Mit Hilfe einer Kraftmessplatte und einer entsprechenden Software können vertikale und horizontale Kraftkomponenten gemessen, visualisiert und vom Trainer analysiert werden. Dabei sind unter einer Messplattform piezoelektronische Sensoren oder Dehnungsmessstreifen befestigt.
Mit diesen lassen sich Kräfte messen, die beim Gehen, Stehen, Laufen, Springen und Gleiten zwischen den Füßen und dem Boden wirken. Das folgende Bild zeigt eine Kraftmessplatte der Firma Kistler.
Bild: Eine Kraftmessplatte der Firma Kistler. (Bildquelle: www.Kistler.com)
Durch mechanischen Druck auf einen piezoelektrischen Sensor erfolgt an dessen Oberfläche eine Polarisation (Verschiebung von Ladungsträgern) und es entsteht ein elektrisches Feld. Die Änderung des elektrischen Feldes führt zu einer Veränderung der elektrischen Spannung und diese ist messbar. Je größer der mech. Druck auf dem Sensor, umso größer ist die elektrische Spannung. Das hierbei am häufigsten verwendete piezoelektrische Material ist Quarz (SiO2).
Dehnungsmessstreifen und Kraftmessplatten
Erfolgt durch eine Krafteinwirkung auf der Messplattenoberfläche eine Dehnung oder Stauchung des Dehnungsmessstreifens, ändert sich dessen elektrischer Widerstand proportional zur Kraft. Geht die Krafteinwirkung auf Null zurück, nimmt der DMS wieder seine ursprüngliche Länge und somit seinen ursprünglichen elektrischen Widerstandwert an. Mit Hilfe einer Brückenschaltung werden die Widerstandsänderungen des DMS in elektrische Spannungswerte überführt. Diese können dann mit einem Analog-Digital-Umsetzer digital weiterverarbeitet werden.
Berechnung der Sprunghöhe über die Sprungzeit
Es gibt zwei verschiedene Möglichkeiten, die Sprunghöhe zu berechnen. Zum einen die Sprungzeit- und zum anderen die Impulsmessmethode. Bei der Sprungzeitmethode wird aus dem Kraft-Zeit-Verlauf einfach die Sprungzeit ermittelt. Aus der Sprungzeit kann dann die Sprunghöhe berechnet werden. Bei der Impulsmessmethode erfolgt die Berechnung der Sprunghöhe über die Berechnung des Kraftstoßes. Der Kraftstoß ist hierbei identisch mit der Fläche unter der Kraft-Zeit-Kurve. Je größer diese Fläche ist, desto höher ist die Abfluggeschwindigkeit v und damit auch die Flughöhe.Die Kraftmessplatte ist oft in einem System integriert, welches aus den digitalisierten Kraftwerten schnell die Sprungparameter (Sprunghöhe, Kraft-Zeit-Verläufe) berechnet und anzeigt.
Kraftmessplatten werden in der Sprungdiagnostik angewendet
Kraftmessplatte haben viele Einsatzmöglichkeiten im Sport. Eine Möglichkeit ist die Sprungdiagnostik. Dabei werden aus den Kraft-Zeit-Verläufen, die sich während des Sprunges ergeben, Aussagen über den Sprung getroffen. Ein Sprung weist einen typischen Kraft-Zeit-Verlauf auf. In der Sportwissenschaft werden folgende standardisierte Sprünge eingesetzt, um Vergleichbarkeit zu gewährleisten:
- Squat Jump
- Counter Movement Jump
- Drop Jump
Im unteren Bildist der Kraft-Zeit-Verlauf des Squat Jumps zu sehen.
Kennzeichnend für den Squat Jump ist die fehlende Ausholbewegung. Die Summe der farblich gekennzeichneten Flächen ist der Kraftstoß, aus dem die Sprunghöhe berechnet werden kann. Aus dem Kraft-Zeit-Verlauf eines Squat-Jumps kann ein qualifizierter Trainer zusätzlich die technische Qualität des Sprunges einschätzen. Der Squat Jump wird vor allem dann angewendet, wenn nach der maximalen Sprungkraft gefragt wird. Im unteren Bild ist der Kraft-Zeit-Verlauf eines Counter Movement Jumps zu sehen.
Es zeigt sich ein deutlicher Unterschied. Der Beschleunigungsphase ist eine Ausholbewegung vorgelagert. Man kann davon ausgehen, dass trotz der negativen Beschleunigung zu Beginn des Sprunges der Kraftstoß beim Counter Movement Jump höher als beim Squat Jump ist. Das heißt, beim Counter Movement Jump können höhere Sprünge realisiert werden. Der Counter Movement Jump wird vor allem dann durchgeführt, wenn die Schnellkraftkomponente der Sprungkraft ermittelt werden soll. Ein weiterer standardisierter Sprung ist der Drop Jump. Dieser wird von einer Sprungplattform definierter Höhe ausgeführt. Mit Hilfe dieses Sprungtyps können Rückschlüsse auf die Reaktivkraftkomponente der Sprungkraft gezogen werden.
Vielen Dank: Kistler Österreich
Bild: Kraftkurven Squat Jump und Counter Movement Jump