B107-B108 Biomechanik Lauf de

Biomechanik
Läuferspezifisch
Grundlagen der
Biomechanik
(Sportmechanik)
Was ist Biomechanik / Sportmechanik?
o Unter „Biomechanik“ versteht man die Mechanik des
menschlichen Körpers beim Sporttreiben.
o Bewegungen entstehen durch das Einwirken von
inneren (Muskelkraft) und äusseren Kräften (z.B.
Erdanziehung) auf den Körper.
Ziele der Biomechanik / Sportmechanik
o Fähigkeit entwickeln, Bewegungsabläufe analysieren und
verstehen zu können.
o Fähigkeit entwickeln, Bewegungsabläufe mit Hilfe von
technischen und konditionellen Massnahmen korrigieren
und optimieren zu können.
Biomechanische (Sportmechanische) Prinzipien
o
o
o
o
o
Prinzip des optimalen (langen) Beschleunigungswegs
Prinzip der grossen Anfangskraft
Prinzip der optimalen Koordination von Teilimpulsen
Prinzip der Gegenwirkung (aktio = reaktio)
Prinzip der Impulserhaltung
Begriffsdefinitionen
o Jeder Körper hat eine Masse mit der Masseinheit kg.
o Der Massen- oder Körperschwerpunkt (KS) ist das Zentrum
des Körpers.
o Der KS wird auf Grund der Schwerpunkte der Körperteile
ermittelt.
o Der KS kann je nach Körperhaltung ausserhalb des Körpers
liegen.
o Die Geschwindigkeit hat nach 5 Sekunden ihr Maximum.
Impuls
o Der Impuls ist abhängig von der auf den Körper einwirkenden Kraft,
proportional zu ihr und hat die gleiche Richtung wie die
Kraftwirkung.
o Beim Weitsprungabsprung resultiert aus den Bremskräften eine
kleine horizontale Geschwindigkeitseinbusse.
o Die relativ hohen Vertikalkräfte führen zusammen mit dem
horizontalen Anlaufimpuls zu einem Abflugwinkel von 20 – 24°.
Vertikale Kraft
Bewegungsrichtung
Horizontale Kraft
Trägheit
Jeder Körper hat eine Trägheit. Diese Trägheit äussert sich
darin, dass der Körper bestrebt ist, in Ruhe zu verbleiben oder
die Bewegung unverändert fortzusetzen.
o Eine am Boden liegende Kugel bleibt am gleichen Ort liegen.
o Ein Körper bewegt sich nur dann, wenn Kräfte auf ihn
wirken.
o Der Mensch bewegt sich aufgrund seiner Muskelkraft.
Ebenso wird dem Wurfgerät durch die Kraft des Sportlers
eine bestimmte Geschwindigkeit vermittelt.
o Jeder bewegte Körper, ob dies ein Sportler oder ein Gerät
ist, hat eine Masse und eine Geschwindigkeit und damit
einen Impuls.
actio = reactio
o Die Reaktionskräfte sind gesamthaft gesehen gleich gross wie
die Kraft der an der Bewegung beteiligten Muskeln. Sie haben
aber eine entgegengesetzte Richtung (aktio = reaktio).
o Das schnelle Heben des Oberkörpers nach der
Hürdenüberquerung bewirkt ein schnelles Bodenfassen des
Schwungbeines.
o Durch einen aktiven Muskeleinsatz bei der Landung ist die
Reaktionskraft am Boden gross und der KS bleibt hoch.
Hebelwirkung
o Kraft x Kraftarm = Last x Lastarm
o Die Kraft der Wadenmuskulatur x den Abstand zum
Drehpunkt im Fussgelenk entspricht dem Körpergewicht x
dem Abstand vom Vorfuss zum Fussgelenk.
o Bei einer Vorfussstellung
muss die
Wadenmuskulatur die
Kraft von 2 x das
Körpergewicht leisten.
Äussere leistungsbeeinflussende Kräfte
o Die Erdanziehungskraft und damit das Körpergewicht sind
abhängig von der Höhe über Meer.
o Auf Meereshöhe ist jeder Körper schwerer als in grosser
Höhe.
o Der Luftwiderstand ist in der Höhe geringer als im Flachland.
Deshalb sind in Höhenlagen im anaeroben Bereich bessere
Leistungen möglich.
o Reibungskräfte sind ein Thema bei Kurvenläufen und bei
glitschiger Unterlage.
Biomechanische Messgrössen Sprint
Entscheidende Komponenten:
o Schrittlänge (Schnellkraft, Reaktivkraft, Kniehebewinkel ε,
Körpervorlage η)
o Schrittfrequenz (Reaktivkraft, Technik, kurze
Bodenkontaktzeit, kleines Δγ)
B. Kunz, August 2011 (Quelle TB 31, Biomechanik der LA, HR. Kunz, 2003)
Darstellungsweise
o Bei einem 100-m-Sprint in 10.0 sec. können in einem
Diagramm die Laufstrecke, die Geschwindigkeit und die
Beschleunigung dargestellt werden.
o Der Weg steigt nach dem Start nicht ganz linear an.
o Die Geschwindigkeit hat nach 5 Sekunden ihr Maximum.
o Die Beschleunigung ist nach dem Start am grössten.
Prozent
100
85
70
55
40
Weg
Geschwindigkeit
25
Beschleunigung
10
-5
0
1
2
3
4
5
6
Zeit (sec)
7
8
9
10
Komponenten und resultierender Vortrieb
Quelle: Biomechanik sim Sport (Ditmar Wick, Spitta Verlag)
Bremskraftvergleich Ballen vs Ferse
Quelle: Biomechanik sim Sport (Ditmar Wick, Spitta Verlag)
Zusammenfassung einer Mail von Hansruedi Kunz, Dr.
der Biomechanik ETH Zürich, Spitzensporttrainer Swiss
Olympic
o Der Mittelstreckenläufer orientiert sich an dem
Sprinter
o Er versucht eine explosive Zugbewegung auszuführen
o Probleme durch schwächeren Kniehub und für längere
Distanzen weniger prädestinierte Zugmuskulatur
(Gluteus)
o Mittelstreckler arbeiten also mehr mit dem Rectus
femoris dadurch gleicht ihr Lauf eher einem Stoßlauf
(Beinstreckung, Hüftbeweglichkeit, Hüftstreckkraft)
o Übergang vom Zug- zum Stoßlauf beginnt schon bei
der 400m Strecke
Schlussfolgerungen (Fortsetzung)
o Schnelle Rückwärtsbeschleunigung des Unterschenkels
ist gefordert
o Zu naher Aufsatz am KSP beeinträchtigt die
Zugbewegung negativ
o Explosive Power auf den Boden bringen, dies beeinflusst
die Auftreff- und Abstosswinkel. Ersterer wird grösser,
zweiter wird kleiner. (Delta Gamma beim Sprintbild)
o Kurze Kontaktzeiten auch beim Mittelstreckler
o Aber genügend Zeit um auf dem Boden zu beschleunigen
o Vorgängiger Kniehub begünstigt die Rückwärtsbewegung
des Unterschenkels und mindert so die horizontale
Bremswirkung
o Fersenaufsatz lässt auf mangelnden Kniehub schliessen
die Bremskräfte werden grösser