7.4. Biomechanik in den Zweikampfsportarten

7.4.1. Vorbemerkungen zur biomechanischen Betrachtungsweise im Zweikampfsportarten

Das Spektrum der Kampfhandlungen in den Olympischen Zweikampfsportarten — Boxen, Fechten, Judo und Ringen — aber auch in den anderen Budosportarten wie Thai-Boxen, Karate, Taekwondo u.a. ist hinsichtlich der Bewegungsvariabilität außerordentlich vielfältig. Prinzipiell stellt jede Kampfhandlung im weitesten Sinne ein technisches Element dar und ist demnach an ausgeprägte kampf- und kraftspezifische Bewegungsfertigkeiten gebunden.

Die Widerspiegelung der technischen Bewegungsabläufe (Schlag-, Stoß-, Wurf- und Grifftechniken) sowie die dazu notwendigen speziellen Kraft- und Schnelligkeitsfähigkeiten (z.B. explosive Anriß- und Runterreißkraft, Beinstoß- und Hubkraft, Eindrehgeschwindigkeit im Judo und Ringen; Schlag- und Stoßkraft sowie -geschwindigkeit im Boxen und Fechten) durch biomechanische Kenngrößen wie maximale Beschleunigungskraft, Anriß- und Stoßimpuls, Kraftintensität, Anriß- und Schlaggeschwindigkeit, Kraftrichtung, Winkel u.a. nimmt dabei eine besondere Stellung ein.

Eine Weiterentwicklung der Theorie und Methodik der Techniktrainings aber auch des technikorientierten Kraft- und Kampftrainings wird um so schneller erfolgen, je besser es gelingt, die für künftige Wettkampfwirksamkeit der technischen Elemente wesentlichen Faktoren zu erkennen und zu analysieren.

Das setzt eine möglichst objektive Erfassung der Bewegungsfertigkeiten durch Einsatz von physikalischen Meßverfahren wie Dynamometrie, Speedometrie und Kinemetrie aber auch der Einsatz hocheffektiver computergestützter Meß- und Informationssysteme voraus, weil dadurch solche Parameter erfaßt werden, die durch unsere Sinnesorgane nicht oder stark fehlerbehaftet beobachtet und registriert werden können.

Um aber auf der Grundlage experimentell und theoretisch gesicherter Tatsachen Schlußfolgerungen für das Techniktraining treffen zu können, ist es zuerst notwendig, die mechanischen Abhängigkeiten der technischen Bewegungsabläufe, z.B. in Form eines mechanischen Modells, darzulegen.

7.4.2. Biomechanische Grundlagen

In diesem Abschnitt soll verdeutlicht werden, welche Bedeutung mechanische Einflußgrößen bei der Ausführung der Techniken besitzen.

Allgemeines

Der Bewegungsvollzug der Kampftechniken (Würfe, Stöße und Schläge) ist ein azyklischer Bewegungsakt, der auf der Grundlage einer einmaligen Aktion zu einer Wertung führt . Vergleicht man dazu die Wettkampfregeln, so wird im Judo und im Ringen ein Wurf mit einer hohen Punktwertung versehen, wenn ein Kämpfer seinen Gegner durch Anwenden einer Wurftechnik schwungvoll (im Sinne des Erreichens einer dazu angemessenen Endgeschwindigkeit) auf den Rücken oder auf die Seite wirft.

Im Boxen, Fechten, Karate, Taekwondo und Kik-Boxen werden Punkte vergeben, wenn es gelingt, die Faust, die Hand, den Ellenbogen, das Bein, den Fuß, das Knie bzw. die Waffe (Degen, Florett) in gültige Trefferzonen des gegnerischen Körpers unterzubringen.

Nach der Theorie der Bewegungslehre können einer Bewegung strukturell drei Phasen zugeordnet werden, die als Vorbereitungs-, Haupt- und Endphase (Grobstruktur) bezeichnet werden und funktionell noch weiter untergliedert sein können (Feinstruktuierung).

Judo/Ringen

Die Einteilung der Wurfausführung nach physikalischen Gesichtspunkten kann im wesentlichen in zwei Gruppen differenziert werden:

1. Wurf durch Wirken eines Drehmomentes am Gegner

- Der Gegner wird im Verlauf des Wurfes von seinen Stützflächen weggedreht (z.B. durch Anreißen nach vorn), die Drehachse (Kippunkt) liegt in der Stützfläche.

- Durch ein weiteres Drehmoment wird der Gegner seiner Stützfläche beraubt, indem sein Bein oder seine Beine weggedreht werden. Die Drehachse geht durch den Körper des Gegners.

- Der Gegner wird über ein Hindernis geworfen. Dazu können z.B. das oder die Beine und die Hüfte des Werfenden dienen.

2. Wurf nach Anheben des Gegners

Zum Anheben benutzt der Werfende z.B. Arme, Beine, Hüfte, Rücken oder Schulter.

Das Weiterführen erfolgt

- mit einem Drehmoment,

- mit einem Drehmoment über ein Hindernis, wozu z.B. der Werfende die Beine, Hüfte, Rücken oder Schulter benutzen kann.

In der judo- und ringerspezifischen Fach-Literatur verwendet man für die Bewegungsphasen eines Wurfes (nur diese werden zunächst einer mechanischen Betrachtungsweise unterzogen) folgende Begriffe, die mit der obengenannten Phasenstruktur übereinstimmen:

1. Phase — Gleichgewichtsbrechung (Fassen, Anreißen)

2. Phase — Wurfansatz (Eindrehen, Ausheben)

3. Phase — Niederwurf (Ausheben, Fallen)

Im gesamten Bewegungsablauf einer Wurftechnik (insbesondere der Eindrehtechniken, z.B. Schulter- und Handwürfe, Hüftwürfe, Hinunter- und Abreißer, Würfe über die Brust) nimmt die Phase der Gleichgewichtsstörung und Gleichgewichtsbrechung in der technischen Ausbildung eines Kampfsportlers einen bedeutenden Stellenwert ein. Die Funktion der Gleichgewichtsbrechung ist es, Voraussetzungen für die erfolgreiche Durchführung der anderen Wurfphasen zu schaffen, wobei der Gegner in eine für den Wurf günstige Ausgangstellung zu bringen ist. In der Phase des Wurfansatzes begibt sich der Werfende selbst in eine günstige Wurfposition. Das geschieht durch Zug-, Druck- und Hubbewegungen der Arme in Verbindung mit speziellen Aushol-, Schwung- oder Gleitbewegungen des gesamten Körpers.

Die entscheidenden Kräfte F werden dabei über die Arme des Werfenden auf den Gegner übertragen, wobei durch Kontakt mit Rumpf oder Beinen oder indirekt durch Masseverlagerung ein zusätzlicher Effekt für die günstigste Impulsübertragung erzielt werden kann. Bei den Aktionen vor einem Wurf wird zwischen Spannung und Entspannung laufend gewechselt. Dabei erfolgt der Einsatz plötzlich (explosiv), aber doch nicht ruckartig, sondern stetig schwellend und nachhaltig, denn für eine Impulsänderung DI (Impuls = m v) am Gegner gilt:

DI = *F(t) dt. (1)

Es ist also nicht nur der Momentanwert der Kraft F(t) (z.B. Fmax-maximale Beschleunigungskraft) maßgebend, sondern die Summe aller Kraftwerte des Wurfablaufes im Zeitabschnitt dt. (Abb. 1)

Boxen/Fechten1

Im Boxen und Fechten wird zwischen Stoß-, Schlag-, Haken-, Hieb-, Parade- und Beintechnik unterschieden. Um möglichst eng begrenzte, schnelle und vor allem auch treffsichere Box- und Klingenbewegungen ausführen zu können, ist es u.a. notwendig, eine zweckmäßige Stellung und Belastung der Füße zu erreichen. Die Kampfstellung ist locker und aufrecht. Sie ermöglicht schnelle Vor- und Rückwärtsbewegungen. In Verbindung mit den Boxschlägen und Fechtangriffen unterscheidet man zwischen schreitend-gleitender, federnd- gleitender Fortbewegung, zwischen Schritt und Sprung vorwärts und rückwärts sowie zwischen Sprung vorwärts und Ausfall.

Die entscheidenden Kräfte F der Stoßvorgänge werden auch hier über die Arme (bzw. z.B. beim Karate zusätzlich über die Beine) auf den Gegner übertragen, wobei es aber bei diesen Sportarten mehr darauf ankommt, den eigenen Körper bzw. und/oder Körperteile (obere und untere Extremitäten) sehr schnell und explosiv in Bewegung zu versetzen, d.h. sehr große Endgeschwindigkeiten vend zu erzielen.

Hierbei spielt die Überwindung der "trägen" Teil-Massen des Angreifenden eine bedeutende Rolle. Es muß also eine Kraft aufgebracht werden, um die systemeigenen "Trägheitskräfte" zu kompensieren und vorallem auch noch die entscheidenden Körperteile zu beschleunigen, damit die hohen Endgeschwindigkeiten erreicht werden können.

Vereinfacht läßt sich die Bewegung folgendermaßen beschreiben:

m · v = to*tFmax F(t) dt (2)

Um eine hohe Endgeschwindigkeit zu erzielen, müssen innerhalb eines begrenzten Zeitabschnittes große Kräfte wirksam werden. Die Kraft muß also ruckartig, d.h. in einer sehr kurzen Zeit, entwickelt werden können.

Die Größe des Stoßimpulses wird aber in diesen Sportarten nur in seltenen Fällen als leistungsbestimmendes Kriterium angesehen. Weitaus häufiger und im biomechanischen Sinne günstiger wird das momentane Kraftmaximum Fmax des Stoßimpulses IFmax zur Einschätzung des Stoßes und Schlages verwendet. (Abb. 2)

Zur Mechanik der Gleichgewichtsbrechung im Judo und Ringen

Beim normalen Gehen des Menschen wechseln stabiles und labiles Gleichgewicht. Durch das spezielle Fortbewegen auf der Matte in der zweikämpferischen Auseinandersetzung wird versucht, diesen Wechsel zwischen labilem und stabilem Gleichgewicht weitestgehend zu vermeiden, indem die Schrittlänge sehr klein gehalten wird, um auf diese Weise eine möglichst konstante Körperschwerpunktlage (KSP) beizubehalten. Eine weitere Möglichkeit zur Erhaltung einer stabilen Gleichgewichtslage ist die Vergrößerung der Unterstützungsfläche mit den Füßen und eine tiefe KSP-Lage, weil dadurch der Reibungsfaktor mit der Matte erhöht werden kann.

Um eine solche zumeist passive Abwehr für einen Wurf nutzen zu können, sind Maßnahmen vom Werfenden notwendig, die einen hohen Impuls zur Änderung des Gleichgewichtszustandes herbeiführen.

Im wesentlichen treten zwei Formen der Gleichgewichtsbrechung auf.

1. Gleichgewichtsbrechung aus der Ruheposition ( im quasistatischen Sinn) und

2. Gleichgewichtsbrechung aus der Bewegung

Zur statischen Gleichgewichtsbrechung:

Definition:

Des Gegners Gleichgewicht ist gebrochen, es ist nicht mehr stabil, wenn das Lot von seinem Schwerpunkt außerhalb der Unterstützungsfläche liegt. Zieht man von den Berührungsflächen der Füße mit der Matte die gemeinsamen Tangenten, so bildet die von den Außenkanten der Füße und den Tangenten umschriebene Fläche die Unterstützungsfläche. Im allgemeinen sind die gemeinsamen äußeren Tangenten die Verbindungslinien der Zehenspitzen bzw. der Fersen.

Befindet sich der Schwerpunkt des Gegners über dessen Unterstützungsfläche, so ist sein Schwerpunkt stabil, trifft das Lot gerade die Begrenzung der Unterstützungsfläche, so ist es labil, und liegt das Lot außerhalb der Unterstützungsfläche, so befindet sich der Gegner nicht mehr im Gleichgewicht. Er würde ohne weiteres Handeln umkippen, wenn er seinen Körper starr halten würde.

Eine Verlagerung des Schwerpunktes in Richtung der äußeren Begrenzungslinie der Unterstützungsfläche (d.h. außerhalb der Unterstützungsfläche) wird als Störung des Gleichgewichts bezeichnet.

Die Störung des Gleichgewichts weist nachdrücklich auf das Wirken innerer Kräfte (Muskelkräfte) und äußerer Kräfte (Trägheitskraft, Reibungskraft, Schwerkraft) hin, die im Judo und Ringen ausgenutzt, den Wurf erst ermöglicht.

Die allgemeine Grundlage der Bewegungsänderung ist das Reaktionsprinzip, d.h. der Bewegungsimpuls des Werfenden steht im direkten Zusammenhang mit dem Bewegungsimpuls, der dem Gegner übertragen wird. Bei jeder Anriß-, Abreiß-, Stoß-, Schub- und Hubbewegung werden durch Muskelarbeit Kräfte auf den Gegner übertragen, von deren Wirkungsdauer, Betrag und Wirkungsrichtung die erzielte Geschwindigkeit des KSP vom Gegner und somit die Gleichgewichtsstörung wesentlich abhängt. Den Kraftschluß zwischen Werfenden und Geworfenen übernehmen dabei die Arme.

Für die Biomechanik ist in diesem Fall das Maß der Standfestigkeit oder Stabilität und somit die Größe der zur Gleichgewichtsbrechung notwendigen "Anrißkräfte" von großer Bedeutung. Näherungsweise kann zur Berechnung der Stabilität das energetische Maß und das dynamische Maß herangezogen werden. Mit der Darstellung in Abb. 3 soll veranschaulicht werden, welchen Einfluß die Schrittweite und die Höhe des KSP für die Stabilität des Gleichgewichts haben und welche Arbeit geleistet werden muß, um den Gegner bei verschieden weiten Schrittstellungen aus der Balance zu bringen.

In der Kampfstellung 2 (breite Fußstellung) besitzt der Sportler einen großen Kippwinkel und damit eine große Standfestigkeit.

Eine weitere Form der Darstellung ist die Stabilitätsbetrachtung nach den Gesetzen des Drehmomentes.

Für das Kräftespiel am Gesamtsystem gelten deshalb die in Abb. 4 dargestellten Zusammenhänge. Zur Vereinfachung wurde die Projektion in einer Ebene ausgewählt. Dieses Modell beinhaltet das Kippen des Gegners unter Einfluß von Schwerkraft und Anrißkraft.

Die antropometrischen Parameter stecken im Trägheitsmoment J. Aus Gründen der Überschaubarkeit wurden die Kraftmomente der Eindrehbewegung des Werfenden als physikalische Größe unberücksichtigt und die wirkenden Reaktionskräfte (z.B. Verteidigungskraft durch Blockieren bzw. Gegenkraft) ebenfalls nicht in die Betrachtung einbezogen. Desweiteren wurde der Gegner als starrer Körper betrachtet und die Kräfte des Werfenden wirken nach vorn.

Unter Berücksichtigung der getroffenen Vereinbarungen ist die folgende Betrachtung zu sehen.

Aus zunächst mechanischer Sicht ergibt sich somit die zeitliche Bewegung des Gegners in der Phase der Gleichgewichtsbrechung in Abhängigkeit von:

- den Kraft-Zeit-Funktionen der Anrißkraft

- der Winkelstellung der angreifenden Anrißkraft

- der momentanen Winkelgeschwindigkeit des KSP

- der Höhe der angreifenden Kraft

- der KSP-Lage des Gegners

- der Masse des Gegners

- der Winkelstellung des KSP zum Kippunkt

der Beinspreizung (indirektes Maß für die Unterstützungsfläche)

- der Winkelstellung des Rumpfes

Aus dieser Zusammenstellung der wichtigsten Einflußgrößen wird deutlich, daß der Werfende im wesentlichen durch Einsatz und Wirkungintensität der Anrißkraft die Gleichgewichtsstörung herbeiführen und beinflussen kann, weil eine hohe Anrißkraft den Stabilitätsbereich des Gegners verkleinert.

Zur dynamischen Gleichgewichtsbrechung

Die zahlreichen Analysen der verschiedenen Würfe bei den Wettkämpfen haben ergeben, daß es mitunter nicht immer notwendig ist, eine Gleichgewichtsbrechung im statischen Sinn zu erwirken. Meist genügt es, eine Gleichgewichtsstörung herbeizuführen oder die Bewegung des Gegners auszunutzen. Im Wettkampf entstehen sehr häufig Situationen, bei denen sich der Gegner durch eigene Aktionen fast selbst aus dem Gleichgewicht bringt. Dabei spielt die Reaktionsfähigkeit über die taktil-kinästetischen Analysatoren eine bedeutende Rolle, diese instabile Situation zu erfühlen. Um die Schwerpunktbewegung des Gegners auszunutzen, muß der Werfende diese durch passenden Zug oder Druck über das vom Gegner beabsichtigte Maß verlängern und so das Gleichgewicht stören. Es kommt also auch darauf an, im richtigen Moment entsprechend schnell die Wurftechnik anzusetzen.

Definition:

Von einem dynamisch-labilen Zustand kann gesprochen werden, wenn entweder erstens die Bewegung des KSP des Gegners unter Berücksichtigung der augenblicklich wirkenden und auf dem Weg bis zur Unterstützungslinie noch anzusetzenden Kräfte (z.B. Anriß) ausreicht, so daß bei der Weiterführung das Lot des KSP die Unterstützungsfläche verlassen kann, oder wenn zweitens der Stützpunkt vom Gegner zur Matte durch Anheben und Ausnutzen der Auf-Ab-Bewegung des KSP unter Berücksichtigung der wirkenden Kräfte so gering geworden ist , daß der Werfende bei der Weiterführung die Reibung der Füße vom Gegner auf der Matte überwinden und ihn seiner Stützfläche berauben kann.

Es wird die Bewegungsenergie des Gegners ausgenutzt.

Durch das Einbeziehen der noch notwendigen Anrißkräfte spielt die Reaktions- und Antizipationsfähigkeit des Werfenden eine entscheidende Rolle.

Unter vereinfachten Bedingungen soll die Frage gestellt werden, welche Geschwindigkeit der Schwerpunkt vom Gegner haben muß, damit die Bedingung des dynamisch-labilen Zustandes erreicht wird. Vernachlässigt man die Kräfte, die der Werfende ausübt, nachdem der Schwerpunkt des Gegners die Anfangsgeschwindigkeit v erreicht hat, so kann näherungsweise — bedingt durch die Verschiedenheit der kinetischen Energie der einzelnen Körperteile — der Energiesatz angewendet werden:

m * g * h = m/2 * v2 (4)

Dabei ist m die Masse, g die Erdbeschleunigung und h die Höhe, um die der Schwerpunkt gehoben werden muß ( unter Berücksichtigung, daß sich der Gegner auf die Zehen stellt). Die Masse hebt sich auf und man erhält

v = = (2 * g * h)/(2 * g * h) (5)

Um den Schwerpunkt um 1 cm zu heben, ist eine Anfangsgeschwindigkeit von 0.45 m/s und für 5 cm eine Geschwindigkeit von 1 m/s erforderlich.

Die Trainingspraxis zeigt aber, daß ein Wurf ohne weiterführende Kräfte im allgemeinen nicht gelingt. In der Regel erfolgt eine Drehung des Gegners um die Unterstützungslinie. Es wirkt ein Drehmoment MD. Hierbei gilt dann ebenfalls die bereits formulierte Bewegungsgleichung (3) .

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