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Biomechanik II

Andre Seyfarth. Biomechanik II. Ausgewählte Untersuchungen Weitsprung (Long Jump). 14. Januar 2004. Weitsprung (Long Jump). Experimentelle Untersuchungen Modellierung des Weitsprunges Diskussion eines Artikels zum Weitsprung. Teil 1: Weitsprung (Long Jump).

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Biomechanik II

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Presentation Transcript

  1. Andre Seyfarth Biomechanik II Ausgewählte UntersuchungenWeitsprung (Long Jump) 14. Januar 2004 Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  2. Weitsprung (Long Jump) • Experimentelle Untersuchungen • Modellierung des Weitsprunges • Diskussion eines Artikels zum Weitsprung Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  3. Teil 1: Weitsprung (Long Jump) • 4 Abschnitte: Anlauf – Absprung – Flugphase – Landung Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  4. Teil 1: Weitsprung (Long Jump) Messtechnik • Videoanalyse 2D / 3D (>100Hz) • Kraftmessung, z.B. beim Absprung • Geschwindigkeitsmessung Lichtschrankenmessung 1, 6, 11 m vorLaveg • Elektromyographie Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  5. Anlauf (Approach) Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  6. Anlauf (Approach) Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  7. Anlauf (Approach) Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  8. Anlauf (Approach) Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  9. Absprung: Bodenreaktionskräfte Weitsprung (3-9 Schritte Anlauf) Rennen (Vorfuß- und Fersenlauf) Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  10. Absprung: Kinematik Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  11. Beiträge zur Sprungweite Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  12. Beiträge zur Sprungweite Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  13. Einfluss der Anlaufgeschwindigkeit Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  14. Warum springen Weitspringer nicht mit 45º ab? Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  15. hip joint FPE m FM FCE r  FSE d knee joint LEG ankle joint  Modellierung des Weitsprunges Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  16. Ergebnisse der Modellierung Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  17. Woher stammt der erste Kraftstoß? Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  18. Dynamik des Weitsprunges Woher stammt der erste Kraftstoß? Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  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 Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  20. Experimentelle Studie Abstract Introduction Methods Results Discussion Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  21. Zusammenfassung (Abstract) • 2 männliche Weitspringer TM und YS • Weitsprung mit unterschiedlicher Anlauflänge: 3-5-9 Schritte Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  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 Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  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 Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  24. Introduction (Einführung) Koh&Hay 1990: Sprungweite ist mit (1) Landedistanz (r=0.44) 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. Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  25. Dennoch individuelle Strategien, z.B. WM‘91Mike Powell (8.95m) – 23.1° AbflugwinkelCarl Lewis (8.91m) – 18.3° Abflugwinkel Fukashiro et al.,1992Kinematische Unterschiede: Oberkörperhaltung, Beinstreckung, Hüftrotation. Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  26. Was ist der biomechanische Hintergrund für die unterschiedlichen Abflugwinkel? Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  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 Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  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 Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  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 Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  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 Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  31. RF VM LG Sol TA 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 Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  32. Ergebnisse (Results) Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  33. Ergebnisse (Results) Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  34. Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  35. Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  36. Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  37. RF VM LG Sol TA Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  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 Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  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 Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  40. Abfluggeschwindigkeit v konstant v nicht konstant vY vY 45° optimal Optimaler Winkel Energie-verluste vX vX Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

  41. Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Dr. Andre Seyfarth (oas@uni-jena.de), Prof. Blickhan (beb@uni-jena.de)

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