Biomechanische Betrachtungsweisetennisfragen.de/wordpress/wp-content/uploads/2011/11/Biomechani-UNI-D... · Biomechanik im Sport Biomechanische Bewegungsanalyse Dr. Peter Wastl. 3

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Dr. Peter Wastl

Bewegungsanalyse

Biomechanische Betrachtungsweise

Biomechanische Betrachtungsweise

Außensicht Innensicht

MorphologieSystemdynamisch ...Konnektionismus ...

... ganzheitliche Betrachtungsweisen ...

Biomechanik

Anatomisch-physiologisch

Fähigkeits-orientiert

... empirisch-analytische Betrachtungsweisen ...

Funktions-analysen

... funktionale Betrachtungsweisen ...

Informationsver-arbeitung....

Handlungs-theorien

Betrachtungsweisen sportlicher Bewegungen

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Biomechanische Bewegungsanalyseals empirisch-analytische Betrachtungsweisevon Bewegungen

Biomechanik des Sports:... die Wissenschaft von der mechanischen Beschreibung und Erklärung der Erscheinungen und Ursachen von Bewegungen im Sport unter Zugrunde-legung der Bedingungen des Organismus.

(WILLIMCZIK 1999)

Methodischer Ansatz:... Zerlegung von beobachtbaren Bewegungen in einzelne quantitative Merkmale, zu deren Erfassung kinematographische und dynamographischeMessverfahren eingesetzt werden (= empirisch-analytische Denkweise)

(ROTH/WILLIMCZIK 1999)

Biomechanische Bewegungsanalyse

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Innere BiomechanikFunktions- und Steuerungsprozesse von Bewegungenè neurophysiologischer Ansatzè Innenaspekt

Äußere BiomechanikErscheinungen und Ursachen von Bewegungen nach den Gesetzen der Mechanikè mechanischer Ansatzè Außenaspekt

Innere und äußere Biomechanik

Kernstück der Biomechanik im Sport


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Ausdifferenzierung der Biomechanik des Sports

èè LeistiungsbiomechanikTechnikanalyse und TechnikoptimierungBeispiel: Erklärung der Sprungweite beim Weitspringen

èè Anthropometrische BiomechanikEignungsdiagnose und LeistungsprognoseBeispiel: Körperbaumerkmale

èè Präventive BiomechanikBelastungsanalyse und BelastungsgestaltungBeispiel: Hebetechniken


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Erscheinungen von Bewegungenraum-zeitliche Charakterisierung von Bewegungen

Ursachen von BewegungenUntersuchung der Kräfte, die der Bewegung zugrunde liegen

MECHANIK

KINEMATIK DYNAMIK

StatikGleichgewichtder Kräfte

KinetikBeschleunigungder Kräfte


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MECHANIK

KINEMATIK

… also Ortsveränderungen von Körpern bzw. Körperpunkten in der Zeit, wobei Körpermasse und angreifende bzw. zugrunde liegende Kräfte unbe-rücksichtigt bleiben


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MECHANIK

KINEMATIKBewegungsarten

Translation Rotation

Räumliche Charakteristik

Zeitliche Charakteristik

Bewegungsarten

gleichförmig ungleichförmig


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KINEMATIK Räumliche Charakteristik der Bewegung

Bewegungsarten

FortschreitendeBewegung

êêTranslation

DrehendeBewegung

êêRotation


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Translation und Rotation

Translation… fortschreitende Bewegung aller Punkte eines Körpers um dieselbe Streckenlänge auf geraden oder gekrümmten Bahnen

Rotation… um eine Drehachse bzw. einen Dreh-punkt, wobei der Drehpunkt auch außer-halb des Körpers (z. B. Riesenfelge am Reck) liegen kann.

Translation und Rotation… bei den meisten Bewegungen kommen Translationen und Rotationen gleichzeitig vor bzw. überlagern sich


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Translation und Rotation

Translation… fortschreitende Bewegung aller Punkte eines Körpers um dieselbe Streckenlänge auf geraden oder gekrümmten Bahnen

Rotation… um eine Drehachse bzw. einen Dreh-punkt, wobei der Drehpunkt auch außer-halb des Körpers (z. B. Riesenfelge am Reck) liegen kann.

Translation und Rotation… bei den meisten Bewegungen kommen Translationen und Rotationen gleichzeitig vor bzw. überlagern sich

(Olivier & Rockmann, 2003, S. 29; modif. nach Hochmuth, 1982, S. 17)


Kinematische Größen

Translatorische Bewegungen

m / s2∆v

∆t

aBeschleunigung

m / s∆s

∆t

vGeschwindigkeit

s (h)tZeit

m (km)sWeg

EinheitFormelSymbolGröße


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3,69 m/s 13,3 km/h20 km Gehen (1:30 h)

60,00 m/s 216,0 km/hAufschlag im Tennis

81,00 m/s 291,7 km/hSchmetterball im Badminton

22,00 m/s 79,2 km/hSchmetterschlag im Volleyball

26,10 m/s 94,0 km/hTorwurf im Handball

32,80 m/s 118,0 km/hTorschuss im Fußball

5,39 m/s 19,4 km/hMarathon (2:10:00 h)

10,00 m/s 36,0 km/h100-m-Sprint (10,0 sec)

10,42 m/s 37,5 km/hWeitsprung (8,50 m); am Balken

Ausgewählte Beispiele für einige Momentan- und Durchschnittsgeschwindigkeiten:

Beispiel: Geschwindigkeiten


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Kinematische Größen Beispiel Weitsprung

Äz = Höhendifferenz des Körperschwerpunkts während des Landeanflugs

αα 0 = Abflugwinkel

h0 = Abflughöhe des KSP

W = SprungweiteW1 = Absprungspositionsweite

W2 = FlugbahnweiteW3 = Landepositionsweite

• = Körperschwerpunkt (KSP)V0xz = Abfluggeschwindigkeit

V0x = horizontale AbfluggeschwindigkeitV0z = vertikale Abfluggeschwindigkeit

αα 0

h0


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Kinematische Größen Beispiel Weitsprung

Eine gute Weitsprungleistung ist abhängig von:

a) Abflughöhe des KSPb) Abfluggeschwindigkeitc) Abflugwinkel des KSP

(19°-22° nicht 45°)

Abfluggeschwindigkeit V0xz ist die Resultierende aus der horizontalen Abfluggeschwindigkeit V0x und der vertikale Abfluggeschwindigkeit V0y

K S P

V 0 y

V 0 x

V 0 x z

20°

Gruppenmittelwerte und Standardab-weichungen kinematischer Merkmale einer Weitspringergruppe (Olivier & Rockmann, 2003, S. 69; modif . nach Nigg, 1973, S. 265; aus Ballreich, 1988c, S. 127)


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Rotatorische Bewegungen

o / s2∆ω∆t

α (Alpha)Winkel beschleunigung

o / s∆ϕ∆t

ω (Omega)Winkel geschwindigkeit

s (h)tZeit

Grad (o)ϕ (Phi)Winkel



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KINEMATIK Zeitliche Charakteristik der Bewegung

Bewegungsarten

gleichförmigeBewegungêê

v = konstanta = null

ungleichförmigeBewegungêê

v = variabel

Gleichmäßig beschleu-nigte Bewegung

êêa = konstant

ungleichmäßig be-schleunigte Bewegung

êêa = variabel


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gleichförmige und ungleichförmige Bewegungen

(Olivier & Rockmann, 2003, S. 32; modif. nach Hochmuth, 1982, S. 29,31)


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gleichförmige und ungleichförmige BewegungenBeispiel: 100-m-Sprintlauf

... beste Läufer beschleunigen höherund schneller


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Ursachen von BewegungenUntersuchung der Kräfte, die der Bewegung zugrunde liegen

MECHANIK

DYNAMIK



... erklärt die wirklichen Bewegungen eines Körpers unter Berücksichtigung der Körpermasse und der Wirkung von Kräften.


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keine Bewegung Bewegung entsteht

„Kräfte stehen nicht im Gleichgewicht“

DYNAMIK


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Dynamische Größen …auch hier unterscheidet mantranslatorische und rotatorische Bewegungen

kg x m/sF x ∆tbzw.m x v

Masse x Geschwindigkeit

pKraftimpuls

N x sKraft x ZeitF x t

∆pKraftstoß

kg x m/s2

bzw. Nm x a

Masse x BeschleunigungFKraft

kgmMasse




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Beispiel: Kraftstoß... kennzeichnet die Einwirkung einer Kraft auf einen Körper in einer bestimmten Zeit.

Kraft x Zeit ( F x t ) (Einheit: Ns)

Der Kraftstoß wird grafisch durch den Flächeninhalt einer Kraft-Zeit-Kurve dargestellt (hier: Kraftstoß bei variabler Kraft)



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Newton´sche Gesetze bzw. Axiome

Newton (1643 – 1727) begründete die klassische Mechanik

Axiome entsprechen der beobachtbaren Wirklichkeit.

... sie sind nicht beweisbar, sondern nur aus der Wirklichkeit bzw. aus dem physikalischen Experiment verifizierbar

... aus ihnen können durch rein logisches Schließen weitere Aussagen hergeleitet werden

Drei hauptsächliche Axiome:

• Trägheitssatz

• Beschleunigungssatz

• Gegenwirkungssatz


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1. Newton´sches Gesetz = Trägheitssatz

... besagt, dass jeder Körper im Zustand der Ruhe oder einer gleichförmig gradlinigen Bewegung verharrt, wenn er nicht durch von außen wirkende Kräfte gezwungen wird, diesen Zustand zu ändern.

... damit ist die Trägheit eines Körpers gemeint, die wiederum durch seine Masse bestimmt wird.

... je größer die Masse eines Körpers, desto größer ist seine Trägheit und desto größer muss die einwirkende Kraft sein, um seinen Zu-stand nachhaltig zu ändern.

... es wird eine Beziehung zwischen der einwirkenden Kraft und der Massedes Körpers hergestellt.


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2. Newton´sches Gesetz = Beschleunigungssatz

... besagt, dass die Änderung der Bewegung der einwirkenden Kraft proportional ist und in der Richtung derjenigen geraden Linie verläuft, in der die äußere Kraft wirkt.

Kraft = Masse x Beschleunigungm x a (kg x m/s2 bzw. N)

Grundgesetz der Mechanik

... es wird eine Beziehung zwischen der einwirkenden Kraft und der an dem Körper erzielten Beschleunigung hergestellt.


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3. Newton´sches Gesetz = Gegenwirkungssatz

... besagt, dass die Kraftwirkungen zweier Körper aufeinander stets gleich groß und von entgegengesetzter Richtung sind.

actio = reactio

... die Kraftwirkungen eines Körpers auf einen anderen und sich selbst sind immer gleich groß und von entgegengesetzter Richtung.

... es wird eine Beziehung zwischen den einwirkenden Kräften und den Massen zweier Körper hergestellt


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Kräfte, die in sportlichen Bewegungen auftreten

... am Äußeren des Körpers gemessen

... im Inneren des Körpers entstehen, bedingt durch die Hebelverhältnisse oft weitaus höhere Kräfte

ca. 6.000 bis 10.000 NJudoFall nach einem Wurf

1.337 N1.793 N

1.650 Nca. 2.400 N

Dreisprung HopStep

JumpHochsprung

ca. 4.500 N (bis zum 8-fachen KG)ca. 2.000 N

ca. 1.700 Nca. 900 N

Landung beim HürdenschrittBeschleunigungsphase SprintJoggingGehen

ca. 3.000 N (2-4-fache Gewichtskraft)ca. 4.000 N (bis zur 5-fachen Gewichtskraft)

Einfacher HockstrecksprungAbsprungLandung


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Dynamometrische Messungen

Vertikaler (FZ) und in Laufrichtung horizontaler (FY) Kraft-Zeit-Verlauf einer Bodenkontaktphase beim Gehen

(Olivier & Rockmann, 2003, S. 38)


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Vertikale Weg-Zeit-, Geschwindigkeits-Zeit und Kraft-Zeit-Verläufe beim counter movement jump

(Olivier & Rockmann, 2003, S. 43)


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Beschleunigungswege und Vertikalkräfte bei verschiedenen Ausführungen des „countermovement jumps“



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Dynamische Größen …auch hier unterscheidet mantranslatorische und rotatorische Bewegungen

Nm bzw.

Kg x m2/s2

F x rKraft x Radius

MDrehmoment

Nm x sDrehmoment x SekundeNm x s

∆LDrehmomenten-stoß

Nm x sbzw.

kg x m2/s

M x tKilogramm x Meter2/Sekunde

LDrehimpuls

kg x m2m x r2

Kilogramm x Meter2JTrägheits-

moment

EinheitFormelSymb

olGröße

rotatorische Bewegungen


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Biomechanische Prinzipien

Zur Beurteilung der Zweckmäßigkeit sportlicher Techniken sind Kriterien erforderlich, die anhand des zeitlichen Verlaufs mechanischer Parameter eine entsprechende Bewertung des Bewegungsablaufs erlauben.

Im deutschen Sprachraum besonders bekannt sind die als biomechanische Prinzipien von Hochmuth (1969, 1981) eingeführten Kriterien.

… allgemeine Aussagen über die Zweckmäßigkeit sportlicher Bewegungen

Heftige Diskussion um deren Geltungsbereich.

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Allgemeine Aussagen über die Zweckmäßigkeit sportlicher Bewegungen

Sie enthalten „die allgemeinsten Erkenntnisse über das rationale Ausnutzen der mechanischen Gesetze bei sportlichen Bewegungen. Sie stellen gewissermaßen die auf die Bewegungen des Menschen angewandten mechanischen Gesetze unter einer bestimmten Zielsetzung dar“ (Hochmuth, 1967, S. 187)


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Bei sportlichen Bewegungen gelten mechanische Gesetze unter Berücksichtigung biologischer Besonderheiten des menschlichen Körpers.

Physikalische Begriffe wie Kraft, Masse, Trägheit, Geschwindigkeit etc. sind bei der Beschreibung auch sportlicher Bewegung erforderlich.

Biologische Grundlagen sind durch die Struktur und Funktion des passiven Bewegungsapparates vorgegeben:

• Abmessungen und Eigenschaften von Knochen, Sehnen, Bändern

• Freiheitsgrade der Bewegung in den Gelenken • mechanische Eigenschaften der Muskeln in den verschiedenen

Arbeitszuständen


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Man unterscheidet 6 Biomechanische Prinzipien:

(1) Prinzip der Anfangskraft

(2) Prinzip des optimalen Beschleunigungsweges

(3) Prinzip der optimalen Tendenz im Beschleunigungsverlauf

(4) Prinzip der zeitlichen Koordination von Teilimpulsen

(5) Prinzip der Impulserhaltung

(6) Prinzip der Gegenwirkung


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Prinzip 1

Prinzip der maximalen Anfangskraft

Eine Körperbewegung, mit der ein großer Kraftstoß erreicht werden soll, ist durch eine entgegengesetzt gerichtete Bewegung einzuleiten.

Durch das Abbremsen der Gegenbewegung ist zu Beginn der Zielbewegung bereits eine positive Kraft (Anfangskraft) für die Beschleunigung vorhanden. Dieses vergrößert den Kraftstoß, wenn Brems- und Beschleunigungskraftstoß dabei in einem optimalen Verhältnis stehen.


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Prinzip der Anfangskraft: Kraft-Zeit-Verlauf

Ausholbewegungen müssen abgebremst werden. Dieser Vorgang heißt Amortisation. Abwärtsbeschleunigungen müssen amortisiert werden.

Von optimaler Amortisation spricht man, wenn Bremskraftstoß und Beschleunigungskraftstoß das Verhältnis 1:3 nicht überschreiten.

Dieses Verhältnis ist für Vertikalsprünge aus Untersuchungsergebnissen gewonnen.

Bremskraftstoß : Beschleunigungskraftstoß = 1:3 = 0,33

Beispiel:Kraft-Zeit-Kurve eines optimalen Vertikalsprungs


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Beispiel: Kraft-Zeit-Kurve eines optimalen Vertikalsprungs

tiefe letzter

Hockstellung BodenkontaktK

SP

-Be

we

gu

ng

A b w ä r t s b e-

w e g u n g S t r e c k u n g

Flug

t

t

V e r h ä l t n i s v o n B r e m s k r a f t s t o ß z u m

B e s c h l e u n i g u n g s k r a f t s t o ß o p t i m i e r e n

( ≈≈ 1:3 bis 1:5)

B r e m s k r a f t s t o ßn e g a t i v e r K r a f t s t o ß

F = 0

F = m x g

B e s c h l e u n i g u n g s-

k r a f t s t o ß


Bei Beuge- und Streckbewegungen ist mit direkter Bewegungs-umkehr zu Beginn der Streckbewegung eine positive Anfangskraftvorhanden. Ist die Ausholbewegung und der die Ausholbewegung abfangende Bremskraftstoß zu groß, wird für das Abbremsen der Ausholbe-wegung zuviel von der zur Verfügung stehenden Kraft verbraucht, die dem Beschleunigungskraftstoß nicht mehr zur Verfügung stehenkann.

Bremskraftstoß und Beschleunigungskraftstoß dürfen ein optimales Verhältnis nicht überschreiten.

Prinzip der Anfangskraft: Kraft-Zeit-Verlauf

Beispiel: Kraft-Zeit-Verlauf bei verschiedenen Sprungarten


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a) Der Springer senkt aus dem Stand in die Ausholstellung, verharrt dort 3 Sekunden und springt dann -ohne nochmalige Ausholbewegung - nach oben ab (Squat-Jump)

b) Der Springer lässt die Ausholbewegung und den Sprung fließend ineinander übergehen(Counter-Movement-Jump)

c) Der Springer führt vor dem Hochsprung zwei bis drei einleitende Laufschritte aus und lässt sie fließend in den beidbeinigen Absprung übergehen (Drop-Jump)

d) Der Springer steht auf einem dreiteiligen Sprungkasten, springt von dort herunter und lässt den Niedersprung fließend in den Anschlagsprung übergehen (Drop-Jump als Niedersprung)

Verschiedene Sprungartenund deren zeitliche und dynamische Abstimmung von Ausholbewegung und Beschleunigungsbewegung

Welche Kraftstöße entstehen?


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Kraftstoßverlauf bei Sprungart a, b, cF= Kraft F1 negativer Kraftstoß F2 Bremskraftstoß F3 Beschleunigungskraftstoß B Beginn des Bremskraftstoßes A -A1 Anfangskraft t Zeit G=Gewichtskraft des Springers

Bei b und c liegt die Anfangskraft deutlich höher als bei Sprungart a (die Muskeln leiten die Bewegungsumkehr mit deutlich höherer Kraft ein)

(c) Drop-Jump

(a) Squat-Jump

(b) Counter-Move-ment-Jump

Unterschiedliche Kraft-Zeit-Verläufe bei Sprüngen


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Kraftstoßverlauf bei Sprungart d (Niedersprung)

Ungünstiges Verhältnis von Bremskraftstoß und Beschleunigungskraftstoß. Die Anfangskraft ist deshalb geringer als bei den Sprungarten b und c.

Unterschiedliche Kraft-Zeit-Verläufe bei Sprüngen


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Prinzip 2

Prinzip des optimalen Beschleunigungswegs

Soll im Laufe einer sportmotorischen Fertigkeit der Körper des Sportlers oder eines Sportgerätes auf eine hohe Endgeschwindigkeit gebracht werden, muss der Beschleunigungsweg eine optimale Länge haben und geradlinig oder stetig gekrümmt sein.

Bei Körperbewegungen, mit denen eine möglichst hohe Endge-schwindigkeit erreicht werden soll, ist ein optimal langer Beschleunigungsweg auszunutzen.

Dabei soll der geometrische Verlauf des Beschleunigungsweges gradlinig oder stetig gekrümmt sein.


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Das Prinzip des optimalen Beschleunigungsweg kommt bei bei solchen sportlichen Bewegungen zum Tragen, die hohe Endgeschwindigkeitenerfordern (z. B. Würfe/Stöße in der Leichtathletik).

Länge und Richtung des Beschleunigungsverlaufs müssen optimal gestaltet werden, wobei optimal nicht unbedingt maximale Länge des Beschleunigungsweges bedeutet.

Beispiel: Kugelstoßen


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Beispiel: Sprungbewegung

Bei der Gestaltung der räumlichen Länge der Ausholbewegung konkurrieren zwei Bedingungen, eine physikalische und eine biologische:

Physikalische Bedingung:Ausholbewegung möglichst groß gestalten, damit ein möglichst großer(maximalen) Beschleunigungsweg zur Verfügung steht.

Biologische Bedingung:Ausholbewegung nicht zu tief, denn Hebel- und Kraftverhältnisse und Freiheitsgrade sind zu berücksichtigen



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Beispiel: Sprungbewegung


Schwerkraftmomente bzgl. Hüft- und Kniegelenk in verschiedenen Beinbeugestellungen;

G: GewichtKSP(X): Körperschwerpunktr: Kraftarm des Gewichts


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Prinzip 3

Prinzip der optimalen Tendenz im Beschleunigungsverlauf

Die größten Beschleunigungskräfte sollen am Anfang der Beschleunigungsphase wirksam werden, wenn es darum geht, schnellstmöglich hohe Kräfte zu entwickeln (Bsp. Boxen).

Sollen hohe Endgeschwindigkeiten erreicht werden, liegen die größten Beschleunigungen am Ende des Beschleunigungsweges(Beispiel leichtathletische Wurfdisziplinen).


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Prinzip 4

Prinzip der zeitlichen Koordination von Teilimpulsen

Bei sportlichen Sprüngen vergrößern die Schwungbewegungen den Absprung-Kraftstoß, indem ihre reaktive Wirkung die Zeitdauer des Kraftstoßes der Beinstreckung verlängert

Das Ziel heißt: Schwungübertragung:Durch plötzlich abgebremste Ausholbewegungen wird Energie nicht vernichtet, sondern in einer Gliederkette weitergeleitet.----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Bei vielen sportlichen Bewegungen ist es möglich, den Gesamtimpuls durch das Hintereinanderschalten mehrerer Einzelimpulse zu erhöhen.Wesentlich ist dabei, dass der Impuls durch Abbremsung von einem Körperteil auf ein anderes übertragen werden kann.Dabei sollen die Beschleunigungsmaxima der Körperteile zeitlich nacheinander auftreten ...


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Beispiel: Sprungbewegung (Jump and Reach)

Durch die Streckbewegung der Beine und die Schwung-bewegung der Arme werden beide Impulse für die Auf-wärtsbewegung genutzt.

(allerdings keine einfache Addition beider Kraftwir-kungen, da noch Reaktions -kräfte eine Rolle spielen)


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Teilaktionen gut aufeinander abgestimmt sein.

So beeinflusst z.B. beim Hochsprung nicht nur die Aktion des Sprungbeins die Sprung-leistung. Auch das Schwungbein und die Armbewegung erzeugen Impulse, die für die Gesamtbewegung wichtig sind und die in einem optimalen Verhältnis stehen müssen.


Dr. Peter Wastl


Ein weiteres Beispiel (hohe Geschwindigkeit eines Körper-teils):

Beim Kugelstoßen wird die Kugel (nacheinander) durch die Streckbewegung der Beine, durch Aufrichten des Rumpfes und die Schwungbewegung des Armes/der Hand in Bewegung gesetzt.

„Nacheinander der Teilkräfte“


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Prinzip 5

Prinzip der Impulserhaltung

Das Prinzip der Impulserhaltung beruht auf dem Drehimpuls-erhaltungssatz. Danach bleibt der Drehimpuls einer Bewegung konstant, wenn keine äußeren Kräfte wirken.

Diese Gesetzmäßigkeit erlaubt einem Sportler die aktive Kontrolleseiner Drehgeschwindigkeit.


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Prinzip der Impulserhaltungder Dreh- und PendelbewegungenDurch Annäherung der Extremitäten an eine Drehachse können Dreh-bewegungen ohne Veränderung des Krafteinsatzes beschleunigt werden.

Vergrößerung der Winkelge-schwindigkeit durch Verkleinerung des Trägheitsmoments (infolge der Annäherung der Masseteile an die Drehachse).

Bei der Riesenfelge ist die Reckstange die Drehachse.


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Prinzip der Impulserhaltungder Dreh- und Pendelbewegungen

Beim Salto ist die Körperquerachse die Drehachse

Bei der Piruette ist die Körperlängs-achse die Drehachse.


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Prinzip 6

Prinzip der Gegenwirkung (und des Drehrückstoßes)

Das Prinzip der Gegenwirkung besagt, dass bei Bewegung im freien Fall oder Flug die Bewegung einzelner Körperteile notwendigerweise die Gegenbewegung anderer Körperteile zur Folge hat.

Dieses beruht auf dem dritten Newtonschen Gesetz („actio et reactio“).


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Der Gegenwirkungssatz (3. Newtonsches Gesetz) besagt:Wirkt ein Körper A auf einen Körper B die Kraft F aus, dann übt Körper B auf A eine gleichgroße, aber entgegengesetzt gerichtete Kraft F aus.

Bei sportlichen Bewegungen liefert in der Regel die mechanische Umwelt die Reaktionskraft zur Muskelkraft des Sportlers.


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Finden Aktionen bestimmter Körperteile keine Reaktion in der Umwelt(Flugbewegungen, freier Fall), so sind notwendigerweise Gegenbewegungen anderer Körperteile die Folge.

Beispiel Weitsprung:

Der Springer bringt während der Flugphase die Beine nach vorne. Nach dem Prinzip der Gegenwirkung wird automatisch der Oberkörper nach vorne gebeugt.


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Beispiel Hürdenlauf:

Der Läufer bringt während der Flugphase das Schwungbein nach unten. Nach dem Prinzip der Gegenwirkung wird automatisch der Oberkörper nach oben gestreckt.


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Beispiel Skilauf:

Wie verhindert der Skiläufer bei der starken Rücklage in Bild 3 einen Sturz?Er macht weiträumige und schnelle Kreisbewegungen rückwärts mit den Armen (actio = reactio)

Der Drehimpuls der Arme muss gleich groß sein wie der Drehimpuls des Rumpfes (actio = reactio), diesem aber entgegengerichtet sein. Da das Trägheitsmoment des korrigierenden Körperteils (hier also der Arme) im Vergleich zum Trägheitsmoment des zu korrigierenden Körperteils (Rumpf) relativ klein ist, muss für eine geringfügige Korrektur der Körperhaltung verhältnismäßig schnelles und weiträumiges Armkreisen erfolgen.


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Beispiel Pferdsprung:

Hat ein Springer in der zweiten Flugphase zu viel Vorlage, so kann er durch Armkreisen vorwärts eine korrekte Landung erreichen.

Beispiel Schwebebalken:

Hat eine Turnerin auf dem Balken zu viel Seitlage nach rechts, so kann sie mit den Armen nach rechts kreisenund damit eine korrekte Standposition erreichen.

Schwebebalken Pferdsprung


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Kritische Anmerkungen

Die Prinzipien basieren ausdrücklich auf mechanischen Über-legungen, schließen dabei in ihre Aussagen die mechanische Erscheinung der biologisch bedingten Sachverhalte, die sich in den Bewegungsabläufen widerspiegeln, mit ein, ohne jedoch die biologische Begründung dafür angeben zu können".

Die Allgemeingültigkeit sämtlicher Prinzipien wird durch sportart-spezifische Bedingungen eingeschränkt, was dem Charakter eines Prinzips widerspricht. Mit diesen Prinzipien - soweit es sich nicht um mechanische Gesetze handelt - konkurrierende Kriterien schränken die Anwendbarkeit dieser Art von Prinzipien weiter ein.


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„Die dargestellten Prinzipien sind bei kritischer Anwendung hilfreiche Leitlinien bei der Beurteilung sportlicher Techniken.

Prinzipien im strengen Sinne allgemeingültiger Grundsätze sind es nicht. Die biologischen Charakteristiken fehlen vollständig."

(Baumann, in: Willimczik 1989, S.98)

Kritische Anmerkungen


Dr. Peter Wastl

Optimale Bewegungsabläufe müssen physikalischen/ mechanische Gesetze berücksichtigen.

Aber es ist nicht möglich, aus einem physikalischen Gesetz unmittelbar einen optimalen Bewegungsablauf zu konstruieren, da der Körper und die Sportart bzw. Bewegung spezifische Voraussetzungen haben.

Deshalb sollte man von biomechanischen Prinzipien als Leitliniensprechen (Gesetze wie in der Physik sind es ohnehin nicht).

… alle Prinzipien wurden dahingehend modifiziert, dass sich ihre Aussagen unterschiedlich auf bestimmte Gruppen struktur-verwandter Bewegungsabläufe oder Zielstellungen beziehen.

ê


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(Olivier & Rockmann, 2003, S. 45/46)

Sieben Gruppen strukturverwandter Bewegungsabläufe


Dr. Peter Wastl

(Olivier & Rockmann, 2003, S. 45/46)

Sieben Gruppen strukturverwandter Bewegungsabläufe


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• Kinemetrie bzw. KinematographieBestimmung der kinematischen Größen Weg und Zeit sowie die daraus abgeleiteten Größen Geschwindigkeit und Beschleunigung

• DynamometrieBestimmung der Kräfte in Abhängigkeit von der Zeit sowie der daraus abgeleiteten Größen wie z.B. Drehmoment und Dreh-impuls

Messprinzipien• mechanisch (Maßband, Stoppuhr)

• elektronisch (Umwandlung mechanischer in elektrische Größen)

• optisch (Film- und Videoanalyse)

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Methoden zur Ermittlung biomechanischer Größen

Kinemetrie bzw. KinematographieBestimmung der kinematischen Größen Weg und Zeit sowie die daraus abgeleiteten Größen Geschwindigkeit und Beschleunigung

direkte Verfahren

èdirekte Ortsmessung- Schrittlängenmessung

èdirekte Zeitmessung- Stoppuhr- Lichtschranke

indirekte Verfahren= optische verfahren

èBildserienfotographie

èFilm- / Videoanalyse

Messprinzipien: vorwiegend mechanisch und optisch

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DynamometrieBestimmung der Kräfte in Abhängigkeit von der Zeit sowie der daraus abgeleiteten Größen wie z.B. Drehmoment und Drehimpuls

Messprinzipien: vorwiegend elektronisch und optisch

Es werden diejenigen Kräfte gemessen, die zwischen dem Gesamtsystem Mensch und seiner Umwelt auftreten.Typische Meßverfahren:

Messplattformenbestimmen am Boden auftretende Reaktionskräftedynamometrische ReckstangeBestimmen auf die Reckstange ausgeübte Kräftedynamometrische Stemmbretter und DollenBestimmen auf das Ruderboot ausgeübte Kräftedynamometrische SkierBestimmen auf die Skier ausgeübte Kräftedynamometrische FahrräderBestimmen die Kräfte bei der Trittbewegung

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Probleme und Kritikpunkte

• Ausgereifte und anerkannte Teildisziplin der Sportwissenschaft• Trotzdem besteht die Gefahr der Verabsolutierung

Zu beachten ist:- nur spezieller Aspekt der Mechanik- nur der Außenaspekt der Bewegung- die analytische Herangehensweise lässt die

Ganzheitlichkeit vermissen- die Erkenntnisse müssen in die Sprache der Praktiker

übersetzt werden

Dr. Peter Wastl


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