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Skelett, Gelenke und antagonistische Muskeln – Hebel am Ellenbogen und Bewegungsumfang

BiologieHuman- und TierphysiologieAlter 13–14

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Tippen Sie die Knochen eines menschlichen Skeletts an, um zu sehen, wie sie den Körper stützen, Organe schützen, Bewegung ermöglichen und im roten Knochenmark Blutzellen bilden, und tippen Sie die Gelenke an, um Kugel-, Scharnier-, Dreh-, Knorpel- und feste Gelenke, ihren Bewegungsumfang und die Teile eines echten Gelenks (Synovialgelenks) zu vergleichen. Am Ellenbogenhebel ändern Sie die Last, den Ansatzabstand des Bizeps und den Ellenbogenwinkel und bestimmen mit dem Hebelgesetz die Muskelkraft, während Bizeps und Trizeps als Gegenspieler arbeiten. Danach messen Sie den Bewegungsumfang mit einem virtuellen Goniometer und notieren die Ergebnisse.

Lektion: Skelett- und Muskelsystem: Aufgaben des Skeletts, Gelenke, Gegenspielerprinzip und Bewegungsumfang

Was sie zeigt

Das Skelett stützt den Körper, schützt Organe, ermöglicht Bewegung und bildet im roten Knochenmark Blutzellen. Knochen treffen sich in Gelenken: in festen Nähten, in wenig beweglichen Knorpelverbindungen und in frei beweglichen Synovialgelenken wie Scharnier-, Dreh- und Kugelgelenken, in denen Knorpel, Gelenkschmiere, Gelenkkapsel und Bänder die Reibung verringern und für Stabilität sorgen. Muskeln ziehen über Sehnen an den Knochen und arbeiten als Gegenspieler, etwa Bizeps und Trizeps. Der Unterarm ist ein Hebel: Nach dem Hebelgesetz ist die Bizepskraft mal ihrem Abstand vom Ellenbogen gleich der Last mal ihrem Abstand. Ein Goniometer misst den Bewegungsumfang eines Gelenks.

So funktioniert es

Tippen Sie unter Skelett einen Knochen oder einen Gelenkring an und nutzen Sie die Schaltflächen bei Funktion zeigen; bei einem Synovialgelenk drücken Sie Aufbau zeigen. Unter Ellenbogenhebel verschieben Sie die Regler, drücken Ellenbogen beugen oder Ellenbogen strecken und dann Eintragen. Unter Goniometer ziehen Sie Achse und beide Schenkel auf die Gliedmaße, drücken Messwert eintragen bei Anfang und Ende und dann Nächste Person.

Einstellbare Parameter

  • Startansicht Skelett und Gelenke, Ellenbogenhebel (Drehmomente), Goniometer (Bewegungsumfang)
  • Hervorgehobene Aufgabe Keine, Stützen, Schützen, Bewegung, Blutbildung
  • Last in der Hand 0–20 kg
  • Abstand vom Ellenbogen zum Bizepsansatz 2–8 cm
  • Abstand vom Ellenbogen zur Last 20–40 cm
  • Ellenbogenwinkel 40–140 °
  • Gewicht des Unterarms berücksichtigen
  • Mit dem Goniometer gemessene Bewegung Beugung im Ellenbogen, Beugung im Knie, Beugung in der Schulter (Arm nach vorn), Beugung in der Hüfte

Fragen zum Erkunden

  1. Warum muss der Bizeps mit einer Kraft ziehen, die ein Vielfaches des Gewichts der Last in der Hand beträgt?
  2. Warum ist das Hüftgelenk stabiler, aber weniger beweglich als das Schultergelenk?
  3. Wie könnten Sie Ihre Messungen des Bewegungsumfangs mit dem Goniometer zuverlässiger machen?

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