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===== Energie und Peak-Leistung ===== ^ Projektthema | Energie und Peak-Leistung bei Squad Jump und Counter Movement Jump| ^ Veranstaltung| Seminar Messwertaufnahme II| ^ Leitung | Prof. Dr. phil. Andre Seyfarth| ^ Betreuung | Martin Grimmer| ^ Autoren | Patrick Seelert, Janos Koschwitz, Tim Mohr| \\ ====Einleitung==== Ziel dieser Studie ist es, festzustellen, bei welcher Sprungform die meiste Energie aufgewendet wird. Zudem wurden in der Studie, die Peak-Leistungen, berechnet, um festzustellen, bei welcher Sprungform mehr geleistet wird. Im Gegensatz zu den oben genannten Beispielen aus dem Sport handelt es sich bei diesen Sprungarten um Sprünge, die ohne Anlauf, d.h. aus dem Stand, ausgeführt werden. Das bedeutet, dass die Ergebnisse dieser Studie nicht direkt auf die Praxis übertragbar sind. Wir können dennoch Hinweise an die Sportpraxis, durch die Resultate liefern. Die Ergebnisse sollten Hinweise an die Sportpraxis, zur Wahl des richtigen Sprungs, in der richtigen Situation, liefern. Durch die Ergebnisse, können einige Sprünge aus der Praxis (bspw. Volleyball Auftaktsprung / CMJ) in Hinblick auf Energie und Peak-Leistung eingeordnet werden. Wir gehen davon aus, dass der Counter Movement Jump, mehr Energie vorraussetzt und in der Peak-Leistung die höheren Ergebnisse liefert. In dieser Untersuchung soll diese Hypothese verifiziert bzw. falsifiziert werden. \\ ====Methoden==== == Versuchsteilnehmer == An der Studie haben 4 Sportstudenten teilgenommen. Proband #1: Größe 182cm Proband #2: Größe 183cm Proband #3: Größe 183cm Proband #4: Größe 174cm == Versuchsablauf == Als sportmotorischer Test zur Bewertung der Sprungkraftleistung haben sich 3 Standard-Sprungkrafttests etabliert: Der Squat Jump, der Counter Movement Jump (CMJ) und der Drop Jump. Dabei stellt der CMJ die geringsten Koordinativen Ansprüche und ist auch für Freizeitsportler geeignet. Im folgenden sollen die in der Untersuchung benutzten Sprünge SJ und CMJ dargestellt werden. Beim CMJ steht der Sportler zu Beginn der Ausführung aufrecht. Die Bewegung beginnt mit einer Hock-Bewegung (mit frei wählbarem Kniewinkel bis zu 90°) und darauf folgt ohne Pause die Beinstreckung und der vertikale Absprung. Während der Flugphase sollten die Beine nicht angezogen werden, da dies die Flugdauer verlängern würde. Bei der Landung sollte nicht in den Boden gestampft werden. Es gibt im Wesentlichen 2 Ausführungsvarianten des CMJ: Mit Armbewegung und ohne Armbewegung. Für diese Untersuchung wurde der CMJ mit und ohne unter-sucht. Folgende Abbildung zeigt den typischen Kraft-Zeit-Verlauf eines CMJ‘s. Dabei stellt die lila Kurve die vertikalen Bodenreaktionskräfte dar und zeigt die typischen Merkmale eines CMJ beginnend mit einem Absinken nach dem Auftakt. Dann eine Steigung bis zu einem relativen Maximum gefolgt von einem Absinken der Kurve bis zum Nullpunkt. Dies ist ein Kraftstoß und beschreibt die Phase vom Beinstrecken bis zum Absprung und damit dem Verlassen der Kraftmessplatte. Die Dauer zwischen dem Verlassen der Kraftmessplatte und dem ersten Kontakt entspricht der Flugdauer. Die Landung besteht aus einem steilen Anstieg der Bodenreaktionskräfte bis zu einem Maximum gefolgt vom Absinken unter das Ausgangsniveau und danach einem einpendeln auf das Augsgansniveau ensprechend der Gewichtskraft des Probanden. {{:messwertaufnahme:projektess2012:cmj.jpg|}}\\ Abb.1 Kraftverlauf Countermovementjump Der SJ startet ist ein Sprung ohne Ausholbewegung. Er startet in einer statischen Hockposition mit einem festen Kniewinkel. Von da aus gleicht die Bewegungsbeschreibung der des CMJ ohne Armbewegung. == Versuchsaufbau == {{ :messwertaufnahme:projektess2012:kraftmessplatte111.jpg?nolink |}}\\ Abb.2 Kraftmessplatte {{ :messwertaufnahme:projektess2012:kraftmessplatte.jpg?nolink&600 |}}\\ Abb.3 Kraftmessplatte Der Versuch wurde mit einer Kistler Kraftmessplatte und dem Qualisys Motion Capturing System durchgeführt (siehe Abbildungen) durchgeführt. == Versuchsdurchführung == Die Messung der Werte wurde unter Tageslichtbedingungen, in einem ruhigen Labor der TU Darmstadt durchgeführt. Während der Messung waren ausschliesslich die Probanden und der Versuchsleiter anwesend. Zunächst musste das QUALISYS-System kalibriert werden. Zeitgleich wurden die Probanden mit Markern ausgestattet die folgendermaßen platziert waren: {{ :messwertaufnahme:projektess2012:relevante_marker.jpg?nolink |}}\\ Abb.4 relevante Marker Die relevanten Marker für diesen Versuch waren der MT5, sowie der Sprung- und Kniegelenksmarker. Anschliessend haben sich die Probanden auf der Kistler Kraftmessplatte platziert und nach Anweisung die jeweiligen Sprünge durchgeführt. Es wurde mit den Counter Movement Jumps begonnen, die jeweils mit und ohne Armeinsatz durchgeführt wurden. Danach wurden die Squat Jumps mit den Kniewinkeln 70 Grad, 90 Grad und 110 Grad aufgezeichnet. Die Kniewinkel wurden durch anlegen eines Pappewinkels vor dem Sprung bei der Versuchsperson fixiert. Pro Sprungart wurden 3 Versuche gemacht. Insgesamt wurden somit 15 Sprünge (5x3) untersucht. Es wurden jedoch nur die Squat Jumps mit einem Kniewinkel von 90 Grad ausgewertet. Die Sprunghöhe wurde anhand des höchsten erfassten Trochandermarkerwertes im Vergleich zum Startwert dieses Markers ermittelt. Die Messfrequenz des Qualisys-System lag bei 250 Hz. Die Messfrequenz der Kraftmessplatte betrug 1000 Hz. Im Anschluss mussten die Daten mithilfe der QUALISYS-Software getrackt werden, sodass die Daten mit der MATLAB-Software ausgewertet werden konnten. == Versuchsauswertung == Die Daten wurden mit der Software MATLAB der Firma TheMathWorks ausgewertet. Folgende Formeln wurden zur Berechnug der Ergebnisse angewandt. {{:messwertaufnahme:projektess2012:cop.png?200|}}\\ Abb.5 Berechnung COP {{:messwertaufnahme:projektess2012:statisches_drehmoment.png?200|}}\\ Abb.6 statisches Drehmoment {{:messwertaufnahme:projektess2012:leistung.png?200|}}\\ Abb.7 Leistung {{:messwertaufnahme:projektess2012:energie.png?200|}}\\ Abb.8 Energie \\ ====Ergebnisse=== Die folgenden Ergebnisse beziehen sich auf das Kniegelenk. {{:messwertaufnahme:projektess2012:energie_neu_2.jpg?nolink|}}\\ Abb.9: Absprung Energie pro Kg Körpergewicht Die Auswertung hat ergeben, dass bei einem Counter Movement Jump 2,69 J Energie pro Kg Körpergewicht freigesetzt werden. Bei einem Squat Jump sind es 2,42 J. Die Standardabweichung bei unserer Counter Movement Jump Untersuchung liegt bei 0.83 J . Die Standardabweichung der Squat Jump Untersuchung beträgt 0.84 . {{:messwertaufnahme:projektess2012:leistung_cmj_sj_neu_2.jpg?nolink|}}\\ Abb.10: Leitung pro Kg Körpergewicht Die Peak-Leistung bei einem Counter Movement Jump lag bei 18,92 W pro kg Körpergewicht. Die Peak-Leistung der Squat Jumps lag im Durchschnitt bei 16,44 W/Kg. \\ ====Diskussion==== Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sowohl die aufzubringende Energie, als auch die Peak-Leistung eines Counter Movement Jumps höher liegt, als die eines Squat Jumps. Dies lässt sich durch den längeren Bewegungsweg, sowie die individuellen Techniken der Probanden, begründen. Der Squat Jump lässt durch seine Bewegungsvorgabe wenig Spielraum für persönliche Techniken, während der Counter Movement Jump durch die verschiedenen individuellen Vorraussetzungen, in Verbindung mit dem längeren Bewegungsweg, viel Anpassungsmöglichkeiten bietet. Die Leistung pro kg Körpergewicht ist beim Counter Movement Jump ebenfalls höher. Dies kann man ebenfalls durch das oben angesprochene Phänomen erklären. Vanezis und Lees führten 2005 eine Untersuchung durch, bei denen Sie die Energie und Leistung bei Counter Movement Jumps, mit und ohne Armeinsatz, berechneten. Da wir in unserem Versuch den Armeinsatz beim Counter Movement Jump zugelassen haben, wollen wir auch nur diese Werte vergleichen. Vanezis und Lees erhielten Werte von 15.79W (+- 3.26) bis 19.14W (+-3.12) pro kg Körpergewicht. Es handelt sich hierbei ebenfalls um Werte, die, wie in unserem Versuch, für das Knie gelten. Die gemessene Energie betrug im gleichen Versuch 2.03J (+-0.60) bis 2.29J (+-0.55). Hierbei gilt zu beachten, dass es sich bei den Energie- und Leistungswerten, um Werte hält die, wie in unseren Versuch, auf das Gewicht normiert sind (W/J pro kg). Die Peak-Leistung in unserem Versuch liegt im Rahmen der oben angesprochenen Untersuchung. Die Energiewerte in unserer Untersuchung lagen leicht über den, der Untersuchung von Vanezis und Lees. In dieser Studie wurde lediglich die Kohorte von SportstudentInnen im Alter von 18-30 Jahren untersuch, was nicht der Grundgesamtheit der Bevölkerung entspricht. ==Methodenkritik== Durch den großen Anteil an Versuchen, ist es möglich, dass die einzelnen Probanden nach und nach an Ermüdungseffekten gelitten haben. Um akkuratere Ergebnisse zu erhalten, wäre es vielleicht ratsam gewesen größere Pausenzeiten bzw. weniger Versuche einzurichten. Alles in allem haben sich die Ermüdungseffekte jedoch nicht in den Ergebnis wiedergespiegelt. Bei Aufzeichnung und Verarbeitung der Daten hat es ein paar Probleme und Ungereimtheiten gegeben. Zum einen wurden die Infrarotkameras durch spiegelnde Gegenstände oft geblendet, sodass eine akkurate Datenaufzeichnung erschwert war. Dieses Problem wurde durch erneutes Versuchen jedoch eingegrenzt bzw. behoben. Ein zweites Problem, welches durch die "Blendeffekte" und andere Störquellen hervorgerufen wurde, zeigte sich beim Triggern, da die Störquellen sich beim Triggern als Marker darstellten. Andere Marker wurden beim Triggern gar nicht erst erkannt. In dieser Studie wurde lediglich die Kohorte von SportstudentInnen im Alter von 18-30 Jahren untersuch, was nicht der Grundgesamtheit der Bevölkerung entspricht. \\ ====Zusammenfassung==== Unsere Anfangshypothese, dass der Counter Movement Jump mehr Energie verlangt und eine höhere Peak-Leistung aufweist konnte in diesem Versuch verifiziert werden. In diesem Versuch wurden die Ergebnisse des Kniegelenks ausgewertet. Der Counter Movement Jump liegt mit 2,69 J über der freigesetzten Energie des Squat Jumps mit 2,42 J. Die Peak-Leistung ist beim Counter Movement Jump, mit 18,92 W/kg im Vergleich zum Squat Jump, mit 16,44 W/kg, ebenfalls höher. Diese höhere Leistung und Energie lassen sich zum Einen, durch den schnellen Bewegungsimpuls nach unten und zum Anderen durch den Armeinsatz erklären, die den Sprung höher als einen Squat Jump durchführen lassen. \\ ====Literatur==== http://aandc.com/thebodyshop/employee/11_07_2007_strength_training_for_children_staff/11_07_2007_biomechanical_analysis.pdf (abgerufen am 24.11.2012) ====Anhang==== {{:messwertaufnahme:projektess2012:standardabweichung_cmj_neu.jpg?nolink|}}\\ Abb.10 Standardabweichung CMJ {{:messwertaufnahme:projektess2012:standardabweichung_sj_neu.jpg?nolink|}}\\ Abb.11 Standardabweichung SJ