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Bewegung und Gleichgewicht

I.

Bewegung ist eine der grundlegendsten Funktionen unseres Körpers. Wir sehen häufig, dass sich Menschen bewegen, bevor wir ihre Augen gesehen oder ihre Haarfarbe erkannt haben. Wir können andere Menschen an ihrem Gang oder an ihrer Kopfhaltung erkennen. Mit einem erhobenen Zeigefinger oder einem Kopfschütteln können wir anderen etwas zu verstehen geben. Ein Fussballspieler kann durch einen schnellen Sprint versuchen, in eine bessere Spielposition zu gelangen. Ein Basketballspieler kann mit einer Kopfbewegung einen Spieler der Gegenseite über die eigene Bewegungsrichtung täuschen und dann schnell in eine andere Richtung laufen und den Ball in den Korb werfen. Ein ungeborenes Kind bewegt sich im Bauch seiner Mutter. Ich sitze hier auf meinem Stuhl und schreibe an meinem Computer, meine Finger bewegen sich über die gesamte Tastatur, meine Augen bewegen sich, ich strecke meine Hand nach der Maus aus, ich bin für einen Moment regungslos, während ich nachdenke, und ich atme, niese und gähne.

Wir verfügen über ein reiches Bewegungsrepertoire: Wir stehen auf, setzen uns hin, gehen durch ein Zimmer, heben Bücher, winken zum Abschied, werfen Handbälle, treten gegen Fußbälle, schieben und ziehen Gegenstände, laufen Schlittschuh, lehnen uns gegen Wände, legen uns hin, drehen uns im Liegen herum, usw. usw. Was verleiht uns diese Fähigkeiten? Wie müssen unsere Körper funktionieren und reagieren? Und wie gelingt es uns, stillzuhalten, wenn wir uns nicht bewegen wollen? In diesem Kapitel werden wir die Bewegung des menschlichen Körpers genauer betrachten, nicht Bewegungen innerhalb des Körpers, wie den Blutstrom oder (in einer mikroskopischen Betrachtungsweise) die Weiterleitung von Nervenimpulsen, sondern in makroskopischer Betrachtung die Bewegung des ganzen Körpers und seiner Teile. Wir untersuchen die Kräfte und Drehmomente, die für Bewegung und Gleichgewicht erforderlich sind, und beschreiben wichtige physiologische Komponenten des Körpers, wie beispielsweise Muskeln, Knochen und Gelenke.

Beginnen wir mit einem der wichtigsten Faktoren der Bewegung: mit Kräften. Um den Bewegungszustand eines Objekts zu ändern, bedarf es einer Kraft. Befindet sich ein Objekt in Ruhe und wollen wir es in Bewegung versetzen, so müssen wir eine Kraft darauf anwenden. Wenn sich ein Objekt hingegen in Bewegung befindet und wir seine Bewegung anhalten wollen, müssen wir ebenfalls eine Kraft darauf anwenden.

Nehmen wir an, Sie möchten sich mit einem Freund einen Baseball zuwerfen. Der Baseball liegt auf dem Boden: Sie heben ihn auf, indem Sie eine Kraft darauf anwenden. Um den Ball zu werfen, müssen Sie, mit dem Ball in der Hand, mit Ihrem Arm eine Kreisbewegung ausführen und den Ball dann loslassen und auf Ihren Freund zufliegen lassen. Während sich der Ball in Ihrer Hand befindet, üben Sie eine Kraft darauf aus, um seinen Bewegungszustand zu ändern. Nachdem Sie den Ball losgelassen haben, bewegt er sich durch die Luft; jedoch nicht in einer geraden Linie. Er bewegt sich zunächst nach oben, erreicht seinen höchsten Punkt und beginnt sich dann nach unten zu bewegen, wobei er sich während der gesamten Bewegung auf einer nach unten gekrümmten Flugbahn bewegt. Dieser gesamte Ablauf beginnt in dem Moment, in dem Sie den Ball loslassen. Wieder ändert sich sein Bewegungszustand, sodass also eine Kraft darauf wirkt. Diese Kraft ist die Gravitation, die ihn nach unten zieht. Um ihn fangen zu können, muss Ihr Freund eine Kraft darauf anwenden, um seine Bewegung anzuhalten, d.h. um seinen Bewegungszustand zu ändern.

Nicht alle Kräfte ändern den Bewegungszustand eines Objekts; manche verhindern auch, dass sich ein Objekt bewegt. So wollen wir zum Beispiel normalerweise nicht, dass sich eine Brücke bewegt. Wir möchten, dass sie im Zustand der Bewegungslosigkeit verharrt, und insbesondere, dass sie nicht einstürzt. Deshalb bauen wir sie auf solche Weise, dass Kräfte an den richtigen Stellen so auf die Brücke einwirken, dass sie in einer stabilen Position gehalten wird.