Kraft. Einführung in die Trainingslehre. Stephan Turbanski. Skript & Klausurfragen unter: Literaturempfehlung. Kraft als physikalische Größe

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1 Einführung in die Trainingslehre Skript & Klausurfragen unter: Stephan Turbanski Institut für Sportwissenschaften /Personen/Turbanski/Turbanski.htm Kraft Literaturempfehlung Güllich A. und Schmidtbleicher D. (1999): Struktur der Kraftfähigkeiten und ihrer Trainingsmethoden. In: Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin, 7 + 8, S Kraft als physikalische Größe Kraft als physikalische Größe F = m * a Kraft ist das Produkt aus Masse und Beschleunigung Je größer die bewegte Masse bzw. je schneller sie beschleunigt wird, desto größer ist die einwirkende Kraft. Kraft kann nie direkt gemessen werden, sondern immer nur ihre Wirkung. 1

2 Kraft als konditionelle Eigenschaft Fähigkeit des Nerv-Muskelsystems, Widerstände zu überwinden (konzentrische Kontraktion), ihnen entgegenzuwirken (exzentrische Kontraktion) oder sie zu halten (isometrische Kontraktion). Neuromuskuläres Zusammenspiel Jede muskuläre Aktion wird durch neuronale Signale ausgelöst, die vom Rückenmark (Reflexe) oder von höheren Zentren (willkürliche Bewegungen) ausgehen. Motorische Einheit Ursprung und Ansatz eines Muskels Alle Muskelfasern, die von einer motorischen Zelle innerviert werden Arbeitsweisen der Muskulatur Arbeitweisen beziehen sich auf die Außensicht der Bewegung: Dynamisch Ursprung und Ansatz bewegen sich aufeinander zu oder von einander weg = Bewegung Statisch Abstand zwischen Ursprung und Ansatz bleibt erhalten = Haltend Muskelkontraktionsformen Innenansicht der Bewegung: Isometrisch muskuläre Spannung, ohne (optisch erfassbarer) Längenänderung des Muskels 2

3 Muskelkontraktionsformen Konzentrisch Spannungs- und Längenänderung Ursprung und Ansatz nähern sich an, ein Widerstand wird überwunden Exzentrisch - Spannungs- und Längenänderung Abstand zwischen Ursprung und Ansatz wird länger, einem Widerstand wird nachgegeben Muskelkontraktionsformen Dehnungs-Verkürzungszyklus (DVZ) Exzentrisch-konzentrische Kontraktionsform innerhalb des Schnellkraftverhaltens als eigenständige Kontraktionsform Muskelkontraktionsformen In der Regel treten bei sportlichen Bewegungen nicht einzelne Arbeitswesen der Muskulatur isoliert auf, sondern Kombinationen. auxotonische Kontraktionen Strukturierung der Kraftfähigkeiten Beschreibender Ansatz ( nach Letzelter) : Sprintkraft Wurfkraft Sprungkraft Dynamische Kraft Statische Kraft Strukturierung der Kraftfähigkeiten Zusammenhang statischer und dynamischer Maximalkraft Beschreibender Ansatz Teilt die Kraftfähigkeiten nach von außen beobachtbaren Bewegungsformen ein Einem Großteil, der hier charakterisierten Kraftfähigkeiten liegen aber die gleichen Voraussetzungen zu Grunde 3

4 Zusammenhang statischer und dynamischer Maximalkraft Zusammenhang statischer und dynamischer Maximalkraft Wenn ein Gewicht (dynamisch) angehoben wird, beinhaltet die Kontraktion immer auch einen isometrischen Anteil. Erst wenn die entfaltete Kraft größer ist als die zu bewältigende Last beginnt der konzentrische Anteil. Strukturierung der Kraftfähigkeiten Dimensionsanalytischer Ansatz Strukturierung der Kraftfähigkeiten Dimensionsanalytischer Ansatz Basierend auf den morphologischen (Muskelmasse) und physiologischen (neuronale Aktivierung) Bedingungen bzw. Voraussetzungen der Kraft Maximalkraft Höchste Kraft, die das neuromuskuläre System bei einer maximalen willkürlichen Kontraktion entfalten kann. Anteil des gesamten Kraftpotentials, das im Muskel oder in einer Synergistengruppe angelegt ist, der willkürlich aktiviert werden kann. 4

5 Maximalkraft Absolutkraft Maximalkraft + autonome Reserve Basisvoraussetzung für alle weiteren Kraftfähigkeiten Kraft, die bei vollständiger Aktivierung, z. B. durch Elektrostimulation, entfaltet werden kann Maximalkraft liegt bei 70% (Untrainierte) bis 95% der Absolutkraft Maximalkraft - Kraftmaximum Maximalkraft - Fähigkeit, die nicht direkt zu messen ist. Kraftmaximum messbarer Wert, der unter statischen Messbedingungen der Maximalkraft entspricht Bestimmung der Maximalkraft In der Regel über die isometrische Maximalkraft (Laborbedingungen), ansonsten über das Einer- (Wiederholungs)-Maximum Exzentrische Maximalkraft Selbst bei maximaler willkürlicher Anspannung wird die Muskulatur durch die äußere Kraft gedehnt. Exzentrische Maximalkraft Zur willkürlich erreichbaren Kraft addieren sich passive Elastizitätskräfte durch Dehnung ausgelöste zusätzliche reflektorische Aktivierung (Dehnungsreflex) 5

6 Exzentrische Maximalkraft Größere Kraftwerte als unter konzentrischen oder statischen Bedingungen Konzentrisch < Statisch < Exzentrisch Schnellkraft Fähigkeit des neuromuskulären Systems, einen möglichst großen Impuls bzw. Kraftstoß innerhalb einer verfügbaren Zeit zu entfalten Impuls p = m * v Impuls bzw. Kraftstoß Fläche unter der Kraft-Zeit-Kurve Der Impuls ist charakterisiert durch Steilheit des Kraftanstieges Das realisierte Kraftmaximum Die Impulsdauer oft nicht zu verlängern! Explosivkraft Fähigkeit, einen möglichst steilen Kraftanstieg zu erzeugen. Explosivkraft und Schnellkraft Bei Bewegung innerhalb von 200ms entscheidend vorrangig die Explosivkraft über die Schnellkraftleistung und bei über 200ms die Maximalkraft. 6

7 Startkraft Startkraft Fähigkeit des neuromuskulären Systems, vom Beginn der Kontraktion an einen möglichst großen Kraftanstieg zu entwickeln. unabhängig von der Größe des zu überwindenden Widerstandes nur dann leistungsbestimmend, wenn auf ein Ereignis schnell mit hoher Anfangsbeschleunigung reagiert werden muß (z. B. Boxen, Fechten Kraftanstieg zu Kontraktionsbeginn Reaktivkraft Reaktivkraft Dehnungs-Verkürzungs-Zyklus (DVZ) Sie stellt innerhalb des Schnellkraftverhaltens eine relativ eigenständige Dimension dar. Exzentrisch-konzentrische Muskelaktion Zunächst dehnend/ nachgebend, unmittelbar danach zusammenziehend/ überwindend Reaktivkraft Alle Lauf- Sprungbewegungen Zu Beginn der Stützphase wird die Muskulatur gedehnt und dann zum Abdruck kontrahiert Rund 90% aller sportlichen Bewegungen erfolgen im DVZ Reaktivkraft Zusätzlich zur willkürlichen Aktivierung Summierung von Elastizitätskräften Aufgeschaltete Dehnreflexe In Abhängigkeit von der Dehnungsgeschwindigkeit 7

8 Muskelstiffness Steifigkeit, Elastizität Kraft, die der Muskel einer von außen verursachten Längenänderung entgegensetzt Bestreben eines schnellgedehnten Muskels sich wieder zusammenzuziehen Muskelstiffness Voraussetzung: der Muskel muss kontrahiert sein bei Sprüngen bereits vor dem Aufkommen auf dem Boden (Vorinnervation) Exkurs: EMG Vorinnervation im EMG Elektromyographie Verfahren zur Ermittlung des Aktivitäts-/ Kontraktionszustands der Skelettmuskulatur Langsamer DVZ Über ca. 200ms langsamer DVZ Absprünge aus geringer bis keiner Horizontalgeschwindigkeit mit starker Kniebeugung (Volleyball, Basketball) Dehnung erfolgt eigeninitiiert Schneller DVZ Unter ca. 200ms schneller DVZ Stützphasen im Sprint und bei allen Absprüngen aus hoher Horizontalgeschwindigkeit) Dehnung erfolgt fremdinitiiert 8

9 Langsamer DVZ Schneller DVZ Kraftausdauer Höhere Lasten und gegebenen Zeit Fähigkeit des neuromuskulären Systems, eine möglichst hohe Impulssumme (Kraftstoßsumme) in einer gegebenen Zeit gegen höhere Lasten zu produzieren. Mindestens 30% - 50% der individuellen Maximalkraft Bis zu ca. 2 Minuten Kraftausdauer Folglich abhängig von der Größe der Einzelkraftstöße und von der Fähigkeit, die Reduktion der Kraftstöße möglichst gering zu halten. Die erste Komponente ist wiederum abhängig von der Maximalkraft Kraftausdauer Basiert sowohl auf Anpassungen der Kraft- als auch der Ausdauerfähigkeiten Keine reine Kraftfähigkeit wie die Maximal- oder Schnellkraft 9

10 Typische Kraftausdauersportarten Rudern, Kanu, Ringen, Sprint im Eisschnelllaufen Kraftausdauer II Fähigkeit, bei einer zeitlich festgelegten Folge von Kraftstößen (mit jeweils maximal möglichen Muskeleinsatz) innerhalb eines definierten Zeitraumes die Verringerung der Kraftstoßhöhen möglichst gering zu halten. Relative Kraft Anwendungsfelder des Krafttrainings Bodybuilding Quotient aus (statischer) Maximalkraft und Körpergewicht Freizeit- Fittnesssport Bodyshaping, Bodyforming Leistungssport Maximalkraft, Schnellkraft und Kraftausdauer Anwendungsfelder des Krafttrainings Prävention Vorbeugung von Haltungsschwächen und fehlern, Beseitigung von muskulären Dysbalancen Rehabilitation Muskuläres Aufbautraining, um Muskelatrophien entgegenzuwirken Trainingsmethoden 10

11 Reizkonfigurationen Reizintensität (Höhe des Reizes; ausgehend vom 1er Maximum = 100%) Reizumfang (Anzahl der Sätze einer Übung) Reizhäufigkeit (Anzahl der Wiederholungen eines Satzes) Reizdauer (Zeitdauer eines Einzelreizes oder Satzes) Reizdichte (Zeitspanne zwischen Belastungsreizen bzw. Sätzen) Krafttrainingsmethoden Einteilung hinsichtlich der Adaptationen: Verbesserung der Vergrößerung neuromuskulären Muskelquerschnitt Aktivierungsfähigkeit der Muskulatur Einteilung hinsichtlich der Adaptationen In der Regel führen aber alle Trainingsmethoden im Krafttraining zu Adaptationen sowohl auf morphologischer Ebene als auch auf neuronaler Die Gewichtung kann sich aber deutlich unterscheiden Hollmann und HettingerS. 207 Bedeutung des Muskelquerschnitts Hypertrophie vs. Hyperplasie Hypertrophie = Verdickung der einzelnen Muskelfasern Hyperplasie = Zunahme der Anzahl an Muskelfasern wird inzwischen nicht mehr als Trainingseffekt angenommen! (MacDougall in Komi (1999): Kraft und Schnellkraft im Sport ) 11

12 1. Querschnittsvergrößerung Submaximale Kontraktionen bis zur Erschöpfung Methode der wiederholten submaximalen Kontraktionen bis zur Erschöpfung Reizintensität (Last in % des 1er Maximums) Wiederholung pro Serie Serien pro Trainingseinheit Serienpause Kontraktionsgeschwindigkeit % min langsam-zügig Submaximale Kontraktionen bis zur Erschöpfung - Adaptationen 2. Steigerung der neuromuskulären Aktivierungsfähigkeit Methode der kurzzeitigen maximalen, explosiven Kontraktionen Steigerung der neuromuskulären Aktivierungsfähigkeit Steigerung der neuromuskulären Aktivierungsfähigkeit - Adaptationen Reizintensität (Last in % des 1er Maximums) Wiederholung pro Serie Serien pro Trainingseinheit Serienpause Kontraktionsgeschwindigkeit % > 6 min explosiv 12

13 Steigerung der neuromuskulären Aktivierungsfähigkeit Steigerung der neuromuskulären Aktivierungsfähigkeit Steigerungen von Kraftfähigkeiten ohne Veränderungen der Muskelmasse In vielen Sportarten notwendig (z.b. Hochsprung, in Kampfsportarten mit Gewichtsbeschränkung, Skispringen). Zur Ausschöpfung des Muskelpotentials (das vorher mit der Hypertrophiemethode antrainiert wurde) Steigerung der neuromuskulären Aktivierungsfähigkeit Unterschied Bewegungs- Kontraktionsgeschwindigkeit Zunahme der Kraftentfaltung Steilere Kraftanstiege - Explosivkraft Auch bei statischer Kraftentfaltung kann eine maximal schnelle Kontraktionsgeschwindigkeit erreicht werden! Steigerung der neuromuskulären Aktivierungsfähigkeit Reaktivkraftmethode Sprungtraining Nur im erholten und gut aufgewärmten Zustand durchführen! Drop-Jumps bzw. Tiefsprünge (aus 10-50cm) Möglichst kurze Bodenkontaktzeiten Explosiver, maximaler Absprung 13

14 Reaktivkraftmethode Reaktivkraftmethode - Adaptationen Reizintensität (% der max. Sprungleistung) Wiederholung pro Serie Serien pro Trainingseinheit Serienpause Kontraktionsgeschwindigkeit 100 % > 10 min explosiv Reaktivkraftmethode Kraftausdauer Nur im erholten und gut aufgewärmten Zustand durchführen! Reizintensität (Last in % des 1er Maximums) Wiederholung pro Serie Serien pro Trainingseinheit Serienpause Kontraktionsgeschwindigkeit % ,5-1 min langsam-zügig Kraftausdauer Zirkel- Stationstraining 8-12 Stationen Vorgegebene Belastungs- Pausendauer Wechsel der beanspruchten Muskulatur (Arme, Oberkörper, Rumpf im Wechsel) Kraftausdauer - Adaptationen 14

15 Mischmethode Pyramidentraining Pyramidentraining Zielstellung: Sowohl Vergrößerung des Muskelquerschnitts, als auch Verbesserung der neuromuskulären Aktivierung Pyramidentraining Einzelne Blöcke (mit jeweils einem mehrwöchigem Training zur Vergrößerung des Muskelquerschnitts, gefolgt von einem mehrwöchigem Training zur Verbesserung der neuromuskulären Aktivierung) sind deutlich effektiver! Prinzipien des Krafttrainings 1. Das Prinzip der progressiven Belastung 2. Das Prinzip des Methodenwechsels -Intensität - Kontraktionsgeschwindigkeit - Kontraktionstyp - Trainingsform Prinzipien des Krafttrainings 3. Das Prinzip der spezifischen Anpassung -Nervensystem - intramuskuläre Koordination - intermuskuläre Koordination -Muskelsystem -Hypertrophie - muskelfaserspezifische Anpassungen Prinzipien des Krafttrainings 4. Das Prinzip der Effektivität - Training an Maschinen - Training mit freien Lasten 5. Das Prinzip der Ähnlichkeit von Trainings- und Wettkampfbewegungen 15

16 Weitere Trainingsmethoden Superserien (Antagonisten- Superserie; Agonisten-Superserie; erzwungene Superserie) Exzentrisches Training Nur im Hochleistungssport!! Weitere Trainingsmethoden Isokinetisches Training In jeder Bewegungsphase wird maschinell der gleiche Widerstand eingestellt. Sanftes Krafttraining Einsatztraining Breiten- Gesundheitssport Dies ist eigentlich kein Krafttraining Ist einem Mehrsatztraining klar unterlegen Nur bei Anfängern einsetzbar Zusammenfassung Krafttrainingsmethoden Nächste Vorlesung Physiologische Grundlagen zum Krafttraining Trainingsplanung im Krafttraining Hinweise zum Krafttraining Erfassung von Kraftleistungen 16