w w w. a c a d e m y o f s p o r t s. d e w w w. c a m p u s. a c a d e m y o f s p o r t s. d e Seilzug- und Freihanteltraining L E H R S K R I P T
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4.1 Bewegung Lehrskript Bewegung und Bewegungsfähigkeit ist das charakteristische Kennzeichen des Lebens. Selbst der kleinste Einzeller ist in der Lage, sich zu bewegen. Bei der Bewegung handelt es sich um eine Lageveränderung im Raum. Ortsveränderung im Raum und in der Zeit Abbildung 2 Darstellung der Bewegung Innere Bewegung 5 10 Zeit t (sec) Unter innerer Bewegung verstehen wir Bewegungsabläufe innerhalb des Körpers z. B. Moleküle, Flüssigkeit, Erythrozyten. Abbildung 3 Differenzierung von Bewegung Äußere Bewegung Unter äußerer Bewegung verstehen wir die Bewegungsabläufe, die sich nach außen in Gelenkbewegungen deutlich machen. Die natürlichen Gelenkbewegungen finden im 3-dimensionalen Raum statt und sind in der Regel nicht gleichförmige sondern vielmehr ungleichförmige und ungleichmäßig beschleunigte Bewegungen d.h. Bewegungsgeschwindigkeit und Beschleunigung sind nicht konstant. Dies sollte beim funktionellen Krafttraining mit Seilzügen und Freihanteln Berücksichtigung finden. Seite 7 von 81
Lehrskript Des Weiteren lassen sich Bewegungen in translatorische und rotatorische Bewegungen unterteilen. Eine translatorische Bewegungen ist eine Parallelverschiebung, bei der jeder Punkt in dieselbe Richtung um dieselbe Stecke verschoben wird. Bei einer Rotation bewegt sich jeder Punkt in einer Kreisbahn um einen festen Punkt/Achse. 4.2 Messverfahren zur quantitativen Beschreibung von Bewegungsabläufen Kinemetrie Weg-Zeit-Messung der Lage und Geschwindigkeit von Körpern Dynamometrie Kraftmessung der äußeren Kräfte Elektromyografie Aufzeichnung des elektrischen Aktivierungszustands des Muskels und des Innervationsverhalten Anthropometrie Abmessungen und Massenverteilungen, Körperschwerpunkt 4.3 Biomechanische Merkmale Kinematische Merkmale Weg, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Winkel Zeitmerkmale Zeit, Frequenz Dynamische Merkmale Masse, Kraft, Impuls, Trägheitsmoment, Drehmoment, Drehimpuls Um die Biomechanischen Merkmale zu beschreiben, benötigt man Grundeinheiten, die nach dem Systeme international als SI-Einheiten bezeichnet werden. Im Rahmen der Biomechanik sind die Grundeinheiten Länge s (m), Masse m (kg) und Zeit t (s) von Bedeutung. Seite 8 von 81
4.3.1 Trägheit Lehrskript Jeder Körper befindet sich im Zustand der Ruhe oder gleichförmigen Bewegung, solange keine Kraft auf ihn wirkt (= Trägheitsgesetz). Abbildung 4 Trägheit Die Trägheit hängt von der Masse gemessen in Kilogramm (kg) ab. Die Trägheit eines Körpers mit 2 kg ist demnach geringer als mit 5 kg. 4.3.2 Kraft ist die Fähigkeit, einen Körper mit einer bestimmten Masse zu beschleunigen. 2 Kg Abbildung 5 Kraft Die benötigte Kraft hängt nicht von der Größe sondern der Masse ab. Zur Bewegung des Körpers mit einer Masse von 2 kg benötigen wir die geringste Kraft. F=m x a (kgm/s²=n) V = 0 5 kg 15 Kg Seite 9 von 81
Lehrskript Komponenten der Kraft Wirken zwei Kräfte auf einen Körper, so folgt der Körper der Kraftresultierenden Abbildung 6 Komponenten der Kraft Drehmoment Wirkt eine Kraft (F) in einem Abstand (r) zu einem Drehpunkt, so entsteht ein Drehmoment (M). M = F x r (Nm) Die Einheit für Arbeit und Drehmoment ist Nm. Trotzdem sind beide Werte nicht miteinander vergleichbar. Geschwindigkeit Geschwindigkeit (v) wird definiert als der Quotient aus dem zurückgelegten Weg (s) in der dafür benötigten Zeit (t). Wenn ein Körper sich um 1 Meter innerhalb 1 Sek bewegt, weist er eine Geschwindigkeit von 1 m/sec auf. v = s / t (m/sec) Arbeit Arbeit (W) wird definiert als das Produkt aus der Kraft (F) in der Wegrichtung und dem zurückgelegten Weg (s) W = F x s (Nm = Joule) Seite 10 von 81
Lehrskript Wird ein Körper mit einer Masse von 1 kg = einer Gewichtskraft von 10 N um 1 m gehoben, so wird eine Arbeit von 10 Nm geleistet. Leistung Leistung (P) wird definiert als Quotient aus Arbeit (W) und der dafür benötigten Zeit (t). P = W / t = F x s/t = F x v (Nm/s) Wird die doppelte Arbeit in der gleichen Zeit oder die gleiche Arbeit in der Hälfte der Zeit verrichtet, so verdoppelt sich die Leistung. Hebel Ein Hebel ist ein mechanisches Kraftübertagungssystem, das in der Regel um eine Achse drehbar ist. Dadurch kann der Angriffspunkt einer Kraft verändert werden. Bei einem Hebel können der Kraftarm (k) auf der einen Seite des Drehpunkts (DP) auf den die Kraft (K) wirkt und der Lastarm (l) auf der anderen Seite des Drehpunkts auf den die Last (L) wirkt, unterschieden werden. Kraft K Abbildung 7 Hebel k Kraftarm DP Drehpunkt Lastarm Last L Im Gleichgewichtszustand gilt: - Last x Lastarm = Kraft x Kraftarm - M = 0, da der Betrag der Drehmomente von Kraft und Last gleich groß ist und in entgegengesetzte Richtungen wirkt. Dabei gilt es zu beachten, dass mit Hebel die zu leistende Arbeit erleichtert und nicht gespart wird. l Seite 11 von 81
Lehrskript Hebelarten Beim Hebel 1. Ordnung befindet sich der Drehpunkt (DP) zwischen der angreifenden Last (L) und der ausgleichenden Kraft (K). Hebel 1. Ordnung K Abbildung 8 Hebel 1. Ordnung Hebel 2. Ordnung Beim Hebel 2. Ordnung befindet sich die angreifende Last zwischen dem Drehpunkt (DP) und der ausgleichenden Kraft (K) (z. B. bei der Schubkarre oder beim Zehenstand). Umgekehrt verhält es sich bei einem Hebel 3. Ordnung (z. B. bei einer Schleuder oder beim Anheben einer Last mit der Hand) Hebel 2. Ordnung L K Abbildung 9 Hebel 2. und 3. Ordnung Seilzug Biomechanisch kommt hier das Prinzip der festen und der losen Rolle zur Anwendung. Während eine, bei der Bewegung feste Rolle, lediglich für eine Umlenkung der Kraft sorgt, haben lose Rollen den Vorteil die Belastung zu halbieren bei gleichzeitiger Verdoppelung des Zugwegs. Mit jeder weiteren Rolle wird weniger Kraft gebraucht, um die Last zu bewegen. Die Arbeit die dabei verrichtet werden muss bleibt, wie auch der Widerstand, immer gleich groß. Seite 12 von 81 L Hebel 3. Ordnung K L
Lehrskript Für das weitere Verständnis ist es außerdem von Bedeutung zu wissen, dass sich die resultierende Kraft, die am Seilzug wirkt, in eine horizontale und eine vertikale Komponente unterteilen. 5 kg 5 kg 10 kg Abbildung 10 Seilzug 10 kg 10 kg Die Wirkung des Seilzuges.. ist nicht nur abhängig von der Anzahl der Gewichtsplatten sondern auch vom Hebelarm, mit dem die Seilzugkraft wirkt. ist am größten, wenn der Seilzug und die bewegte Extremität im rechten Winkel (90 ) zueinander stehen. Da die Muskeln ihren größten Wirkungsgrad in der mittleren Gelenkposition haben, sollten hier auch Seilzug und bewegte Extremität rechtwinklig zueinander stehen Seite 13 von 81
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