Weitsprung

Andre Seyfarth
Biomechanik II
Ausgewählte Untersuchungen
Weitsprung (Long Jump)
Dr. Andre Seyfarth ([email protected]), Prof. Blickhan ([email protected])
14. Januar 2004
Weitsprung (Long Jump)
• Experimentelle Untersuchungen
• Modellierung des Weitsprunges
• Diskussion eines Artikels zum Weitsprung
Dr. Andre Seyfarth ([email protected]), Prof. Blickhan ([email protected])
Teil 1: Weitsprung (Long Jump)
• 4 Abschnitte:
Anlauf – Absprung – Flugphase – Landung
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Teil 1: Weitsprung (Long Jump)
Messtechnik
• Videoanalyse 2D / 3D (>100Hz)
• Kraftmessung, z.B. beim Absprung
• Geschwindigkeitsmessung
Lichtschrankenmessung 1, 6, 11 m vor
Laveg
• Elektromyographie
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Anlauf (Approach)
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Anlauf (Approach)
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Anlauf (Approach)
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Anlauf (Approach)
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Absprung: Bodenreaktionskräfte
Rennen (Vorfuß- und Fersenlauf)
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Weitsprung
(3-9 Schritte Anlauf)
Absprung: Kinematik
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Beiträge zur Sprungweite
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Beiträge zur Sprungweite
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Einfluss der Anlaufgeschwindigkeit
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Warum springen Weitspringer nicht
mit 45º ab?
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Modellierung des Weitsprunges
hip joint
m
FPE
FM
d

r
FCE
knee joint
LEG

ankle joint
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FSE
Ergebnisse der Modellierung
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Woher stammt der erste Kraftstoß?
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Dynamik des Weitsprunges
Woher stammt der erste
Kraftstoß?
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Experimentelle Studie
The EMG activity and mechanics of the running
jump as a function of take-off angle
W. Kakihana, S. Suzuki
Journal of Electromyography and Kinesiology 11
(2001) 365-372.
• Download: www.uni-jena.de/~oas/biomechanics2.html
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Experimentelle Studie
Abstract
Introduction
Methods
Results
Discussion
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Zusammenfassung (Abstract)
• 2 männliche Weitspringer TM und YS
• Weitsprung mit unterschiedlicher Anlauflänge:
3-5-9 Schritte
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Proband TM im Vergleich zu YS – Kinematik
• größere vertikale KSP-Geschwindigkeit beim Absprung
bei allen Anlauflängen
• Oberkörper mehr nach hinten gelehnt (bei Landung und
Absprung)
• Oberschenkel hat kleineren Bewegungsbereich
• Knie und Sprunggelenk waren mehr gestreckt bei
Landung
• Knie mehr gebeugt beim Absprung
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Proband TM im Vergleich zu YS – Dynamik
•
•
•
•
größerer Bremsstoß
geringerer Beschleunigungsimpuls
Hauptmuskeln: RF, VM, LG, TA
BF nur kurz vor Beginn der Landung bis 2/3 des
Bodenkontakts
TM nutzt größeren Abflugwinkel, da er einen stärkeren
Bremseffekt erzielte durch die Koordination der Muskeln
um Hüfte, Knie und Sprunggelenk
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Introduction (Einführung)
Koh&Hay 1990: Sprungweite ist mit
(1) Landedistanz (r=0.44) sowie
(2) der Änderung in der horizontalen
Geschwindigkeit (r=-0.59) beim Absprung
korreliert.
Fuß beim letzten Schritt weit vor dem Körper
aufsetzen unterstützt die Entwicklung der
vertikalen Geschwindigkeit auf Kosten der
horizontalen Geschwindigkeit.
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Dennoch individuelle Strategien, z.B. WM‘91
Mike Powell (8.95m) – 23.1° Abflugwinkel
Carl Lewis (8.91m) – 18.3° Abflugwinkel
Fukashiro et al.,1992
Kinematische Unterschiede:
Oberkörperhaltung, Beinstreckung, Hüftrotation.
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Was ist der
biomechanische
Hintergrund
für die
unterschiedlichen Abflugwinkel?
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Frühere Studie von Kakihana et al., 1995:
(1) höhere vertikale und geringere horizontale
Abfluggeschwindigkeit durch:
• geringere Aktivierung des BF
• größere Bremsstöße
(2) Erhalt der horizontalen Geschwindigkeit:
• Aktivierung LG und Soleus
• größerer Beschleunigungsimpuls
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Methoden (Methods)
• 2 männliche Weitspringer TM (Bestweite 7.63m)
und YS (Bestweite 6.80m)
• Weitsprung mit unterschiedlicher Anlauflänge:
3-5-9 Schritte, 2-4 mal hintereinander, Indoor,
Landung auf der Matte (anstatt Sand)
• Kraftplattform (KISTLER, 9281B) und
Anlaufstrecke mit Gummimatten ausgelegt.
• Sprungweite gemessen von den Zehen beim
Abflug bis zu der Ferse bei der Landung
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Methoden (Methods)
• Kräfte vertikal Fz, nach vorne Fy, seitwärts Fx
sowie Kraftangriffspunkt, Abtastfrequenz 1000Hz
• Marker (2cm groß) an charakteristischen
Körperstellen: 5. Metatarsalgelenk,
Sprunggelenk, Knie, Huefte, Handgelenk,
Ellenbogen, Schulter, am Kopf, Nacken
• High-Speed Kamera HSV500, NAC mit
250Bildern/s Aufnahmefrequenz
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Methoden (Methods)
KSP Berechnung basierend auf 15 Körpersegmenten
nach Miura et al., 1974.
11m
Synchronisation!
Markerkoordinaten  Tiefpass Filter Butterworth 12 Hz
Berechnung der Gelenkwinkel und Winkelgeschwindigkeiten
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Methoden (Methods)
• Bipolares S-EMG von
BF, VM, RF, LG, TA, Sol
• Elektrodenpaar je im Abstand
von 3 cm geklebt und mit
Klebeband fixiert
• telemetrische Übertragung
• Bandpass 15-250Hz
• EMG Gleichgerichtet und
geglättet.
• Aufnahmefrequenz 1000Hz
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RF
VM
BF
LG
Sol
TA
Ergebnisse
(Results)
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Ergebnisse (Results)
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RF
VM
LG
Sol
TA
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Diskussion
• TM höhere vertikale KSP-Geschwindigkeit
beim Abflug als YS
• Gleichzeitig Oberkörper mehr nach hinten
gelehnt, Bein mehr gestreckt
TM größerer Bremseffekt, weniger
Vortrieb als YS
Hay 1986: Rücklage des Oberkörpers
sowie gestrecktes Absprungbein
beeinflusst signifikant die Sprungweite
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Diskussion
• EMG Koaktivität von RF und VM bei TM von
kurz vor Kontakt bis 2/3 des Kontakts
RF und VM sind Synergisten als
Knieextensoren
 bremsen Kniebeugung unter Körperlast
• EMG Aktivität von BF bei TM nur moderat,
bei YS ähnlich wie beim Gehen oder Rennen
• Koaktivierung von TA und LG bei TM (=hohe
Gelenksteifigkeit),
jedoch reziproke Aktivierung bei YS
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Abfluggeschwindigkeit
v konstant
v nicht konstant
vY
vY
45° optimal
Optimaler Winkel
Energieverluste
vX
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vX
Vielen Dank für die
Aufmerksamkeit!
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