Biomechanik II

1
Biomechanik II
Andre Seyfarth

• Ausgewählte UntersuchungenWeitsprung (Long Jump)

14. Januar 2004
2
Weitsprung (Long Jump)

• Experimentelle Untersuchungen
• Modellierung des Weitsprunges
• Diskussion eines Artikels zum Weitsprung

3
Teil 1 Weitsprung (Long Jump)

• 4 Abschnitte Anlauf Absprung Flugphase
  Landung

4
Teil 1 Weitsprung (Long Jump)

• Messtechnik
• Videoanalyse 2D / 3D (gt100Hz)
• Kraftmessung, z.B. beim Absprung
• Geschwindigkeitsmessung ?Lichtschrankenmessung 1,
  6, 11 m vor?Laveg
• Elektromyographie

5
Anlauf (Approach)
6
Anlauf (Approach)
7
Anlauf (Approach)
8
Anlauf (Approach)
9
Absprung Bodenreaktionskräfte
Weitsprung (3-9 Schritte Anlauf)
Rennen (Vorfuß- und Fersenlauf)
10
Absprung Kinematik
11
Beiträge zur Sprungweite
12
Beiträge zur Sprungweite
13
Einfluss der Anlaufgeschwindigkeit
14
Warum springen Weitspringer nicht mit 45º ab?
15
Modellierung des Weitsprunges
16
Ergebnisse der Modellierung
17

• Woher stammt der erste Kraftstoß?

18
Dynamik des Weitsprunges

• Woher stammt der erste Kraftstoß?

19
Experimentelle Studie

• The EMG activity and mechanics of the running
  jump as a function of take-off angleW.
  Kakihana, S. Suzuki
• Journal of Electromyography and Kinesiology 11
  (2001) 365-372.
• Download www.uni-jena.de/oas/biomechanics2.html

20
Experimentelle Studie

• Abstract
• Introduction
• Methods
• Results
• Discussion

21

• Zusammenfassung (Abstract)
• 2 männliche Weitspringer TM und YS
• Weitsprung mit unterschiedlicher Anlauflänge
  3-5-9 Schritte

22

• 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

23

• 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

24

• Introduction (Einführung)
• KohHay 1990 Sprungweite ist mit (1)
  Landedistanz (r0.44) 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.

25

• Dennoch individuelle Strategien, z.B. WM91Mike
  Powell (8.95m) 23.1 AbflugwinkelCarl Lewis
  (8.91m) 18.3 Abflugwinkel

Fukashiro et al.,1992Kinematische Unterschiede
Oberkörperhaltung, Beinstreckung, Hüftrotation.
26

• Was ist der
• biomechanische
• Hintergrund
• für die unterschiedlichen Abflugwinkel?

27

• 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

28
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

29
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

30
Methoden (Methods)
KSP Berechnung basierend auf 15 Körpersegmenten
nach Miura et al., 1974.
Synchronisation!
11m
Markerkoordinaten ? Tiefpass Filter Butterworth
12 Hz
?Berechnung der Gelenkwinkel und
Winkelgeschwindigkeiten
31
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

BF
32
Ergebnisse (Results)
33
Ergebnisse (Results)
34
(No Transcript)
35
(No Transcript)
36
(No Transcript)
37
(No Transcript)
38
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

39
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

40
Abfluggeschwindigkeit
v konstant
v nicht konstant
vY
vY
45 optimal
Optimaler Winkel
Energie-verluste
vX
vX
41
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!