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Artikel

28.11.2006

Die innere und äußere Welt der Kräfte

Teil 1: Kräfte dienen der Ausführung der sportlichen Bewegung

Kräfte treten überall dort auf, wo Sportler mit ihrer Umgebung interagieren, seien es andere Sportler oder Sportgeräte auf denen die Kräfte ausgeübt werden. Dazu folgende Beispiele:

  • die Kraft, mit der ein Hochspringer vom Boden abspringt
  • die Kraft, mit der sich ein Schwimmer mit der Handfläche vom Wasser nach vorne drückt
  • die Kraft, mit der ein Speerwerfer seinen Speer beschleunigt

Die Kräfte dienen also direkt der Ausführung der sportlichen Bewegung. Bei den genannten Beispielen sind ausschließlich äußere Kräfte aufgeführt.

Äußere Kräfte resultieren aus inneren Kräften (Muskelkräfte)

Äußere Kräfte sind Kräfte, die vom Sportler auf seine Umgebung ausgeübt werden. Sie wirken also außerhalb seines Körpers auf Elemente seiner Umgebung. Die äußeren Kräfte werden durch innere Kräfte realisiert. Innere Kräfte sind die Muskelkräfte. Das folgende Bild stellt den Zusammenhang zwischen inneren und äußeren Kräften dar.

Innere und äußere Kräfte (siehe Bild 1): Links sind die inneren Muskelkräfte dargestellt (rot). Über das Gelenk (hellblau) wirken sie bezüglich einer äußeren Belastung (schwarz) als äußere Gegenkraft (grün). Der dunkelblau dargestellte Muskel kontrahiert. Die dadurch hervorgerufenen inneren Muskelkräfte wirken bezüglich des hellblau dargestellten Gelenks als Moment. Das Moment kann einer äußeren Belastung, beispielsweise der Gewichtskraft einer Hantel, entgegenwirken. Ist das Moment groß genug, wird die Hantel gehalten. Die inneren Muskelkräfte wirken somit (über das Gelenkmoment) als äußere Kraft, die einer äußeren Belastung entgegen wirken kann.

Innere und äußere Kräfte

Bild: Innere und äußere Kräfte

 

Der Wert der resultierenden äußeren Kraft hängt von mechanischen und physiologischen Faktoren ab

Je nach Hebelarm, Gelenkwinkel und Muskeldehnung (aufgrund der Überlappung von Aktin- und Myosinfilamenten in der Muskelfaser) kann ein Muskel verschieden große äußere Kräfte hervorrufen:

  • Je näher die äußere Belastung am Gelenk liegt, desto höher darf ihre Kraftwirkung sein, um noch vom Muskel getragen zu werden
  • Der Gelenkwinkel bestimmt die Stellung von den am Gelenk angeschlossenen Elementen (z.B. Unter- und Oberarm am Ellenbogengelenk). Die Elemente wirken durch ihre Gewichtskraft als Gelenkmoment und verstärken oder verringern die resultierende Kraftwirkung.
  • Die Muskeldehnung verändert den Überlappungsgrad der Myosin- und Aktinelemente der Muskelfasern. Dadurch kommt es zu Veränderung der inneren Kraftwirkung des Muskels.

Neben diesen rein mechanischen Faktoren, die für die resultierende äußere Kraftwirkung verantwortlich sind, bestimmen physiologische Parameter, wie der Aktivierungsgrad der Muskelfasern (intramuskuläre Koordination) sowie das Zusammenspiel der Muskeln untereinander (intermuskuläre Koordination) die resultierende äußere Kraftwirkung.

 

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