Biomechanische Prinzipien

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Einleitung

Im Allgemeinen versteht man unter dem Begriff biomechanische Prinzipien die Ausnutzung der mechanischen Gesetzmäßigkeiten für sportliche Leistungsoptimierung.

Anzumerken ist, dass die biomechanischen Prinzipien nicht zur Technikentwicklung, sondern nur zur Technikverbesserung.

HOCHMUTH entwickelte sechs biomechnische Prinzipien zur Ausnutzung mechanischer Gesetzmäßigkeiten für sportliche Belastungen.

Prinzip der Anfangskraft

Definition

Das biomechanische Prinzip der Anfangskraft spielt vor allem bei Wurf und Sprungbewegungen eine bedeutende Rolle, bei denen eine maximale Endgeschwindigkeit des Körpers oder eines Sportgerätes erreicht werden soll. Dieses Prinzip besagt, dass eine einleitende Bewegung entgegengesetzt der Hauptbewegungsrichtung einen Leistungsvorteil bewirkt. Die in der älteren Literatur häufige Bezeichnung als Prinzip der maximalen Anfangskraft wird in der neueren Sportwissenschaft nicht mehr verwendet, da es bei dieser entstehenden Anfangskraft nicht um einen maximalen, sondern um einen optimalen Kraftstoß handelt.

Wie entsteht diese Anfangskraft

Wird der Hauptbewegung eine Bewegung entgegengesetzt der eigentlichen Richtung vorgeschaltet, muss diese Bewegung abgebremst werden. Durch dieses Abbremsen entsteht ein Kraftstoß (Bremskraftstoß). Dieser kann für die Beschleunigung des Körpers oder des Sportgerätes dann genutzt werden, wenn die Hauptbewegung unmittelbar auf diese „Ausholbewegung“ folgt.

Erläuterung zum Prinzip der Anfangskraft

Die Abbildung verdeutlicht das Prinzip der maximalen Anfangskraft an einem Beispiel auf einer Kraftmessplatte.

Ein Sportler wirft mit gestreckten Armen einen Medizinball nach oben. Anfangs befindet sich der Sportler im ruhigen Stand auf der der Messplattform. Die Waage zeigt das Körpergewicht [G] an (Das Gewicht des Mediballes wird vernachlässigt. Im Zeitpunkt [A] geht der Proband in die Knie. Die Messplatte zeigt einen niedrigeren Wert an. Die Fläche [X] zeigt den negativen Kraftstoß, der dem Bremskraftstoß [y] entspricht. Unmittelbar auf diesen Bremskraftstoß erfolgt der Beschleunigungskraftstoß. Die Kraft [F] wirkt auf den Mediball. Auf der Messplattform ist ein größerer Messwert erkennbar. Für die optimale Kraftentfaltung sollte das Verhältnis von Bremskraftstoß zu Beschleunigungskraftstoß etwa eins zu drei betragen.

Prinzip des optimalen Beschleunigungsweges

Beschleunigung

Die Beschleunigung ist definiert als die Veränderung der Geschwindigkeit pro Zeiteinheit. Sie kann sowohl in positiver, als auch in negativer Form auftreten. Im Sport ist jedoch nur die positive Beschleunigung von Bedeutung. Die Beschleunigung ist abhängig aus dem Verhältnis von Kraft [F] durch Masse [m]. folglich: Wirkt eine Höhere Kraft auf eine niedrigere Masse, vergrößert sich die Beschleunigung.

Erläuterung

Das Prinzip des optimalen Beschleunigungsweges, als eines der biomechanischen Prinzipien zielt darauf, dem Körper, Teilkörper, oder einem Sportgeräte eine maximale Endgeschwindigkeit zu vermitteln. Da es sich jedoch bei der Biomechanik um physikalische Gesetzmäßigkeiten im Bezug auf den menschlichen Organismus handelt, ist der Beschleunigungsweg auf Grund von muskelphysiologischen Gegebenheiten und Hebelverhältnissen nicht maximal, sondern optimal. Beispiel: Der Beschleunigungsweg beim Hammerwurf könnte durch zusätzliche Drehbewegungen um ein vielfaches verlängert werden, dies ist jedoch unökonomisch. Ein zu tiefes Hocken beim Strecksprung führt zwar zur Verlängerung des Beschleunigungsweges, bewirkt jedoch ungünstige Hebelverhältnisse und ist somit nicht zweckmäßig.

In der neueren Sportwissenschaft bezeichnet man dieses Gesetz als Prinzip der Tendenz des optimalen Beschleunigungsweges (HOCHMUTH). Im Vordergrund steht nicht das Erreichen einer maximalen Endgeschwindigkeit, sondern die Optimierung des Beschleunigungs- Zeit- Verlaufes. Beim Kugelstoßen spielt die Dauer der Beschleunigung keine Rolle, es geht lediglich um das Erreichen der Endgeschwindigkeit, beim Boxen hingegen ist es wichtiger, den Arm möglichst schnell zu beschleunigen, um Ausweichaktionen des Gegners zu unterbinden. Somit kann beim Kugelstoß der Beginn der Beschleunigung gering gehalten werden und erst gegen Ende der Bewegung liegt eine hohe Beschleunigung vor.

Prinzip der Koordination von Teilimpulsen

Definition Impuls

Ein Impuls ist der Bewegungszustand in Richtung und Geschwindigkeit [p=m*v]

Erläuterung

Bei diesem Prinzip gilt es wieder zu unterscheiden in Koordination von der gesamten Körpermasse (Hochsprung) oder der Koordination von Teilkörpern (Speerwurf). Im engen Zusammenhang mit den koordinativen Fähigkeiten (speziell Kopplungsfähigkeit) müssen alle Teilkörperbewegungen/ Teilimpulse zeitlich, räumlich und dynamisch koordiniert werden. Am Beispiel Aufschlag im Tennis wir dies gut erkennbar. Der Tennisball kann nur dann eine hohe Endgeschwindigkeit erreichen (230 km/h) wenn die gesamten Teilimpulse zeitlich unmittelbar aufeinander folgen. Das Resultat der hohen Zuschlagbewegung beim Aufschlag beginnt mit dem Strecken der Beine, daraufhin erfolgt eine Drehung des Oberkörpers und die eigentliche Zuschlagbewegung des Armes. Die einzelnen Teilimpulse werden bei ökonomischer Ausführung addiert. Des Weiteren ist zu beachten, dass die Richtungen der einzelnen Teilimpulse gleichgerichtet sind. Hierbei muss wieder ein Kompromiss zwischen anatomischen und mechanischen Gesetzmäßigkeiten gefunden werden.

Prinzip der Gegenwirkung

Erläuterung

Das Prinzip der Gegenwirkung als eines der biomechanischen Prinzipien basiert auf das dritte Newtonsche Gesetz der Gegenwirkung. Es besagt, dass eine entstandene Kraft immer auch eine entgegengesetzte Kraft von gleicher größer in entgegengesetzter Richtung erzeugt. Die Kräfte, die auf die Erde übertragen werden, können aufgrund der Masse der Erde vernachlässigt werden. Beim Gehen wird gleichzeitig zum rechten Fuß, der linke Arm nach vorne gebracht, da der Mensch in der horizontalen keine Kräfte auf die Erde übertragen kann. Ähnliches ist beim Weitsprung zu beobachten. Der Athlet bewirkt durch das nach vorne bringen des Oberkörpers gleichzeitig ein Anheben der unteren Extremitäten und verschafft sich somit Vorteile in der Sprungweite. Weiter Beispiele sind der Schlagwurf im Handball oder Vorhand beim Tennis. In Anlehnung an diesem Prinzip erfolgt das Prinzip des Drehrückstoßes. Als Beispiel kann man vorstellen, man steht vor einem Abhang. Bekommt der Oberkörper Vorlage, so beginnen die Arme nach vorne zu kreisen, um einen Impuls auf den Oberkörper zu erzeugen. Da die Masse der Arme geringer ist als die des Oberkörpers, müssen diese in Form von schnellen Kreisen erfolgen.

Prinzip der Impulserhaltung

Zur Erläuterung dieses Prinzip analysieren wir einen Salto mit gestreckter und gehockter Körperhaltung. Die Achse um die der Turner einen Salto springt, bezeichnet man als Körperbreitenachse. Bei gestreckter Körperhaltung befindet sich viel Körpermasse von dieser Drehachse entfernt. Dadurch wird die Drehbewegung (Winkelgeschwindigkeit) verlangsamt und der Salto ist nur schwer ausführbar. Werden nun durch Anhocken Körperteile an die Drehachse gebracht, erhöht sich die Winkelgeschwindigkeit und der Ausführung des Saltos wird vereinfacht. Gleiches Prinzip gilt auch bei Pirouetten im Eiskunstlauf. Die Drehachse ist in diesem Fall die Körperlängsachse. Durch das Annähern von Arme und Beine an diese Drehachse erhöht sich die Drehgeschwindigkeit.

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Autor: Tobias Kasprak      |     Letzte Änderung: 28.02.2017
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