Wie funktioniert ein Dynamometer? Was misst ein Dynamometer?

Dynamometer messen den Tonus der Handwurzelmuskulatur bei Kindern und Erwachsenen, um die Gesamtleistung und Kraft einer Person zu bestimmen, sowie um die Dynamik des Genesungsprozesses nach Verletzungen, beim Training von Sportlern und bei der Durchführung von Dynamometrie während der klinischen Untersuchung zu verfolgen der Bevölkerung. Moderne Geräte Kraft in Dekanewton (daN) anzeigen. Diese Einheit ist analog zur Kilogrammkraft (kgf).

Funktionsprinzip eines Dynamometers

Die Funktionsweise eines Dynamometers basiert auf dem Gesetz der Physik, nach dem die Verformung einer Feder oder eines anderen Elements erfolgt elastischer Körper ist direkt proportional zur Kraft (Spannung), die auf den Körper ausgeübt wird. Dieses Gesetz ist nach Hooke benannt, einem englischen Wissenschaftler, der im 17. Jahrhundert lebte.

Das Hookesche Gesetz besagt, dass als Reaktion auf die Verformung eines Körpers eine Kraft auftritt, die dazu neigt, zurückzukehren Ausgangsform und Originalgröße gegebenen Körper. Man nennt sie elastische Kraft.

Der einfachste Dynamometer ist eine Kombination aus zwei Geräten – Leistung und Referenz!

Die auf das Gerät ausgeübte Kraft ist die Verformung seiner Kraftverbindung. Mittels eines elektrischen (oder mechanischen) Signals wird die Verformung auf die Referenzverbindung übertragen, die digital oder analog sein kann.

Die Maßeinheit des Geräts ist Newton (N), eine internationale Krafteinheit.

Wenn die Waage das Körpergewicht einer Person anzeigt, können die Messwerte des Dynamometers verwendet werden, um die Kraft zu beurteilen, die eine Person aufwendet, um die Instrumentenfeder zu verformen.

Modernes Gerät zur Dynamometrie ist ein in der Medizin weit verbreitetes Kontroll- und Messgerät zur Messung der Zug- oder Druckkraft beim Menschen, gemessen in Newton, sowie des Kraftmoments in Kilogramm-Kraft.

Das Design des Geräts ermöglicht es einer Person, ihre Muskelkraft völlig unabhängig zu messen!

Haupttypen von Dynamometern in der Medizin

Die ersten Dynamometergeräte, bei denen es sich um Federmechanismen handelte, wurden Mitte des 18. Jahrhunderts geschaffen. Die Feder in ihnen dehnte sich unter dem Einfluss der Last auf eine bestimmte Länge aus. Die Unterteilungen auf der Skala, die die Dehnung der Feder anzeigten, entsprachen der Masse der Last. Einige Zeit später kam ein Wählgerät mit runde Feder geschlossener Kreislauf. Nach Geräten mit Dehnmechanismen wurden Strukturen erfunden, die unter Druck arbeiten.

Heute gibt es folgende Arten von Dynamometern:

  • Mechanisch.
  • Hydraulisch.
  • Elektronisch.

Geräte mit mechanischem Wirkprinzip sind:

  • Hebel.
  • Frühling.

Es gibt Modelle von Dynamometergeräten, die zwei Arten von Leistungsgeräten gleichzeitig verwenden!

IN medizinische Praxis Die am häufigsten verwendeten Gerätetypen sind::

  1. Mechanische Feder . Die darin enthaltene Kraft wird auf eine Druck- oder Zugfeder übertragen. Der Wert der elastischen Kraft ist streng proportional zur Größe der Verformungswirkung. Das Federprinzip wird im einfachsten Stahlwerk genutzt.
  2. Mechanischer Hebel. Die Verformungskraft wird auf übertragen dieses Gerät mit Hilfe eines Hebels. Die Messwerte des Dynamometers zeichnen das Ausmaß der Verformung auf. Die Funktionsweise eines Kfz-Drehmomentschlüssels basiert auf diesem Wirkalgorithmus. Genauigkeit von beidem mechanische Geräte hängt von der Umgebungstemperatur ab.
  3. Hydraulisch. Unter dem Einfluss der vom Gerät gemessenen Kraft wird die Flüssigkeit aus dem Hydraulikzylinder herausgedrückt. Anschließend passiert es das Rohr und gelangt in einen Aufzeichnungssensor, der seine genaue Menge aufzeichnet. Dieses Gerät ist genauer als seine mechanischen Gegenstücke, aber viel schwieriger herzustellen. Die Zuverlässigkeit der Messwerte hängt hier direkt von der Genauigkeit der Flüssigkeitsdosierung und der Qualität der Dichtung ab.
  4. Elektronisch. Darin wird die am Sensor ankommende Verformungskraft in ein elektrisches Signal umgewandelt. Darüber hinaus verfügt das Gerät über einen weiteren Sensor. Es verstärkt das am ersten Sensor ankommende Signal und zeichnet es im Speicher des Geräts auf.

Elektronische Designs verwenden Arten von induktiven, piezoelektrischen und anderen Sensoren. Wenn sich der Sensor verformt, erhöht sich der Widerstand und dadurch ändern sich die Ströme. Dadurch ist die Druckkraft auf den Sensor direkt proportional zur Stärke des vom Gerät übertragenen elektrischen Signals.

Ein elektrischer Leistungsprüfstand ist ein hochpräzises, kleines und leichtes Gerät!

Was ist der Unterschied zwischen einem Handgelenk- oder Hand-Dynamometer und einem Kreuzheben-Dynamometer?

In der Medizin werden Kraftmessgeräte zur Kraftbestimmung, Leistungsbeurteilung und Ausdauer eingesetzt. menschlicher Körper. Mit diesen einfachen Geräten können Sie eine ziemlich genaue Aussage über den Zustand der Muskeln einer Person treffen.

Für medizinische Zwecke werden hauptsächlich handgehaltene Dynamometer und Maschinenmodelle verwendet!

Option Handprüfstand bestimmt die Muskelkraft der Finger einer Person, die sie mit der Hand drückt. Daher der zweite Name – Karpal. Dieses Gerät wird häufig von Physiotherapeuten verwendet, um die Dynamik der Erholung der Muskelkraft eines Patienten nach einer Verletzung zu bewerten. Handgelenksdynamometer weit verbreitet in der Spedition und Transportunternehmen beim Testen neu eingestellter Mitarbeiter. Sie werden auch von Strafverfolgungsbehörden, dem Ministerium für Notsituationen und den Streitkräften sowie in professionellen Sportorganisationen und Fitnessclubs eingesetzt.

Heute verfügbar Handinstrumente mechanische und elektronische Modifikationen. Die Genauigkeit der Messungen mit ihnen hängt von der menschlichen Compliance ab bestimmte Regeln beim Messen.

Diese Regeln sind sehr einfach und lauten wie folgt:

  • Zweite, freie Hand Sie müssen sich entspannen und absenken.
  • Dann muss es zur Seite bewegt und senkrecht zum Körper positioniert werden.
  • Der Arm mit dem Gerät sollte nach vorne gestreckt werden.
  • Auf Befehl sollten Sie den Kraftmesser mit der Hand so fest wie möglich zusammendrücken.

Nach diesem Algorithmus wird die Stärke jeder Hand einzeln und mehrmals hintereinander gemessen.

Aus den für jede Hand erzielten Ergebnissen wird die bessere ausgewählt!

Beim Erhöhen Muskelmasse Während des Trainings verbessern sich die mit einem Dynamometer ermittelten Indikatoren.

Genau absolute Indikatoren Es ist ziemlich schwierig, sie zu erhalten, da sie von vielen subjektiven Faktoren beeinflusst werden. Daher wird in der Regel der Wert der relativen Stärke der Hände berücksichtigt. Zur Berechnung wird die von einem Dynamometer gemessene Kraft in Kilogramm mit einhundert multipliziert und dann durch das Körpergewicht der Person dividiert. Für Personen, die keinen Profisport betreiben, liegt der relative Indikator bei 45–50 Einheiten für Frauen und 60–70 Einheiten für Männer.

Mit Hilfe von Rückgrat-Dynamometern können Sie alle Muskeln, die den menschlichen Körper beugen und strecken, auf statische Kraft und Ausdauer testen!

Das Dämpfungsgerät ähnelt im Aussehen einem Fußexpander. Seine Bestandteile sind ein Griff, eine Fußstütze und ein mit einem Sensor ausgestattetes Kabel Meter und ein Zählgerät.

Um die Muskelkraft zu messen, benötigt eine Person:

  • Stellen Sie sich mit beiden Füßen auf die Fußstütze des Gerätes.
  • Neigen Sie Ihren Körper nach vorne und beugen Sie die Taille.
  • Fassen Sie den Griff des Dynamometers mit beiden Händen.
  • Beuge deine Knie nicht.
  • Anschließend muss der Griff des Gerätes mit aller Kraft nach oben gezogen werden.

Berechnungsprinzip relative Indikatoren Bei Werkzeugmaschinen ist das Gleiche wie bei Handwerkzeugen. Die Indexwerte liegen aber deutlich höher. Mit einem Index von bis zu 170 Einheiten wird die Kraft beim Kreuzheben als gering eingeschätzt. Indikatoren von 170 bis 200 Einheiten weisen auf eine unterdurchschnittliche Stärke hin.

Die Stärke der Körperaufrichtungsmuskulatur gilt als durchschnittlich, wenn der Indexwert zwischen zweihundert und zweihundertdreißig liegt. Ein Index von 230 bis 260 Einheiten weist auf überdurchschnittliche Werte hin. Und mehr als zweihundertsechzig sind Indikatoren für eine hohe Stärke der Rumpfstreckung.

Warum müssen Sie Stärkeindikatoren kennen?

Die Muskelkraft eines Menschen wird durch sein Geschlecht und Alter, sein Körpergewicht und den Ermüdungsgrad beeinflusst. Der Kraftindikator hängt maßgeblich von der Tageszeit und der Art des Muskeltrainings ab.

Es wurde festgestellt, dass in der Regel mitten am Tag Maximalwert dieser Indikator. Und morgens und abends - minimal.

Gleichzeitig normal Muskelkraft Eine bestimmte Person kann dadurch geschwächt werden, dass:

  • Er leidet an einer Krankheit oder verspürt vorübergehende Beschwerden.
  • Die Person befindet sich in einem Zustand der Depression oder des Stresses.
  • Aus verschiedenen Gründen waren die gewohnte Ernährung und der Tagesablauf seines Körpers gestört.

Bei älteren Menschen und bei Menschen, die nicht in der richtigen körperlichen Verfassung sind, sind diese Indikatoren häufig niedriger.

Ärzte verschreiben Patienten, um die Muskelkraft auf einem Dynamometer zu messen und zu kontrollieren körperliche Entwicklung sowohl Kinder als auch Jugendliche und Erwachsene.

Bei Messungen ist darauf zu achten, dass sich der Pfeil des Gerätes in der Ausgangsposition auf der Nullmarke befindet!

Nach der Messung müssen die Messwerte aufgezeichnet werden. Dies wird Ärzten dabei helfen, Veränderungen im Gesundheitszustand einer Person über einen bestimmten Zeitraum besser einzuschätzen.

Bei geringer Muskelkraft empfehlen Ärzte die Ausübung einer akzeptablen Sportart. Denn körperliche Übungen dienen nicht nur dem Bizepsaufbau. Erstens stärken sie die Immunität des Körpers und steigern seine Leistungsfähigkeit.

Ein Dynamometer wird üblicherweise als Kontroll- und Messgerät (Gerät) bezeichnet, das zur Messung der Druck- oder Zugkraft (in Dekanewton) sowie des Drehmoments, gemessen in Kilogramm Kraft, verwendet wird.

Diese Geräte unterscheiden sich erheblich voneinander in folgenden Parametern:

  • funktionale Zugehörigkeit;
  • Zweck;
  • Design der Leistungseinheit des Produkts.

Dies liegt daran, dass der Wert der gemessenen Kraft je nach Modell im Bereich von einem Hundertstel N – Zehntausenden KN liegen kann. Ein sehr verbreitetes Gerät ist das .

Das Gerät eines klassischen Dynamometers besteht nur aus zwei Elementen: einem Referenz- und einem Leistungsgerät. Während des Messvorgangs verformt die gemessene Kraft das Kraftglied. Der Verformungswert wird über ein elektrisches Signal (optional durch mechanische Übertragung) an ein digitales (im ersten Fall) oder analoges (im zweiten) Lesegerät gesendet.

Abhängig von der Art des verwendeten Kraftgeräts und dem implementierten Funktionsprinzip werden Dynamometer unterteilt in:

  1. Hydraulisch.
  2. Mechanisch:
    • Frühling;
    • Hebel
Im Design eines Dynamometers können zwei Prinzipien (Typen) von Leistungsgeräten implementiert werden.

Mechanische Dynamometer

Feder mechanisch – die Kraft wird auf die Feder übertragen. Je nach Einsatzzweck des Dynamometers und Richtung der Krafteinleitung wird die Feder gedehnt oder gestaucht. Der resultierende Wert der elastischen Verformung ist proportional zur wirkenden Kraft.

Hebel mechanisch – in diesem Fall wirksame Kraft verformt den Hebel selbst. Die Größe der resultierenden Verformung wird aufgezeichnet. Solche Geräte können nicht als genau bezeichnet werden. Darüber hinaus ändert sich die Messgenauigkeit aufgrund von Änderungen der Außentemperaturen erheblich.

Das einfachste bekannte Federkraftmesser, auf Spannung wirkend – „Steelyard“. Der einfachste bekannte Hebelschlüssel ist ein Drehmomentschlüssel.

Hydraulische Dynamometer

Die Funktionsweise dieses Gerätes basiert auf dem Prinzip, die im Zylinder befindliche Flüssigkeit durch den Einfluss der zu messenden Kraft nach außen zu bewegen. Die verdrängte Flüssigkeit fließt durch ein spezielles Rohr zu einem Gerät, das ihre Menge erfasst.

Diese Geräte sind genauer als mechanische Analoga, sind jedoch vom Design her deutlich komplexer, weil Jede Druckentlastung oder falsche Dosierung der Flüssigkeit, die während des Herstellungsprozesses in das Gerät eingefüllt wird, beeinträchtigt die Genauigkeit erheblich.

Elektrische Dynamometer

Dieses Design verfügt über zwei Sensoren. Einer (der Haupt) wandelt die resultierende Verformung in ein elektrisches Signal um. Der zweite, zusätzliche Verstärker verstärkt das vom ersten empfangene Signal und schreibt es in den RAM. Die wichtigsten verwendeten Sensoren sind induktive, DMS-, piezoelektrische oder schwingungsfrequente Sensoren. Die Gewichtsbelastung verformt den Sensor; an der Stelle, an der die Verformung auftritt, erhöht sich der Widerstand, was zu einer Änderung der Stromstärke führt. Letztere ist proportional zur Größe der Verformung und damit zur auf den Sensor wirkenden Kraft. Modelle elektrische Dynamometer sind von höchster Präzision und haben minimale Abmessungen und Gewicht.

Zusätzlich zu der oben angegebenen Klassifizierung werden die auf dem Markt befindlichen Leistungsprüfstände je nach Verwendungszweck in mehrere große Gruppen unterteilt, von denen die wichtigsten sind:

  • medizinische Dynamometer;
  • beispielhafte Dynamometer.

Vorbildliche Dynamometer

Dieser Name wird Referenzgeräten zugeordnet, deren Hauptzweck die Messung statischer Zug- und Druckkräfte ist, die bei Inspektionen und Reparaturen von Prüfmaschinen und Werkbänken durchgeführt werden. Dieses Dynamometer enthält einen Kraftsensor, der an ein digitales Messgerät angeschlossen ist.

Als beispielhafte mechanische Geräte sind die Modelle DORM (Spannung) und DOSM (Kompression) zu nennen. Wenn wir über elektronische Modelle sprechen, können wir als typische Modelle die Modelle DOSE (Spannung) und DOSE (Kompression) nennen.

Dynamometer dieser Gruppe sind praktisch unabhängig von Änderungen der Außentemperatur, verfügen über integrierte Selbstdiagnosemechanismen und verfügen über eine Kompensation für seitliche Belastungen, die in implementiert ist Automatikmodus.

Diese Geräte haben ein unbedeutendes Gewicht und Abmessungen, hohe Genauigkeit und Haltbarkeit.

Sie sind ausgestattet Benutzeroberflächen, digitale Anzeigen und die Möglichkeit, an einen PC anzuschließen.

Medizinische Dynamometer

Diese Geräte sind hochspezialisiert. Sie ermöglichen es Ihnen, das Leistungsniveau, die Ausdauer und die Kraft einer Person zu bestimmen, geben einen Einblick in den Zustand ihrer Muskeln und helfen, den Fortschritt der Erholung des Körpers nach einer Verletzung zu überwachen.

Geräte dieser Gruppe sind unterteilt in:

  • Kreuzheben;
  • Handbuch (Hand).

Handgelenk-Dynamometer

Hierbei handelt es sich um ein Diagnosegerät, mit dem die Druckkraft bestimmt werden kann, die auf die Hand einer Person ausgeübt wird. Mit einem Handkraftmesser wird die erste und aktuelle Beurteilung des Zustands der oberen Extremitäten nach einer Verletzung oder bei Funktionsstörungen erfasst.

Diese Geräte werden nicht nur von Physiotherapeuten verwendet. Sie werden häufig im Ministerium für Notsituationen, der Armee und anderen Strafverfolgungsbehörden eingesetzt. Und in Unternehmen, die Speditions- und Transportdienstleistungen erbringen, in verschiedenen Kampfsportabteilungen und Fitnessclubs sowie bei Profisportlern werden Handleistungsprüfstände unbedingt zur Kontrolle der beruflichen Leistung eingesetzt. Eignung.

Medizinische Handdynamometer werden in mechanische und elektronische unterteilt. Ein typischer Vertreter der Geräte der ersten Gruppe können als Dynamometer der DK-Serie angesehen werden, der zweite als DMER. Zu beachten ist, dass es spezielle Modelle von Kinder-Dynamometern gibt. Zu den Produkten dieser Gruppe gehört DMER-30-0,5.

Kreuzheben-Dynamometer

Diese Gruppe besteht aus spezialisierten Geräten, deren Hauptzweck darin besteht, die Kräfte verschiedener Muskelgruppen zu messen, deren Wirkung den menschlichen Oberkörper aufrichtet. Mit den Geräten können Sie die Kraft aller dafür verantwortlichen Streckmuskeln messen. Die beliebtesten Dynamometermodelle dieser Gruppe sind DS-500 und DS-200.

Es wird häufig im Bank- und Handelswesen eingesetzt.

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Elektronisches Handdynamometer DMER-120-0,5 (medizinisch)

Betrachten Sie dieses Dynamometermodell als ein typisches Produkt dieser Gruppe.
Der Hauptzweck dieses Geräts besteht darin, die Kraft der Armmuskulatur bei Personen zu bestimmen, die beruflich Sport treiben.

Parameter des Dynamometers:

Die am häufigsten nachgefragten Produkte dieser Gruppe sind medizinische Hand- und Kreuzheben-Dynamometer. Die Produkte sind in der Pflichtausstattung von Vorschul- und Schuleinrichtungen, Sportabteilungen und Fitnessclubs, medizinischen Rehabilitationszentren und Sanatorien enthalten.

Das wissen wir bereits, um die Interaktion von Körpern zu beschreiben physikalische Größe, genannt Stärke. In dieser Lektion erfahren wir mehr über die Eigenschaften dieser Größe, die Krafteinheiten und das Gerät, mit dem sie gemessen wird – ein Dynamometer.

Thema: Interaktion von Körpern

Lektion: Krafteinheiten. Dynamometer

Erinnern wir uns zunächst daran, was Stärke ist. Wenn auf einen Körper ein anderer Körper einwirkt, sagen Physiker, dass der andere Körper eine Kraft auf den gegebenen Körper ausübt.

Kraft ist eine physikalische Größe, die die Wirkung eines Körpers auf einen anderen charakterisiert.

Stärke ist angegeben Lateinischer Buchstabe F, und die Einheit der Kraft wird zu Ehren des englischen Physikers Isaac Newton benannt Newton(wir schreiben mit Kleinbuchstaben!) und wird mit N bezeichnet (wir schreiben mit Großbuchstaben, da die Einheit nach dem Wissenschaftler benannt ist). Also,

Neben dem Newton werden auch multiple und submultiple Krafteinheiten verwendet:

Kilonewton 1 kN = 1000 N;

Meganewton 1 MN = 1.000.000 N;

Millinewton 1 mN = 0,001 N;

Mikronewton 1 µN = 0,000001 N usw.

Unter dem Einfluss einer Kraft verändert sich die Geschwindigkeit eines Körpers. Mit anderen Worten: Der Körper beginnt sich nicht gleichmäßig, sondern beschleunigt zu bewegen. Genauer gesagt, gleichmäßig beschleunigt: Über gleiche Zeiträume ändert sich die Geschwindigkeit eines Körpers gleichermaßen. genau Geschwindigkeitsänderung Körper unter Krafteinfluss werden von Physikern zur Bestimmung der Krafteinheit in 1 N verwendet.

Maßeinheiten neuer physikalischer Größen werden durch die sogenannten Grundeinheiten ausgedrückt – Einheiten für Masse, Länge, Zeit. Im SI-System sind es Kilogramm, Meter und Sekunde.

Lassen Sie unter dem Einfluss einer Kraft die Geschwindigkeit des Körpers zu 1 kg schwerändert seine Geschwindigkeit um 1 m/s pro Sekunde. Es ist diese Art von Kraft, die angenommen wird 1 Newton.

Ein Newton (1 N) ist die Kraft, der ein Körper mit Masse ausgesetzt ist 1 kg ändert seine Geschwindigkeit auf 1 m/s jede Sekunde.

Es wurde experimentell festgestellt, dass die Schwerkraft, die in der Nähe der Erdoberfläche auf einen Körper mit einem Gewicht von 102 g wirkt, 1 N beträgt. Die Masse von 102 g beträgt ungefähr 1/10 kg, genauer gesagt:

Dies bedeutet jedoch, dass auf einen Körper mit einem Gewicht von 1 kg eine Gravitationskraft von 9,8 N wirkt, d Für jede Masse müssen Sie den Massenwert (in kg) mit dem Koeffizienten multiplizieren, der normalerweise durch den Buchstaben angegeben wird G:

Wir sehen, dass dieser Koeffizient numerisch der Schwerkraft entspricht, die auf einen Körper mit einem Gewicht von 1 kg wirkt. Es heißt Beschleunigung der Schwerkraft . Der Ursprung des Namens hängt eng mit der Definition der Kraft von 1 Newton zusammen. Denn wenn auf einen 1 kg schweren Körper eine Kraft von nicht 1 N, sondern 9,8 N einwirkt, dann ändert der Körper unter dem Einfluss dieser Kraft seine Geschwindigkeit (beschleunigt) nicht um 1 m/s, sondern um 9,8 m/s pro Sekunde. IN Gymnasium Auf dieses Thema wird noch näher eingegangen.

Jetzt können wir eine Formel aufschreiben, mit der wir die auf einen Körper beliebiger Masse wirkende Schwerkraft berechnen können M(Abb. 1).

Reis. 1. Formel zur Berechnung der Schwerkraft

Sie sollten wissen, dass die Erdbeschleunigung nur an der Erdoberfläche 9,8 N/kg beträgt und mit der Höhe abnimmt. In einer Höhe von 6400 km über der Erde ist es beispielsweise viermal weniger. Bei der Lösung von Problemen werden wir diese Abhängigkeit jedoch vernachlässigen. Darüber hinaus wirkt die Schwerkraft auch auf den Mond und andere Himmelskörper und auf jeden einzelnen Himmelskörper Die Erdbeschleunigung hat ihre eigene Bedeutung.

In der Praxis ist es häufig erforderlich, Kräfte zu messen. Hierzu wird ein Gerät namens Dynamometer verwendet. Die Basis des Dynamometers ist eine Feder, auf die die gemessene Kraft ausgeübt wird. Jedes Dynamometer verfügt neben der Feder über eine Skala, auf der Kraftwerte angezeigt werden. Eines der Enden der Feder ist mit einem Pfeil versehen, der auf der Skala anzeigt, welche Kraft auf den Kraftmesser ausgeübt wird (Abb. 2).

Reis. 2. Dynamometergerät

Abhängig von den elastischen Eigenschaften der im Dynamometer verwendeten Feder (ihrer Steifigkeit) kann sich die Feder unter dem Einfluss derselben Kraft mehr oder weniger dehnen. Dadurch ist es möglich, Dynamometer mit unterschiedlichen Messgrenzen herzustellen (Abb. 3).

Reis. 3. Dynamometer mit Messgrenzen von 2 N und 1 N

Es gibt Dynamometer mit einer Messgrenze von mehreren Kilonewton und mehr. Sie verwenden eine Feder mit sehr hoher Steifigkeit (Abb. 4).

Reis. 4. Dynamometer mit einer Messgrenze von 2 kN

Wenn Sie eine Last an einem Dynamometer aufhängen, kann das Gewicht der Last aus den Messwerten des Dynamometers ermittelt werden. Wenn beispielsweise ein Dynamometer mit einer daran hängenden Last eine Kraft von 1 N zeigt, beträgt die Masse der Last 102 g.

Achten wir darauf, dass Kraft nicht nur einen Zahlenwert, sondern auch eine Richtung hat. Solche Größen werden Vektorgrößen genannt. Geschwindigkeit ist zum Beispiel Vektormenge. Kraft ist auch eine Vektorgröße (man sagt auch, dass Kraft ein Vektor ist).

Betrachten Sie das folgende Beispiel:

Ein Körper mit einer Masse von 2 kg hängt an einer Feder. Es ist notwendig, die Schwerkraft, mit der die Erde diesen Körper anzieht, und das Gewicht des Körpers darzustellen.

Denken wir daran, dass auf den Körper die Schwerkraft einwirkt und das Gewicht die Kraft ist, mit der der Körper auf die Aufhängung einwirkt. Bei stationärer Aufhängung stimmen Zahlenwert und Richtung der Gewichtskraft mit denen der Schwerkraft überein. Das Gewicht wird wie die Schwerkraft mit der in Abb. gezeigten Formel berechnet. 1. Die Masse von 2 kg muss mit der Erdbeschleunigung von 9,8 N/kg multipliziert werden. Bei nicht sehr genauen Berechnungen wird die Beschleunigung des freien Falls oft mit 10 N/kg angenommen. Dann betragen die Schwerkraft und das Gewicht etwa 20 N.

Um die Vektoren von Schwerkraft und Gewicht in der Abbildung darzustellen, ist es notwendig, eine Skala in Form eines Segments auszuwählen und in der Abbildung anzuzeigen, das einem bestimmten Kraftwert (z. B. 10 N) entspricht.

Stellen wir den Körper in der Figur als Kugel dar. Der Angriffspunkt der Schwerkraft ist der Mittelpunkt dieser Kugel. Stellen wir uns die Kraft als Pfeil dar, dessen Anfang am Kraftangriffspunkt liegt. Richten wir den Pfeil senkrecht nach unten, da die Schwerkraft auf den Erdmittelpunkt gerichtet ist. Die Länge des Pfeils entspricht je nach gewähltem Maßstab zwei Segmenten. Neben dem Pfeil zeichnen wir den Buchstaben ein, der die Schwerkraft angibt. Da wir in der Zeichnung die Richtung der Kraft angegeben haben, ist über dem Buchstaben ein kleiner Pfeil angebracht, um hervorzuheben, was wir darstellen Vektor Größe.

Da das Körpergewicht auf die Aufhängung wirkt, befindet sich der Anfang des Pfeils, der das Gewicht darstellt, unten an der Aufhängung. Bei der Darstellung achten wir auch auf den Maßstab. Platzieren Sie den Buchstaben daneben, der das Gewicht angibt, und vergessen Sie nicht, einen kleinen Pfeil über dem Buchstaben zu platzieren.

Die vollständige Lösung des Problems sieht folgendermaßen aus (Abb. 5).

Reis. 5. Formalisierte Lösung des Problems

Bitte beachten Sie noch einmal, dass sich bei dem oben betrachteten Problem herausstellte, dass die Zahlenwerte und Richtungen von Schwerkraft und Gewicht gleich waren, die Angriffspunkte jedoch unterschiedlich waren.

Bei der Berechnung und Darstellung einer beliebigen Kraft müssen drei Faktoren berücksichtigt werden:

· Zahlenwert (Modul) der Kraft;

· Kraftrichtung;

· Kraftangriffspunkt.

Kraft ist eine physikalische Größe, die die Wirkung eines Körpers auf einen anderen beschreibt. Es wird normalerweise mit dem Buchstaben bezeichnet F. Die Einheit der Kraft ist Newton. Um den Wert der Schwerkraft zu berechnen, muss man die Erdbeschleunigung kennen, die an der Erdoberfläche 9,8 N/kg beträgt. Mit einer solchen Kraft zieht die Erde einen Körper mit einem Gewicht von 1 kg an. Bei der Darstellung von Macht muss diese berücksichtigt werden numerischer Wert, Richtung und Anwendungspunkt.

Referenzen

  1. Peryshkin A.V. Physik. 7. Klasse - 14. Aufl., Stereotyp. - M.: Bustard, 2010.
  2. Peryshkin A.V. Sammlung von Problemen in der Physik, Klassen 7-9: 5. Aufl., Stereotyp. - M: Verlag „Prüfung“, 2010.
  3. Lukashik V.I., Ivanova E.V. Sammlung von Problemen in der Physik für die Klassen 7-9 von Bildungseinrichtungen. - 17. Aufl. - M.: Bildung, 2004.
  1. Einheitliche Sammlung digitaler Bildungsressourcen ().
  2. Einheitliche Sammlung digitaler Bildungsressourcen ().
  3. Einheitliche Sammlung digitaler Bildungsressourcen ().

Hausaufgaben

  1. Lukashik V. I., Ivanova E. V. Sammlung von Problemen in der Physik für die Klassen 7-9 Nr. 327, 335-338, 351.

Dynamometer messen den Tonus der Handwurzelmuskulatur bei Kindern und Erwachsenen, um die Gesamtleistung und Kraft einer Person zu bestimmen, sowie um die Dynamik des Genesungsprozesses nach Verletzungen, beim Training von Sportlern und bei der Durchführung von Dynamometrie während der klinischen Untersuchung zu verfolgen der Bevölkerung. Moderne Instrumente zeigen die Kraft in Dekanewton (daN) an. Diese Einheit ist analog zur Kilogrammkraft (kgf).

Funktionsprinzip eines Dynamometers

Dynamometerbetrieb basiert auf dem Gesetz der Physik, wonach die Verformung, die in einer Feder oder einem anderen elastischen Körper auftritt, direkt proportional zur auf den Körper ausgeübten Kraft (Spannung) ist. Dieses Gesetz ist nach Hooke benannt, einem englischen Wissenschaftler, der im 17. Jahrhundert lebte.

Das Hookesche Gesetz besagt, dass als Reaktion auf die Verformung eines Körpers eine Kraft auftritt, die dazu neigt, die ursprüngliche Form und ursprüngliche Größe dieses Körpers wiederherzustellen. Man nennt sie elastische Kraft.

Der einfachste Dynamometer ist eine Kombination aus zwei Geräten – Leistung und Referenz!

Die auf das Gerät ausgeübte Kraft ist die Verformung seiner Kraftverbindung. Mittels eines elektrischen (oder mechanischen) Signals wird die Verformung auf die Referenzverbindung übertragen, die digital oder analog sein kann.

Die Maßeinheit des Geräts ist Newton (N), eine internationale Krafteinheit.

Wenn die Waage das Körpergewicht einer Person anzeigt, können die Messwerte des Dynamometers verwendet werden, um die Kraft zu beurteilen, die eine Person aufwendet, um die Instrumentenfeder zu verformen.

Modernes Gerät zur Dynamometrie ist ein in der Medizin weit verbreitetes Kontroll- und Messgerät zur Messung der Zug- oder Druckkraft beim Menschen, gemessen in Newton, sowie des Kraftmoments in Kilogramm-Kraft.

Das Design des Geräts ermöglicht es einer Person, ihre Muskelkraft völlig unabhängig zu messen!

Haupttypen von Dynamometern in der Medizin

Die ersten Dynamometergeräte, bei denen es sich um Federmechanismen handelte, wurden Mitte des 18. Jahrhunderts geschaffen. Die Feder in ihnen dehnte sich unter dem Einfluss der Last auf eine bestimmte Länge aus. Die Unterteilungen auf der Skala, die die Dehnung der Feder anzeigten, entsprachen der Masse der Last. Einige Zeit später wurde ein Zifferblattgerät mit einer runden Feder eines geschlossenen Kreislaufs erfunden. Nach Geräten mit Dehnmechanismen wurden Strukturen erfunden, die unter Druck arbeiten.

Heute gibt es folgende Arten von Dynamometern:

  • Mechanisch.
  • Hydraulisch.
  • Elektronisch.

Geräte mit mechanischem Wirkprinzip sind:

  • Hebel.
  • Frühling.

Es gibt Modelle von Dynamometergeräten, die zwei Arten von Leistungsgeräten gleichzeitig verwenden!

Die folgenden Gerätetypen werden in der medizinischen Praxis am häufigsten verwendet::


Elektronische Designs verwenden Arten von induktiven, piezoelektrischen und anderen Sensoren. Wenn sich der Sensor verformt, erhöht sich der Widerstand und dadurch ändern sich die Ströme. Dadurch ist die Druckkraft auf den Sensor direkt proportional zur Stärke des vom Gerät übertragenen elektrischen Signals.

Ein elektrischer Leistungsprüfstand ist ein hochpräzises, kleines und leichtes Gerät!

Was ist der Unterschied zwischen einem Handgelenk- oder Hand-Dynamometer und einem Kreuzheben-Dynamometer?

In der Medizin werden Dynamometer zur Kraftbestimmung sowie zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit und Ausdauer des menschlichen Körpers eingesetzt. Mit diesen einfachen Geräten können Sie eine ziemlich genaue Aussage über den Zustand der Muskeln einer Person treffen.

Für medizinische Zwecke werden hauptsächlich handgehaltene Dynamometer und Maschinenmodelle verwendet!

Option Handprüfstand bestimmt die Muskelkraft der Finger einer Person, die sie mit der Hand drückt. Daher der zweite Name – Karpal. Dieses Gerät wird häufig von Physiotherapeuten verwendet, um die Dynamik der Erholung der Muskelkraft eines Patienten nach einer Verletzung zu bewerten. Handgelenksdynamometer Wird häufig in Speditions- und Transportunternehmen zum Testen neu eingestellter Mitarbeiter eingesetzt. Sie werden auch von Strafverfolgungsbehörden, dem Ministerium für Notsituationen und den Streitkräften sowie in professionellen Sportorganisationen und Fitnessclubs eingesetzt.

Heutzutage werden Handgeräte mit mechanischen und elektronischen Modifikationen hergestellt. Die Genauigkeit der Messungen mit ihrer Hilfe hängt von der Einhaltung bestimmter Regeln durch die Person bei der Messung ab.

Diese Regeln sind sehr einfach und lauten wie folgt:

  • Die zweite, freie Hand muss entspannt und abgesenkt sein.
  • Dann muss es zur Seite bewegt und senkrecht zum Körper positioniert werden.
  • Der Arm mit dem Gerät sollte nach vorne gestreckt werden.
  • Auf Befehl sollten Sie den Kraftmesser mit der Hand so fest wie möglich zusammendrücken.

Nach diesem Algorithmus wird die Stärke jeder Hand einzeln und mehrmals hintereinander gemessen.

Aus den für jede Hand erzielten Ergebnissen wird die bessere ausgewählt!

Mit zunehmender Muskelmasse während des Trainings verbessern sich die mit einem Dynamometer ermittelten Indikatoren.

Genau absolute Indikatoren Es ist ziemlich schwierig, sie zu erhalten, da sie von vielen subjektiven Faktoren beeinflusst werden. Daher wird in der Regel der Wert der relativen Stärke der Hände berücksichtigt. Zur Berechnung wird die von einem Dynamometer gemessene Kraft in Kilogramm mit einhundert multipliziert und dann durch das Körpergewicht der Person dividiert. Für Personen, die keinen Profisport betreiben, liegt der relative Indikator bei 45–50 Einheiten für Frauen und 60–70 Einheiten für Männer.

Mit Hilfe von Rückgrat-Dynamometern können Sie alle Muskeln, die den menschlichen Körper beugen und strecken, auf statische Kraft und Ausdauer testen!

Das Dämpfungsgerät ähnelt im Aussehen einem Fußexpander. Seine Bestandteile sind ein Griff, eine Fußstütze, ein Kabel, ein mit einem Sensor ausgestattetes Messgerät und ein Zählgerät.

Um die Muskelkraft zu messen, benötigt eine Person:

  • Stellen Sie sich mit beiden Füßen auf die Fußstütze des Gerätes.
  • Neigen Sie Ihren Körper nach vorne und beugen Sie die Taille.
  • Fassen Sie den Griff des Dynamometers mit beiden Händen.
  • Beuge deine Knie nicht.
  • Anschließend muss der Griff des Gerätes mit aller Kraft nach oben gezogen werden.

Berechnungsprinzip relative Indikatoren Bei Werkzeugmaschinen ist das Gleiche wie bei Handwerkzeugen. Die Indexwerte liegen aber deutlich höher. Mit einem Index von bis zu 170 Einheiten wird die Kraft beim Kreuzheben als gering eingeschätzt. Indikatoren von 170 bis 200 Einheiten weisen auf eine unterdurchschnittliche Stärke hin. Die Stärke der Körperaufrichtungsmuskulatur gilt als durchschnittlich, wenn der Indexwert zwischen zweihundert und zweihundertdreißig liegt. Ein Index von 230 bis 260 Einheiten weist auf überdurchschnittliche Werte hin. Und mehr als zweihundertsechzig sind Indikatoren für eine hohe Stärke der Rumpfstreckung.

Warum müssen Sie Stärkeindikatoren kennen?

Die Muskelkraft eines Menschen wird durch sein Geschlecht und Alter, sein Körpergewicht und den Ermüdungsgrad beeinflusst. Der Kraftindikator hängt maßgeblich von der Tageszeit und der Art des Muskeltrainings ab.

Es wurde festgestellt, dass in der Regel mitten am Tag der Maximalwert dieses Indikators erfasst wird. Und morgens und abends - minimal.

Gleichzeitig kann die normale Muskelkraft einer bestimmten Person aufgrund der Tatsache geschwächt werden:

  • Er leidet an einer Krankheit oder verspürt vorübergehende Beschwerden.
  • Die Person befindet sich in einem Zustand der Depression oder des Stresses.
  • Aus verschiedenen Gründen waren die gewohnte Ernährung und der Tagesablauf seines Körpers gestört.

Bei älteren Menschen und bei Menschen, die nicht in der richtigen körperlichen Verfassung sind, sind diese Indikatoren häufig niedriger.

Ärzte verschreiben Patienten die Messung der Muskelkraft auf einem Dynamometer, um die körperliche Entwicklung sowohl von Kindern und Jugendlichen als auch von Erwachsenen zu überwachen.

Bei Messungen ist darauf zu achten, dass sich der Pfeil des Gerätes in der Ausgangsposition auf der Nullmarke befindet!

Nach der Messung müssen die Messwerte aufgezeichnet werden. Dies wird Ärzten dabei helfen, Veränderungen im Gesundheitszustand einer Person über einen bestimmten Zeitraum besser einzuschätzen.

Bei geringer Muskelkraft empfehlen Ärzte die Ausübung einer akzeptablen Sportart. Denn körperliche Übungen dienen nicht nur dem Bizepsaufbau. Erstens stärken sie die Immunität des Körpers und steigern seine Leistungsfähigkeit.

Übersicht über beliebte Modelle und Preise für medizinische Dynamometer

In Russland werden verschiedene Arten von medizinischen Dynamometergeräten hergestellt. Darunter sind mechanische und elektronische Modelle. Für Erwachsene und Kinder sind Rückgrat- und Handgelenkgeräte in unterschiedlichen Preiskategorien erhältlich.

Handprüfstand DK-25, DK-50, DK-100, DK-140

Die aufgeführten Modelle gehören zur Kategorie der federmechanischen Geräte. Sie sollen die Muskelkraft beim Menschen messen unterschiedlichen Alters und Gesundheitszustand. Geräte zur Dynamometrie werden in Kliniken und Apotheken, in Kurorten und klinischen Einrichtungen abschnittsweise benötigt verschiedene Arten Sport

Das Funktionsprinzip, die Form und die Größe dieser Modelle unterscheiden sich kaum voneinander. Der Hauptunterschied liegt im Messbereich.

Die im Gerätenamen enthaltenen Zahlen geben die obere Grenze des Bereichs an!

Insbesondere ist DK-25 ein Handdynamometer, mit dem Sie Kräfte bis maximal 25 Dekanewton messen können. Das Gerät DK-140 hat eine obere Messgrenze von 140 Dekanewton.

Die Kosten für manuelle Federmodelle liegen zwischen 3100 und 3900 Rubel.

Bei diesen Modellen handelt es sich um tragbare elektronische Geräte, die zur Messung der Handmuskelkraft bei Patienten hergestellt werden. Sie werden in Kliniken, Krankenhäusern, Rehabilitationszentren und Schulen eingesetzt Arztpraxen. Sie werden auch im Profi- und Amateursport sowie in der physiologischen Praxis eingesetzt.

Gerät DMER-120 für Erwachsene produziert. Wenn Sie den Körper des Dynamometers mit der Hand zusammendrücken, wird die ausgeübte Muskelkraft in ein elektrisches Signal einer bestimmten Frequenz umgewandelt. Die erhaltenen Messwerte werden in einem digitalen Mikroprozessor verarbeitet. Das Gerät ist mit einer Flüssigkristallanzeige mit Anzeige ausgestattet Endergebnis. Mit ihm können Messungen im Bereich von 2 bis 120 daN durchgeführt werden.

Es gibt eine Version dieses Modells mit einer Anzeige außerhalb des Geräts!

Der Preis des Modells beträgt etwa viertausend Rubel. Die Version mit Fernanzeige kostet 500 Rubel mehr. Das Design hat autonomes System Stromversorgung aus Batteriezellen.

DMER-30- Dies ist ein Kinder-Dynamometer. Es misst die Kraft der Armmuskulatur bei älteren und mittleren Kindern.

Für ein Kind ist es praktisch, dieses Gerät in der Hand zu halten, da es ein kleines Gehäuse hat!

Zudem ist das Gerät sehr leicht – es wiegt nur 90 Gramm. Das Gerät kann in zwei Modi betrieben werden. Der Normalmodus muss nach den Messungen manuell ausgeschaltet werden. In wirtschaftlich

Dieser Modus sorgt für eine automatische Selbstabschaltung des Geräts eine Minute nach der Messung. Die maximale Messgrenze liegt bei diesem Gerät bei 30 daN. Die Kosten für dieses Modell betragen 3400-3600 Rubel.

Dieses Dynamometer hat einen Messbereich von 20 bis 200 daN. Das Gehäuse des Standkraftmessers besteht aus Siluminmaterial und ist mit Lack beschichtet. Der Federteil besteht aus vernickeltem Stahl.

Das Gerät ermittelt die statische Ausdauer und Kraft der Beuge- und Streckmuskulatur des menschlichen Körpers!

Das Gerät ist mit einem speziellen Spiegel ausgestattet, dank dem Sie die Skalenwerte während der Muskelanstrengung sehen können.

In Büros wird ein Kreuzheben-Dynamometer eingesetzt Physiotherapie, in orthopädischen und neurologischen Kliniken, in Forschungslaboren und im Sport.

Der Preis eines Dynamometers liegt zwischen 9950 und 12250 Rubel.

Ein Dynamometer misst Kraft oder Drehmoment.

Gerätestruktur

Das Gerät besteht aus einem Power-Link und einem Referenzgerät. Das Funktionsprinzip basiert auf der durch die gemessene Kraft verursachten Verformung im Kraftübertragungsglied. Das Referenzgerät wird direkt oder über eine Übertragung an die Stromleitung angeschlossen und zeigt die Verformung auf einer Skala mit Teilungen an, wenn es sich um ein mechanisches Gerät handelt, oder mit Zahlen auf einem Display, wenn es sich um ein elektronisches Gerät handelt.

Dynamometer im Alltag

Warum brauchen Sie ein Kraftmessgerät? Alltag? Viele Menschen haben ein Gerät wie eine Boden- oder Küchenwaage oder sogar einen Steelyard. Diese Geräte funktionieren nach dem gleichen Prinzip. Und oft stößt man auf den Namen „Dynamometrische Waage“. Diese Waagen dienen zum Wiegen großer und schwerer Lasten mithilfe von Kränen.

Dynamometer gefunden breite Anwendung in Sportmedizin und Physiologie. Ein Handdynamometer misst die Kraft der Muskeln, die die Finger beugen, und dient zur Beurteilung der Handfunktion bei einer gesunden Person oder einer Person, die sich von einer Verletzung erholt. Mit dem Kreuzheben-Dynamometer können Sie den Gesamtwert beurteilen körperliches Training Person. Körperliche Untersuchungen werden in der Neurologie zur Diagnose von Erkrankungen eingesetzt, die mit Muskelschwäche einhergehen.

Zur Messung von Druckkräften werden die Funktionsprinzipien eines Dynamometers genutzt automatische Systeme: oder Automatiktüren im Supermarkt, elektrische Fensterheber im Auto, Torflügel. Wenn dieser Parameter nicht richtig eingestellt ist, kann es zu Personen- oder Sachschäden kommen. Daher wurden technische Standards entwickelt und strikt angewendet, um die maximale Druckkraft automatischer Schließsysteme zu bestimmen.

Viele Autofahrer kennen ein solches Werkzeug als Drehmomentschlüssel. Das Drehmomentsystem eines solchen Schraubenschlüssels ermöglicht es Ihnen, die Mutter punktgenau anzuziehen, um das Gewinde nicht zu beschädigen und sich gleichzeitig nicht im ungünstigsten Moment zu lösen.

Je nach Verwendungszweck werden Dynamometer in vorbildliche und funktionierende Dynamometer unterteilt. Modelldynamometer variieren im Grad der Genauigkeit (Grad I, II, III). Sie werden verwendet, um die Genauigkeit und Kalibrierung funktionierender Dynamometer zu bewerten und um die Kraft von Prüfmaschinen zu kontrollieren mechanische Eigenschaften Produkte und Materialien. Arbeitsdynamometer werden zur Messung der Zugkräfte von Großgeräten wie Traktoren, Traktoren und Schleppern eingesetzt.