Der trainingswissenschaftlichen Leistungsdiagnostik fällt die Aufgabe zu, diagnostische Systeme zu entwickeln, die valide (gültige) Parameter zur Einschätzung der sportlichen Leistungsfähigkeit liefern. Ein solches Messsystem ist zum Beispiel ein Fahrradergometer mit dem Parameter Kurbelkraft. Der Parameter Kurbelkraft erlaubt dann Rückschlüsse auf die technischen oder konditionellen Fähigkeiten des Athleten. Doch Voraussetzung für die Verwendung des Parameters Kurbelkraft für die Einschätzung der Leistungsfähigkeit ist zunächst die Aufnahme der physikalischen Größe Kraft an sich. Vor diesem Hintergrund ist es interessant zu wissen, welche Methoden der Kraftmessung zur Verfügung stehen.
Die Messtechnik beinhaltet verschiedene Methoden der Kraftmessung
Innerhalb leistungsdiagnostischer Systeme im Sport sind vor allem drei verschiedene Methoden der Kraftmessung verbreitet:
- Kraftmessung mit Dehnungsmessstreifen
- Kraftmessung mit piezoelektrischen Elementen
- Kraftmessung mittels inverser Dynamik
Dehnungsmessstreifen sind im Grunde genommen nichts anderes als elektrische Widerstände. Wird ein DMS gedehnt oder gestaucht, dann ändert sich sein Widerstandswert. Diese Tatsache befähigt ihn zum Einsatz als Kraftsensor. Mit einer Brückenschaltung kann die Widerstandsänderung in ein Spannungssignal transformiert und über einen Analog-Digital-Umsetzer einem Rechner zugänglich gemacht werden. Fahrradergometer oder Kraftmessplatten sind Beispiele für den Einsatz von Dehnungsmessstreifen im Sport.
Verformungen führen bei Piezoelementen zu Oberflächenladungen
Piezoelektrische Elemente sind Kristalle, bei denen eine Deformation, hervorgerufen durch eine Kraft, zu Oberflächenladungen führt. Diese Oberflächenladen können gemessen werden und bilden die Grundlage für den Einsatz von Piezoelementen als Kraftsensor. Im Gegensatz zum DMS bieten sich Kraftsensoren auf Grundlage von Piezoelementen vor allem für dynamische Kraftmessungen an. Auch diese Art von Kraftsensoren wird bei Kraftmessplatten eingesetzt.
Mit inverser Dynamik lassen sich Kräfte aus den Ortskoordinaten der Bewegungen berechnen
Ist die Bewegung bekannt, können daraus die Kräfte berechnet werden, die zu dieser Bewegung geführt haben. Man geht im Allgemeinen so vor, dass man zunächst die Bewegung mittels einer Kamera aufzeichnet und daraus die Ortskoordinaten der Bewegung extrahiert. Im Folgenden kann dann durch zeitliche Ableitung der Ortskoordinaten die Geschwindigkeit und die Beschleunigung einzelner Bewegungskomponenten errechnet werden. Ist das Gewicht des beschleunigten Elements bekannt (z.B. ein Speer), kann mit Hilfe des 2. Newtonschen Gesetzes die Kraft ermittelt werden, die auf das Element wirkt.