Die biomechanischen Prinzipien Die biomechanischen Prinzipien sind die allgemeinen Erkenntnisse über das rationale Ausnutzen mechanischer Gesetze bei sportlichen Bewegungen! Sie stellen die auf die Bewegung des Menschen angewandten mechanischen Gesetze unter einer bestimmten Zielstellung dar. - sie baut auf den Lehren der Mechanik, Anatomie und Physiologie auf - Bewegungen entstehen in der Regel durch Ausprobieren Die biomechanischen Erkenntnisse ermöglichen es die Bedingungen zur Leistungssteigerung festzustellen 1. Prinzip der maximalen Anfangskraft - der Beschleunigungsweg bei sportlichen Bewegungen ist in der Regel begrenzt (aufgrund anatomischer Verhältnisse, wie z.B. die Länge der Arme,...) Deshalb muss auf den Körper am Anfang des Beschleunigungsvorganges eine möglichst große Kraft einwirken, damit eine große Endgeschwindigkeit erreicht wird! dies ist allerdings nur durch Ausholbewegungen möglich (diese also dienen der Verlängerung des Beschleunigungsweges und der Vergrößerung der Anfangskraft) 2. Prinzip des optimalen Beschleunigungsweges Eine konstante Kraft gibt einer Masse eine Endgeschwindigkeit, die umso größer ist, je länger die Kraft auf die Masse einwirkt! optimaler Beschleunigungsweg heißt nicht maximaler: - Länge und Richtung des Beschleunigungsweges sind entscheidend! (v.a. beim Kugelstoßen oder beim Hammerwurf) 3. Prinzip der Koordination von Teilimpulsen Man muss zwei Gruppen von sportlichen Bewegungen hinsichtlich der Koordination von Teilimpulsen unterscheiden: 1. möglichst große Endgeschwindigkeit für ein Körperteil 2. möglichst große Endgeschwindigkeit für den Gesamtkörper 1. - es sind zeitliche und räumliche Komponenten maßgebend - große Endgeschwindigkeit durch Addition der Beschleunigung der einzelnen aneinandergereihten Teilbewegungen (zeitlich) - einzelnen addierten Beschleunigungsvorgänge = Endgeschwindigkeit (z.B. des Balles) - größte Endgeschwindigkeit erreicht man durch gleichgerichtete Beschleunigung (räumlich) - aufgrund der Gliederbewegungen ( = Rotationsbewegungen um die Gelenke) ist dies allerdings schwer auszuführen die größte Endgeschwindigkeit erreicht der Ball, wenn er die Hand verlässt! 2. (fürs Basketball eher unwichtig, eher beim Turnen oder Hochsprung) 1 4. Prinzip der Gegenwirkung - die Grundlage für dieses Prinzip bildet das dritte Newtonsche Axiom (S.38, Bewegungslehre) „actio et reactio“ (bei Fortbewegungsarten:) Hüfte und Schulterachse drehen sich gegensinnig zur Körperachse (z.B. beim Dribbling) Hängt auch mit Anziehung der Erdoberfläche zusammen (z.B. bei Sprung, Fall,...) (Gegenbewegung auch beim Sprungwurf) 5. Prinzip des Drehrückstoßes - Ruderbewegungen oder Ausgleichsbewegungen zur Wiederherstellung des Gleichgewichts ebenfalls „actio et reactio“ beim Basketball eher unwahrscheinlich (eher bei Rudern, Skispringen, Turnen,...) 6. Prinzip der Impulserhaltung - - gutes Beispiel die Piroutte beim Eiskunstlauf: durch Anlegen der Arme wird das Trägheitsmoment verringert (auch beim Speerwerfen) nach dem Newtonschen Erhaltungssatz wird die Kraft von Körper A auf Körper B übertragen! Bsp. im Basketball: Dribbling, Wurf Kinetion & Modulation - wird entweder als eigenständiges biomechanisches Prinzip oder als Aspekt der Koordination von Teilbewegungen gesehen Muskeln der Beine und des Beckens (starke Muskeln) schaffen die notwendige kinetische Energie (beteiligten Muskeln = Kinetoren) Kinetische Energie wird über den Rumpf auf die Schultern, die Arme und den Ball übertragen Die schwachen Muskeln der Arme modulieren die Bewegung (Modulatoren) Dies ist wichtig bei Bewegungen der Präzision Es kommt auf Beschleunigung und Feinabstimmung der Bewegungen an (Kinetion = Bewegungsenergie ; modulieren = umwandeln) Koordinative Fähigkeiten > ist Vorraussetzung für Bewegungssteuerung und –regelung; man kann sie verbessern/ trainieren 1. Reaktionsfähigkeit - Fähigkeit ,eine motorische Aktion auf ein oder mehrere Signale hin schnell und zweckgemäß einzuleiten (Schattenlauf) 1.1 einfache Reaktionen - mit genau festgelegtem Bewegungsablauf (Startsignale, Bsp.: Hochball) 1.2 Wahlreaktionen - Reaktionen mit bestimmter motorischer Aktion, bei der Alternativlösungen möglich 2 sind (Bsp.: Hindernis beim Skilaufen, Torwart beim Elfmeterschießen,...) 1.3 - Komplexe motorische Reaktionen mehrer Signale (bei Spotspielen: Partner, Gegenspieler, Ball,...) man muss Signale erkennen, beurteilen und dann eine motorische Handlung einleiten Reaktionszeit = Maß für die motorische Reaktionszeit = Zeit vom geben einer oder mehrerer Signale bis zum Beginn der motorischen Aktion Signalarten: Optische Signale : Spielgerät, Partner, Gegner,... Akustische Signale : Pfiff, Schuss,... Kinästhetische und taktile Signale : Zug- / Schubkräfte (z.B. beim Ringen) 2. Umstellungsfähigkeit Fähigkeit das Handlungsprogramm aufgrund von Situationsveränderungen den neuen Gegebenheiten anzupassen - Situationsveränderungen können erwartet, aber auch plötzlich auftreten => Ersteres ist meist (für den Betrachter) unauffällig, wobei zweites zu Abbruch oder Einleitung neuer Handlungen führen kann - Steht in enger Beziehung zu Orientierungs- und Reaktionsfähigkeit - (bei Blocks „switchen“ oder „pick ’n roll“) 3. Orientierungsfähigkeit Fähigkeit die Lage des eigenen Körpers in einem definierten Raum mit entsprechenden Orientierungspunkten zu bestimmen und zielgenau zu verändern (Passspiel ohne Körbe) 4. Kopplungsfähigkeit Fähigkeit, Teilkörperbewegungen miteinander zeitlich, räumlich und dynamisch so zu koppeln, dass eine bestimmte Bewegung zustande kommt Musterbeispiel: Korbleger - - jede Muskelaktivität wirkt sich auf benachbarte Gelenke aus (Bsp.: beim Heben eines Armes stützt der ganze Körper) optimal, wenn verschiedene Teilbewegungen zeitlich, räumlich und kräftemäßig aufeinander abgestimmt sind verschiedene Prinzipien spielen eine Rolle: - zeitliche Koordination der Einzelimpulse - maximale Anfangskraft - Impulsübertragung - Optimale Beschleunigungswege - Gegenwirkung Formen der Kopplung: - Schwungübertragung (immer vom Rumpf auf die Extremitäten und andersherum) (Diskuswurf) - Zeitliche Verschiebung der Teilbewegungen (Korbleger) 3 - Rumpf als Übertragungsglied für die Bewegungskopplung (vertikaler Rumpfeinsatz beim Blocken?) Mischformen der Bewegungskopplung Steuerfunktion des Kopfes Arten der zeitlichen Kopplung: - Sukzessiv : nacheinander - Simultan : gleichzeitig 5. Differenzierungsfähigkeit Differenzierte Auswahl bei der Informationsaufnahme und -bewertung (sensorische Differenzierungsfähigkeit) sowie differenzierte Informationsverarbeitung (efferente Steuerungsimpulse) sind Vorraussetzung für die Feinabstimmung der Steuerungsimpulse in der Bewegungskoordination! - Ziel: optimale Bewegungsausführung (Bsp.: Ballgefühl, Übung mit Medizinbällen) 6. Gleichgewichtsfähigkeit - der Mensch kann Störungen der Gleichgewichtslage aktiv entgegenwirken (durch entsprechende Steuerimpulse) Fähigkeit, Gleichgewichtszustände zu erhalten oder zu erlangen - es gibt das Gleichgewicht von menschlichen Tätigkeiten oder Objekten (für Basketball aber nicht relevant; mögl. Bsp.: Slalomlauf (?)) 7. Rhythmitisierungsfähigkeit Fähigkeit, einen von außen vorgegebenen Rhythmus zu erfassen und motorisch umzusetzen, oder einen verinnerlichten Rhythmus einer Bewegung in der eigenen Bewegungstätigkeit zu realisieren! - Bsp.: Dribbelübungen Konditionelle Fähigkeiten Fähigkeiten der motorischen Kraft, Schnelligkeit und Ausdauer 1. motorische Kraftfähigkeit - (Physik:) Kraft = Masse x Beschleunigung eine Aktion zieht immer eine Reaktion mit sich Fähigkeit, Spannung in der Skelettmuskulatur gegen äußere Widerstände zu erzeugen! Kraftleistung des Skelettmuskels kann durch Innervation der Muskelfasern erreicht werden! 1.1 Maximalkraft: dynamische Maximalkraft: - Kraft, die das Nerv- Muskelsystem innerhalb eines Bewegungsablaufs realisieren kann 4 statische Maximalkraft: - Kraft, die das Nerv- Muskelsystem gegen einen unüberwindlichen Widerstand auszuüben vermag Maximalkraft kann durch Training verbessert werden (Liegestützen, Fitnesstraining) höchstmögliche Kraft, die willkürlich gegen einen unüberwindlichen Widerstand erzeugt werden kann! 1.2 Schnellkraft: Fähigkeit des neuromuskulären Systems, in der zur Verfügung stehenden Zeit einen möglichst großen Impuls zu erzeugen! (Widerstände mit höchstmöglicher Kontraktionsgeschwindigkeit zu überwinden) Bsp.: Seilspringen 1.3 Kraftausdauer: Fähigkeit der Muskulatur, der Ermüdung bei länger andauernden Kraftleistungen zu widerstehen! Hängt von Intensität und Dauer der Belastung ab! - allgemeine Kraftausdauer: mehr als 1/6 der Skelettmuskulatur aktiv lokale Kraftausdauer: weniger als 1/6 der Skelettmuskulatur aktiv statische Kraftausdauer dynamische Kraftausdauer 2. motorische Schnelligkeitsfähigkeit Fähigkeit, Bewegungen in möglichst kurzer Zeit auszuführen! (Hängt mit Geschwindigkeit zusammen) - hängt von Motivation, Willenskraft, Anstrengungsbereitschaft sowie Informationsaufnahme und -verarbeitung ab Fähigkeit, aufgrund der Beweglichkeit der Prozesse des Nerv- Muskelsystems und des Kraftentwicklungsvermögens der Muskulatur , Bewegungen in einem minimalen Zeitabschnitt unter gegebenen Bedingungen durchzuführen - zyklische Schnelligkeit: rhythmische Folge von motorischen Aktionen (Lauf) - azyklische Schnelligkeit: Schnelligkeit der Einzelbewegungen (Wurf, Stoß) (Kommandolauf, Achterlauf, Linienlauf) 3. motorische Ausdauerfähigkeit Psycho-Physische Ermüdungswiderstandsfähigkeit - auch Wiederherstellungsfähigkeit - allgemeine Muskelausdauer : wenn mehr als 1/6 der Muskulatur belastet ist 5 - lokale Muskelausdauer : wenn weniger als 1/6 der Muskulatur belastet ist (gezielte Belastung) Sauerstoff ist für die Beseitigung von Milchsäure zuständig, die bei der Glucose- bzw. Fettverbrennung anfällt. Diese wiederum ist nötig, um Energie für die Herstellung ATP und Kreatinphosphat (KP) zu produzieren! (?) ATP und KP werden zur Muskelkontraktion benötigt! - die erreichte maximale Sauerstoffschuld nennt man anaerobe Kapazität, auch Stehvermögen - Aerobe Ausdauerfähigkeit: Es ist genügend Sauerstoff zur Oxidation der Energieträger vorhanden ( mit Sauerstoffverbrauch) - Anaerobe Ausdauerfähigkeit: Durch hohe Belastungsintensität reicht die Sauerstoffzufuhr nicht aus (ohne Sauerstoffverbrauch) - (allgemeine/ lokale) statische Ausdauer = andauernde Kontraktion - (allgemeine/ lokale) dynamische Ausdauer = Wechsel zwischen Kontraktion und Entspannung (zwischen An- und Entspannung) Formen allgemeiner Ausdauer: aerob: - allgemeine dynamische aerobe Kurzzeitausdauer: 3-10 Minuten; es sind auch anaerobe Stoffwechselprozesse beteiligt (3000m-Lauf) - allgemeine dynamische aerobe Mittelzeitausdauer: 10-30 Minuten (10.000m-Lauf) - allgemeine dynamische aerobe Langzeitausdauer: mehr als 30 Minuten (Marathon) - allgemeine statische aerobe Ausdauer: große Muskelgruppen mit einer Intensität von weniger als 15% der max. statischen Kraft beansprucht anaerob: - allgemeine dynamische anaerobe Ausdauer = Stehvermögen = Schnelligkeitsausdauer - allgemeine dynamische anaerobe Kurzzeitausdauer: bis 20 Sekunden (100/ 200m-Lauf) - allgemeine dynamische anaerobe Mittelzeitausdauer: bis 60 Sekunden (400m-Lauf) - allgemeine dynamische anaerobe Langzeitausdauer: bis 120 Sekunden (800m-Lauf) - allgemeine statische anaerobe Ausdauer: wenn große Muskelgruppen in ihrem Leistungsvermögen durch anaerobe Stoffwechselvorgänge begrenzt sind! (statisch: Geräteturnen, Ringen,...) allgemeine dynamische aerobe Ausdauer hängt ab: 6 - Leistungsfähigkeit des Herz-, Kreislauf-, Atmungs- und Stoffwechselsystems - Qualität der bewegungsspezifischen Koordination - Motivation Anpassungserscheinungen des Herz- Kreislaufsystems: - Vergrößerung des Herzens - Größere Menge Blut wird bereitgestellt - Biochemische Veränderungen in den Muskelzellen - Kapillarisierung vergrößert Der Ausdauertrainierte ist einerseits in der Lage durch ein vergrößertes Herz (mit einem gesteigerten Herzminutenvolumen) eine größere O2-Menge pro Minute aufzunehmen und zur belasteten Muskulatur zu transportieren, andererseits ist auch die ausdauertrainierte Muskulatur fähig, die pro Zeiteinheit angebotene Sauerstoffmenge besser auszunutzen! Die „lohnende Pause“ Wenn man die Erholungsphase (nach einer Belastung) in drei Zeitbereiche aufteilt, verhält sich das 1. Pausendrittel als „lohnende Pause“, d.h. die Aktivität des Herz- Kreislaufsystems ist noch hoch, es wird noch trainiert! 4. Beweglichkeit Fähigkeit, Bewegungen mit großer bzw. optimaler Schwingungsweite der Gelenke auszuführen besteht aus: 4.1 Gelenkigkeit (Struktur der Gelenke) 4.2 Dehnfähigkeit (Muskeln, Sehnen, Bänder und Kapseln) Die Phasenstruktur 1. Vorbereitungsphase Vorraussetzung für Hauptphase schaffen 2. Hauptphase unmittelbarer Vollzug der Aufgabe 7 3. Endphase Körper in ein stabiles Gleichgewicht zurückführen (aktives/ passives Abbremsen des Körpers) Trainingslehre Reizstufenregel 1. ohne Reiz keine Funktion 2. Reizschwelle muss überschritten werden, sonst funktionslos (Alles-oder-nichtsGesetz) 3. schwache Reize über der Reizschwelle wirken auf Lebenstätigkeit anregend und erhaltend 4. starke Reize lösen bestimmte anatomische und physiologische Anpassungsvorgänge aus 5. zu starke Reize lähmen/ schädigen die Funktion Reizbarkeit und Reizbeantwortung hängen von Lebensbedingungen, Alter und Geschlecht ab - höherer Funktionszustand erfordert höhere Reizintensität zur Aufrechterhaltung des Zustandes - Belastungsmerkmale für Trainingsziele: Reizstärke, Reizumfang, Reizdauer, Reizdichte, Reizhäufigkeit, Trainingshäufigkeit - Intensität im Ausdauertraining: 30%- 50% 50%- 60% 60%- 75% 75%- 80% 85%- 100% gering leicht mittel submaximal maximal 130- 140 s/min 140- 150 s/min 150- 165 s/min 165- 180 s/min 180 s/min (bei Intervallmethode “lohnende Pause”; Trainingslehre S.18) Trainingsprinzipien Trainingswissenschaftliche Grundsätze zur Planung und Durchführung des Trainingsprozesses schnelle Leistungssteigerung nur dann möglich, wenn die Wirkung des vorrangegangenen Trainingsreizes noch nicht ganz abgeklungen ist, bevor der nächste erfolgt Überkompensation heißt die Phase der biochemisch und physiologischen Wiederherstellung verbrauchter Energiequellen nach einer Belastung über das Ausgangsniveau hinaus Grundlage für Funktions- und Leistungssteigerung! Um die Leistungssteigerung zu optimieren, kommt es auf das Erkennen des Kulminationspunktes an ( Prinzip der optimalen Relation von Belastung und Erholung) 8 Prinzip der progressiven Belastung Die Trainingsanforderungen müssen immer den aktuellen Möglichkeiten angepasst sein! Prinzip der Dauerhaftigkeit Erwerbung von Stabilität von bestimmten Fertigkeiten bzw. Fähigkeiten (zu schnell erreichte Leistungen sind instabil/ labil) Prinzip der Variationen von Trainingsbelastungen Trainingsinhalte und -methoden sollen verändert werden, um keine Stagnationen des Leistungsgewinns zu bewirken Prinzip der Individualität = Training unter Berücksichtigung der Persönlichkeitsstruktur des Sportlers Kinder-, Jugend- und Erwachsenentraining Schwerpunkte: Kindertraining - Kraftschulung für normale Körperhaltung - Aerobe Eigenschaften fördern - Schnelligkeit: mittlere Intensität - Beweglichkeits- und Gewandtheitstraining stark fördern Jugendtraining Pubeszenz: - Festigung statt Neuerwerb motorischer Fähigkeiten - Ausdauerschulung: aerob, submaximal - Schnelligkeitstraining individuell erhöhen - Schnell kontrahierende Muskelfasern trainieren - Sicherheit und Selbstvertrauen geben Adoleszenz: - Motorisches Lernen günstig (Feinformen, Stabilisierung der Koordination) - Krafttraining intensiv - Ausdauertraining intensiv (maximale Sauerstoffaufnahme) - Technik/ Taktik intensiv - Wettkämpfe/ Leistungskontrollen auf hoher Ebene Erwachsenentraining - Vorteile bei Frauen: koordinative Fähigkeiten - Vorteile bei Männern: konditioneller Bereich - Trainierbarkeit der Muskulatur: Frau: 55% Mann: 80% - Probleme: - Umlernen - (später) Schnelligkeitsfähigkeiten - Vervollkommnung von Fähigkeiten und Fertigkeiten ist anzustreben 9 Trainingsmethoden Planmäßiges Verfahren, das das Ansteuern vorgegebener Trainingsziele betrifft Dauermethode Reizstärke: Reizumfang: Reizdichte: Reizdauer: mittelhoch 50% - 80% sehr hoch keine Pause, lang sehr lang (allgemeine Ausdauer, spezielle Ausdauer, lokale Muskelausdauer) extensive Intervallmethode Reizstärke: Reizumfang: Reizdichte: Reizdauer: mittelhoch hoch „lohnende Pause“ 14 - 90 Sekunden 60% - 80% (20 - 30 Wiederholungen) (45 - 90 Sekunden) (wegen Wiederholungen) (allgemeine Ausdauer, Kraftausdauer) intensive Intervallmethode Reizstärke: Reizumfang: Reizdichte: Reizdauer: hoch mittel größere Pause mittel 80% - 90% ca. 10 Wiederholungen 90 - 180 Sekunden (30 - 60 Sekunden) (spezielle Ausdauer, Schnelligkeitsausdauer, Kraftausdauer, Schnellkraft) Wiederholungsmethode Reizstärke: Reizumfang: Reizdichte: Reizdauer: sehr hoch 85% - !00% (möglichst gleichbleibend) gering (1-6 Wiederholungen) lange Pause 3 - 15 Minuten (aufwärts) (im Hanteltraining) 2-3 Sekunden (maximale Schnelligkeit, Maximalkraft, Schnelligkeitsausdauer, Schnellkraft) Sauerstoffschuld Sauerstoffdefizit zu Beginn der sportlichen Leistung, das entsteht, da die Sauerstoffaufnahme nur langsam anläuft und den plötzlich auftretenden Sauerstoffbedarf nicht decken kann Bei länger andauernden Leistungen erreicht der Körper den Gleichgewichtszustand zwischen Aufnahme und Bedarf („steady-state“). Das Gleichgewicht zeigt sich in gleichbleibenden Puls-, Blutdruck- und Atemwerten; der Organismus arbeitet dann unter aeroben Bedingungen. Sprinter sind wegen ihrer geringen Arbeitszeit immer im Sauerstoffdefizit. Sie arbeiten unter anaeroben Bedingungen. Die Sauerstoffschuld ist ein wichtiges Leistungskriterium, das man aber trainieren kann. 10 Trainingsmethoden Dauermethoden - fördert beschleunigte Verbesserung des Kreislauf- und Atemsystems, sowie besonders die Stabilisierung des vegetativen Nervensystems - der Sportler entwickelt seine Form so langsamer, erreicht aber insgesamt eine gefestigtere Ausdauerform a) die kontinuierliche Methode - längere Belastungen, ohne Pausen die Arbeit wird erst bei völliger Erschöpfung abgebrochen bei gleichbleibender Gesamtbelastung besteht die Gefahr, dass sich ein Stereotyp der Organfunktionen herausbildet: Deshalb sollte man bei längerem Training die Reizstärke ständig langsam erhöhen! b) Tempowechselmethode - Variieren der Fortbewegungsgeschwindigkeit (Reizstärke) ohne Erholungspause In Phasen geringer Intensität (unterhalb des steady-state) kann die Sauerstoffschuld (anaerobe Belastung) teilweise oder vollständig kompensiert werden (vor allem für Spurtfähigkeiten wichtig) c) Das Fahrtspiel - Der Sportler ändert die Geschwindigkeit je nach individuellem Befinden oder z.B. durch unterschiedliche Geländebedingungen - Der Geschwindigkeitswechsel ist dabei nicht fest programmiert; mehr Spielcharakter Intervallmethode - großer Umfang verbunden mit hoher Intensität durch stärkere Reize als im Dauerleistungstraining wird schnelleres Erreichen der Ausdauerfähigkeit bewirkt alle Trainingsmethoden, die dem planmäßigen Wechsel von Belastungs- und Erholungsphasen unterworfen sind, bezeichnet man als Intervallmethoden „lohnende Pause“ (unvollständige Wiederherstellung) ist hierbei wichtig (neuer Reiz sollte bei Pulsfrequenz von 120 - 130 Schlägen/ Minute einsetzen) - Kurzzeitintervallmethode: Reizdauer von 15-60 Sekunden Mittelzeitintervallmethode: Reizdauer von 1-8 Minuten Langzeitintervallmethode: Reizdauer von 8-15 Minuten 11 intensive Intervallmethode trainiert den Organismus für hohe Belastungen unter anaeroben Bedingungen (z.B.: 100-400m – Läufer) Wiederholungsmethode - hauptsächlich zur Verbesserung der anaeroben Ausdauer die Belastungsdauer sollte etwas unter oder über Wettkampfdauer liegen: Belastungsdauer: Reizintensität: kürzer als im Wettkampf länger als im Wettkampf gleich oder höher als im Wettkampf geringer als im Wettkampf Wettkampf- und Kontrollmethoden - soll ausschließlich wettkampfspezifische Ausdauerfähigkeiten entwickeln die Belastungsdosierung soll so gestaltet sein, dass alle Faktoren den wettkampfspezifischen Bedingungen optimal angepasst sind (Faktoren sind z.B.: Geschwindigkeit, Technik, ...) mündliches Sport-Abi 2006: 1. 2. 3. - biomechanische Prinzipien Bilderreihe Phasenstruktur Trainingsmethoden Wirkungen Übungen Taktikfrage 12