werten nur für t nehmen wir diesmal t=0.3sec. Daraus ergibt sich eine zusätzliche Kraft von:

Im Beispiel 1 wirkt also eine zusätzliche Kraft von 183 Newton, in Beipsiel 2 612 N, wie man sieht ist der Unterschied riesig. Hier sieht man sehr gut wie wichtig die Landungsdauer für die auftretende Kraft ist. 1 Newton entspricht ungefähr der Anziehungskraft der Erde auf 100g.
Daraus können wir nun berechnen, was die Kraft in Körpergewichten ausgedrückt ist.
In Beispiel 1 wäre das dann das 0.24-fache des Körpergewichts und in Beispiel 2 das 0.81-fache.
Auch hier wird deutlich wie groß der Unterschied ist.
Abschließend bleibt also festzuhalten:
- Je länger man die Geschwindigkeit abbremst, desto weniger Kraft wirkt auf euch.
- Die zusätzliche Kraft, die durch einen Drop aus dem Stand auftritt, ist unabhängig von der Höhe der Mauer, sie hängt nur wieder von der "Dauer" der Landung und vom Höhenunterschied des Massenschwerpunktes ab.
-Die Kraft ist reziprok abhängig von der "Dauer" der Landung, d.h. eine Halbierung der Landungszeit resultiert in einer Verdoppelung der auftretenden Kraft.
-Das Gewicht ist dabei irrelevant, es tritt immer das 0.24 bzw 0.81-fache des Körpergewichts auf. ( Auf die Beispiele von uns bezogen)
Weiterhin bitte ich zu beachten, dass die Kraft, die auftritt nur eine Näherung ist, sowie ich nicht weiß, wo die Kraft auftritt (Knie, Hüfte, Muskeln?).
Ich hoffe die Abhandlung hat euch gefallen =)
Gruß el cliq