WP1405 - Trampolin
Autor	Falk Burmeister, Aaron Junek, Laura Schaper
Veranstaltung	PS Biomechanik
Semester	SS2014
Voraussetzungen	KIN3, DYN1, DYN2, DYN3, DYN4
Bearbeitungsdauer	ca. 50 min
Präsentationstermin	02.07.2014
Letzte Änderung am	30.07.2014

indexmenu_n_5

Ein Trampolin kennt aufgrund des neuen Trends der Gartentrampoline heutzutage jeder. Doch das eigentliche Trampolinspringen als Leistungssport ist noch eher eine Randsportart. Wir möchten euch die Faszination des Trampolinturnens in diesem Wiki näher bringen und auf besondere biomechanische Aspekte eingehen.

Der Ursprung des Trampolinturnens lässt sich bis ins Jahr 1928 zurückverfolgen. Der Sportlehrer Georg Nissen, der ebenso ein Mitglied der Artistengruppe Leonardos war, entwickelte 1928 ein „Absprunggerät“ als Unterstützung für Salto-Sprünge. Im Jahr 1939 entwickelte er dieses Gerät weiter und ließ es patentieren; das NISSEN-Trampolin entstand. Der erste Trampolinwettkampf fand 1947 in Texas statt, 1955 kam schließlich das erste Trampolin nach Europa in die Schweiz. Auf einem Kongress des Internationalen Turnerbundes wurde das Trampolinturnen 1959 zu einer selbstständigen Sportdisziplin ernannt. (Vgl.: Christlieb/Meyer/Keuning, 1999. S.11) Seit dem folgten viele Wettkämpfe wie zum Beispiel:

• 1960 Erste Deutsche Einzel- und Mannschaftsmeisterschaften
• 1964 Erste Weltmeisterschaften in London (Jährlich bis 1968, seitdem alle zwei Jahre)
• 1965 Erste Weltmeisterschaft im Synchronturnen
• 1969 Erste Europameisterschaften in Paris im Einzel- und Synchronturnen

1997 beschließt das Internationale Olympische Komitee die Aufnahme der Trampolin-Einzelkonkurrenzen in das Programm der Olympischen Spiele 2000 in Sydney (Vgl. Fries, D. o.D. unter http://www.dtb-online.de/portal/turnen/trampolinturnen/geschichte-trampolinturnen.html)

verfasst von Aaron Junek

Jedes Jahr finden die Weltmeisterschaften im Trampolinspringen statt, wobei sich die Beschaffenheit der Trampoline von mal zu mal ändert. Ich habe hier einmal die wichtigsten Formen, der Trampolintücher und deren Unterschiede aufgelistet.

https://www.eurotramp.com/de-de/products/large-trampolines/

Für das bessere Verständnis der vorigen Tabelle, zeigt die folgende Abbildung beispielhaft ein Trampolin mit der Tuchbespannungsart 6×4. Wie oben schon beschrieben ist die Längsbespannung 4mm und die Querbespannung 6mm.
Dabei ist jeweils die Breite gemeint, welche die einzelnen Linien des Geflechts aufweisen.

Abb. 1 Tuchbespannung Erstellt von: Falk Burmeister

verfasst von Falk Burmeister

Beim Trampolinturnen gibt es drei verschiedene Arten von Wettkämpfen:

• Einzelwettkämpfe
• Synchronwettkämpfe
• Mannschaftswettkämpfe

Die Trampolinturner turnen ihre Übungen einzeln bei den Einzel- und Mannschaftswettkämpfen. Hier liegt der wesentliche Unterschied nur in der Berechnung der Teil- und Endergebnisse. Bei Hessischen Mannschaftsmeisterschaften turnen bspw. 4 Aktive gleichen Geschlechts in einer Mannschaft. Die drei besten Wertungen zählen dann jeweils für das Ergebnis. Zwei Aktive gleichen Geschlechts turnen zeitgleich und mit Blick in die selbe Richtung, mit Ausnahme der Schraubendrehungen, bei den Synchronwettkämpfen. Bei diesen Wettkämpfen gibt es eine zusätzliche Wertung für die Synchronität (Zeitpunkt der Berührung des Trampolintuches). (Vgl. Meyer, 2005, S. 289)

Ein Trampolinwettkampf setzt sich aus einem Vorkampf und einem Finale zusammen. Der Vorkampf besteht aus einer vorgeschriebenen Pflichtübung, die aus 10 Übungsteilen besteht, und einer Kür. In der Kür darf der Aktive seine Übung aus 10 Teilen selbst wählen. Bei der Pflichtübung gibt es nur eine Haltungsnote, wohingegen bei der Kür auch die Schwierigkeit der Übung zählt. Mit dem Vorkampf können sich die Turner und Turnerinnen für das Finale qualifizieren. Die Finalkür besteht ebenso aus 10 Übungsteilen, die die Aktiven selbst wählen können. Die Schwierigkeit wird auch in der Finalkür bewertet. Das Endergebnis setzt sich dann bei den meisten Wettkämpfen aus dem Vorkampf und dem Finale zusammen. Anders als beim Gerätturnen dürfen die Aktiven bei einem Abbruch der Übung nicht an der Stelle weiterturnen. Es gibt somit nur einen Versuch in jedem Durchgang des Wettkampfes die Übung den Kampfrichtern zu zeigen. (Vgl. Meyer, 2005, S. 288f)

Das folgende Video zeigt ein paar Ausschnitte von Trampolineinzel- und Synchronwettkämpfen.

verfasst von Laura Schaper

Die wichtigste und einfachste Landungsmöglichkeit im Trampolintuch ist auf den Füßen. Sie wird als erstes erlernt, da sie am Einfachsten ist. Gerade beim Strecksprung wird mit den Füßen im Tuch gelandet, um eine große Sprunghöhe zu erreichen. Auch bei verschiedenen Salti landet der Turner mit den Füßen im Tuch. Während des Tuchkontakts sind die Füße leicht geöffnet, um einen besseren Stand zu haben. (Vgl. Meyer, 2005, S. 96ff)

Zu den Landungsarten zählen Sprünge, die maximal eine halbe Saltorotation beinhalten und nicht auf den Füßen im Tuch landen. Bauchlage, Rückenlage und Sitzposition bilden die Landungsarten. Alle Sprünge die in dieser Position landen zählen dazu. Da sich der Schwung des Tuches nur im Stand abfangen lässt ziehen diese Sprünge einen Folgesprung nach sich, um wieder auf den Füßen zu landen. Jede Wettkampfübung muss somit zwangsläufig mit einem Sprung auf die Füße enden. Alle Landungsarten beinhalten zahlreiche Kombinationsmöglichkeiten. (Vgl. Meyer, 2005, S.120)

Dieser Sprung ist von allen Landungsarten am Einfachsten zu erlernen. Es werden für den Sitzsprung keine besonderen körperlichen Fähigkeiten benötigt. Der Körperschwerpunkt (KSP) liegt bei der Sitzlandung sehr tief.

Abb. 2 Sitzlandung (Foto: Laura Schaper)

Die Sitzlandung gehört zu den beliebtesten Landungsarten bei den Trampolinturnern, da man nicht viel tiefer fallen kann, aufgrund des tiefen KSP. Die Sitzlandung selbst erfolgt mit Gesäß und Beinen parallel. Die Arme setzen bei der Landung seitlich hinter dem Gesäß auf und stützen den leicht nach hinten gebeugten Oberkörper. Die Ellbogengelenke sind leicht gebeugt und die Fingerspitzen zeigen in Richtung der Füße. Zwischen Oberkörper und Oberschenkeln beträgt der Winkel 100 - 110°. In der Sitzlandung sind die Beine und Füße geschlossen und gestreckt. (Vgl. Meyer, 2005, S. 120f)

In Alltagsbewegungen kommt die Rückenlandung nicht vor und wird bei den Aktiven meistens unbewusst mit Hinfallen in Verbindung gebracht. Bei dieser Landungsart kann es, aufgrund von Angst sich fallen zu lassen, zu Fehlhandlungen kommen. Die Angst sich fallen zu lassen steht damit in Verbindung, dass bei der Rückenlandung keine Blickverbindung zum Tuch besteht. Mit entsprechenden Vorübungen kann die Angst vor der Rückenlandung abgebaut werden. Der Rückensprung ist ein 1/4 Salto rückwärts. Der gesamte Rücken (von den Schultern bis zum Gesäß) liegt bei der Landung im Tuch. Die Beine und Arme sind zur Decke gestreckt. Der Winkel zwischen dem Oberkörper und den Armen und dem Oberkörper und den Beinen beträgt 90-100°. Der Kopf wird in Körperverlängerung gehalten oder ins Tuch gelegt. (Vgl. Meyer, 2002, S. 140f)

Die Bauchlandung wird als die schwierigste Landungsart betrachtet, da es im Moment der Tuchberührung zu Stauchungen in der Wirbelsäule kommen kann, bei nicht paralleler Landung des Oberkörpers und der Beine. Die Hüfte kann nicht zum Ausgleich angewinkelt werden, wie das beim Rückensprung möglich wäre. Der Bauchsprung ist ein gestreckter 1/4 Salto vorwärts. Die Bauchlandung des gestreckten Körpers erfolgt gleichzeitig mit Oberkörper und Beinen. Die Arme sind so angewinkelt, dass sich die Fingerspitzen auf Augenhöhe fast berühren. Die Ellbogen zeigen zur Seite, sodass die Arme flach auf dem Tuch liegen. Der Kopf ist leicht gehoben und der Blick ist in Richtung des Mattenkeils gerichtet oder ruht auf den Händen. (Vgl. Meyer, 2002, S. 158f)

verfasst von Laura Schaper

In diesem Teil möchte ich Euch die Biomechanik im Trampolin veranschaulichen.
Dazu werden einleitend die Grundgrößen vorgestellt, die im folgenden GeoGebra-Modell von großer Bedeutung sein werden.

Falls Euch die Formeln noch Fremd vorkommen, würde ich Euch empfehlen,
vorab die Grundlagen-Wikis KIN3 zum schrägen Wurf und DYN3 zur Federarbeit anzuschauen.
Allerdings wird der Zusammenhang vom Trampolinspringen zum schrägen Wurf auch hier in diesem Wiki ein wenig später nochmal genauer erläutert.

$ m*g*h = \frac{k}{2} *Auslenkung^2 - m*g*Auslenkung $ umgestellt nach $ k = \frac{2*m*g(h+Auslenkung)}{Auslenkung^2} $

$ m*g*h = \frac{k}{2}*Auslenkung^2 - m*g*Auslenkung $ umgestellt nach $ h = \frac{\frac{k}{2} *Auslenkung^2 - m*g*Auslenkung}{m*g} $

$ F_B = k_B*Auslenkung_B $

$ k_G_e_s = (\frac{1}{k_B} + \frac{1}{k_T})^-^1 $

$ Auslenkung_G_e_s = \frac{F_B}{k_G_e_s} $

In dem folgenden GeoGebra könnt Ihr ein bisschen ausprobieren, wie sich die $maximale Sprunghöhe$,
in Abhängigkeit von der $Masse$, der $Absprunghöhe$ und der $Auslenkung des Trampolintuches$ verändert.
$Auslenkung des Trampolintuches$ bedeutet in diesem Fall, die maximale Ausdehnung des Tuches, beim Eintritt des Körpers.
Somit kann man auch herausfinden, welche Federkonstante nötig ist, um eine gewisse Sprunghöhe zu erreichen,
welches durch den Punkt $K_t$ verdeutlicht wird. Mit den Grundgrößen und den Formeln, sollte auch nachvollziehbar sein, warum sich welche Größen verändern.

Es ist noch wichtig zu sagen, dass in diesem Modell kein starrer Körper auf dem Trampolin springt, sondern ein Mensch,
mit standartisierter Sprunkraft von 20.000$N$.
Außerdem sind alle Formeln ohne Berücksichtigung des Luftwiderstandes berechnet wurden.
Das heißt, dass die Sprunghöhe in diesem Modell, theoretisch keine Begrenzung hat.

Viel Spaß beim herumspielen…


Falls bei Euch das GeoGebra-Applet nicht korrekt funktionieren sollte, kann das folgende Ursachen haben:

• Ihr habt Java noch nicht installiert. →

Das könnt Ihr hier machen.

• Ihr habt Eure Java-Sicherheitseinstellungen nicht korrigiert. →

Dazu müsstet Ihr zunächst auf die Configure Java gehen, dort den Tab Sicherheit auswählen, um neue Außnahmen zu der Sitelist hinzuzufügen.
Zu dieser Liste fügt Ihr letzlich die Links http://www.geogebra.org und http://jars.geogebra.org hinzu.

Falls Ihr auch solch ein GeoGebra-Applet auf Eurer Plattform erstellen möchtet, findet Ihr hilfreiche Informationen auf diesem HowTo-Eintrag.

Das ist ein mit GeoGebra www.geogebra.org erstelltes Java-Applet. Möglicherweise ist Java auf Ihrem Computer nicht installiert; bitte besuchen Sie in diesem Fall www.java.com

Falk Burmeister, 24 Juni 2014, erstellt mit GeoGebra

Es ist zu erkennen, dass sich sich bei gleichbleibender $Masse$ und $Absprunghöhe$, die Federkonstante $K_t$ erhöht, bei Verringerung der Auslenkung. Allerdings steigt dabei die $maximale Sprunghöhe$, was auch bedeutet, dass bei höherer $Sprunghöhe$ eine geringere $Federkonstante$ benötigt wird.

verfasst von Falk Burmeister

Das Massenträgheitsmoment ist eine physikalische Bezeichnung und beschreibt den Drehwiderstand. Mit dem Trägheitsmoment, so die Kurzform, werden die Einflüsse von Körperform und Massenverteilung zum Ausdruck gebracht. Für die Betrachtung eines Massenteilchens gilt, dass das Masseträgheitsmoment I gleich dem Produkt aus der Masse m und dem Quadrat des senkrechten Abstandes r zur Drehachse ist. Beim Trampolinturnen werden Rotationen um die Drehachse durch den Körperschwerpunkt vollzogen (frei bewegliche Achsen). Somit kann die Formel: I = m * r² (kgm²) für die Berechnung des Massenträgheitsmomentes angewendet werden. (Vgl. Wick, 2013, S. 60ff)

Die folgende Abbildung zeigt einen Vergleich des Massenträgheitsmomentes des Menschen bei unterschiedlichen Drehachsen. Der Massenträgheitsmoment wird in der Literatur anstatt mit I auch manchmal mit J angegeben. (Vgl. Wick, 2013, S. 60ff)

Abb. 3 Massenträgheitsmoment (Wick, 2013, S.62) Diese Abbildung ist urheberrechtlich geschützt. Jede Weiterverwendung bedarf der Zustimmung des Urhebers und des Verlags.

Weitere Informationen zum Massenträgheitsmoment findet Ihr hier.

Das folgende Video zeigt zwei verschiedene Salti beim Trampolinturnen und deren Massenträgheitsmomente.

Bei den Trampolinsprüngen ändert sich aufgrund der verschiedenen Körperformen, bzw. Körperpositionen das Massenträgheitsmoment. In der folgen Abbildung sind 4 verschiedene Positionen in der Luft mit der Veränderung des Massenträgheitsmomentes abgebildet. Bild a zeigt die Flugphase während dem 3/4 vor, in Bild b ist die Streckung des c-Salto dargestellt, Bild c präsentiert die Anfangsphase des a Salto und Bild d die Anfangsphase des c Salto.

Abb. 4 Trägheitsmoment und Körperpositionen (Foto: Laura Schaper)

verfasst von Laura Schaper

Sportliche Bewegungen lassen sich aufgrund der gemeinsamen Ortsveränderung von Körperteilen oder des gesamten Körpers in Translation und Rotation einteilen. Beim Trampolinturnen werden beide Bewegungsformen genutzt. Die Translation kommt zum Beispiel beim einfachen Strecksprung vor, wohingegen bei der Schraube die Rotation als Bewegungsform genutzt wird. (Vgl. Wick, 2013, S. 32ff)

verfasst von Laura Schaper

Löffler (2008, S.13. Unter http://homepages.uni-regensburg.de/~lea22257/biomechanik/trampolin.pdf) benutzt ein Beispiel um die Flugphase eines Trampolinturners zu beschreiben. Die Flugphase des einfachen Strecksprungs wird mithilfe des schrägen Wurfes dargestellt. Da es sehr schwer ist die Flugbahn des menschlichen Körpers zu berechnen, benutzt Löffler ein einfaches physikalisches Modell. Nach Löffler (2008, S.13. Unter http://homepages.uni-regensburg.de/~lea22257/biomechanik/trampolin.pdf) kann der menschliche Körper mit einem einfachen punktförmigen Körper gleicher Masse verglichen werden, so lange er keine Rotation aufweist. Die Flugphase sei für einen starren Körper durch die Startbedingungen Ort, Impuls und Drehimpuls explizit festgelegt. Der Mensch kann darüber hinaus die Flugbahn durch das bereits beschriebene Massenträgheitsmoment beeinflussen.

Nach Löffler (2008, S.13. Unter http://homepages.uni-regensburg.de/~lea22257/biomechanik/trampolin.pdf) ist die Flugbahn eines punktförmigen Körpers der Masse $ m $ durch seinen Anfangsort und seinem Anfangsimpuls bereits eindeutig sobald er das Tuch verlässt. Hierbei gelten die Gesetzmäßigkeiten des schrägen Wurfs und es resultiert die bekannte Wurfparabel, welche sich mit folgender Formel, berechnen lässt:

$ y = -\frac{1}{2}*g*t^2 + v_0*sin(\alpha)}*t + y_o$

(Löffler 2008, S.13. Unter http://homepages.uni-regensburg.de/~lea22257/biomechanik/trampolin.pdf)

Die folgende Parabel dient der Visualisierung und zeigt die Flugkurve des schrägen Wurfes. Da der Turner in die Höhe und nicht in die Weite springt, wäre die Flugkurve beim gestreckten Sprung wesentlich steiler. Der Absprungwinkel des Turners sollte zum Trampolintuch ~ 90° betragen.

Abb. 5: Wurfparabel zur Beschreibung der Flugkurve beim schrägen Wurf. (Cengic, F.& Dahms, D. 2014, Abs.7. Unter http://wiki.ifs-tud.de/biomechanik/kinematik/kin03)

Weitere Informationen findet Ihr hier.

verfasst von Aaron Junek

Rotationen beschreiben sogenannte Drehbewegungen. Man unterscheidet Rotationen um feste Achsen (wie eine Reckstange) und Rotationen um freie Achsen, die durch den Körperschwerpunkt verlaufen (bspw. bei Schrauben). (Vgl. Wick, 2013, S. 36) Im Trampolinturnen werden nur die Rotationen um freie, fiktive Achsen genutzt. Zu den Körperachsen die durch den Körperschwerpunkt verlaufen, gehören die Körperbreitenachsen (von links nach rechts), die Körperlängsachse (von oben nach unten) und die Körpertiefenachse (von vorne nach hinten). Die wichtigsten Achsen beim Trampolinturnen sind die Körperbreiten- und Körperlängsachse. (Vgl. Löffler, 2008, S. 16f)

Abb. 6 Körperachsen: Körperlängsachse ( a ), Körperbreitenachse ( b ), Körpertiefenachse ( c ) (Foto: Laura Schaper)

Um den Bewegungszustand eines rotierenden Körpers besser charakterisieren zu können, nimmt man den Drehimpuls, der aufzeigt, welche sich drehende Masse eine bestimmte Winkelgeschwindigkeit w besitzt. Die Formel dazu lautet: L = J•w . Der Drehimpuls beschreibt somit den Zeitverlauf eines wirkenden Drehmoments auf einen Körper. (Vgl. Wick, 2013, S. 63) Um nun z.B. eine Schraube zu turnen, müssen für diese Drehbewegung folgende Voraussetzungen gelten:

• der Körper muss frei beweglich sein
• es muss eine Drehachse (z.B Körperlängsachse) vorhanden sein
• ein Drehmoment muss wirken

Über die Veränderung des Massenträgheitsmomentes durch die Veränderung der Körperform oder die Lage der Teilkörper zur Drehachse, kann die Drehbewegung gesteuert werden. Der Impulserhaltungssatz wirkt hier. (Vgl. Wick, 2013, S. 65)

Weitere Informationen dazu findet Ihr hier.

Das folgende Video zeigt Sprünge um eine Körperachse, die Körperlängsachse und um zwei Achsen, die Körperlängs- und Körperbreitenachse.

verfasst von Laura Schaper

In diesem Wiki wurde ein Überblick über die Entstehung und Entwicklung des Trampolinturnens, sowie wie über einige wichtige Techniken und Bewegungen unter biomechanischen Aspekten gegeben. Trampolinturnen ist nicht nur für Leistungssportler, sondern bietet auch zahlreiche Möglichkeiten im Breitensport in der Schule und im Verein (vgl. Meyer, 2005). Gemäß dieser Aussage ist unser Wiki nicht nur darauf ausgelegt als Informationsquelle für praktizierende Trampolinturner zu dienen, sondern soll ebenso für Interessierte und Anfänger verständlich und nützlich sein. Diesen Vorsatz unterstützt ebenso unsere Themenwahl, in der grundlegende Bewegungen, wie die Landungsarten oder Rotationen, den Vorzug vor besonders anspruchsvollen Sprüngen und Bewegungen erhalten haben. Abschließend kann man sagen, dass das Trampolinturnen ein sehr interessanter Sport ist, der unserem Erachten nach eine größere Beachtung durch die Bevölkerung und auch im Lehrplan, verdient hätte.

verfasst von Aaron Junek

Das Trampolin bietet eine sehr große Vielfalt von Bewegungsmöglichkeiten. Auf alle diese Bewegungen und Bewegungsarten einzugehen, hätte den Umfang unseres Wikis bei weitem gesprengt. Es wäre trotzdem sehr interessant spezifische Bewegungen und Sprünge unter biomechanischen Aspekten herauszuarbeiten und eine Bewegungsanalyse durchzuführen. Ein weiterer interessanter Punkt wäre die Herausarbeitung von methodischen Übungsreihen, welche das Erlernen und Vermitteln vom Trampolinturnen erleichtern könnten. Dies wäre besonders für Vereinstrainer oder Lehrer von großem Nutzen.

Seit einigen Jahren verbreitet sich zunehmends die Trendsportart Slamball aus den USA, welche eine Art Synthese zwischen Trampolinturnen und Basketball darstellt. Ein Wiki über diese neue und sehr spektakuläre Sportart zu erstellen und die körperlichen Voraussetzungen sowie die biomechanischen Aspekte herauszuarbeiten, könnte sehr reizvoll sein. Ein Video in welchem die Sportart vorgestellt wird findet ihr hier

verfasst von Aaron Junek

<spoiler |1. Welche Landungsmöglichkeiten gibt es?> Fusslandung und Landungsarten (Bauch-, Rücken- und Sitzlandung) </spoiler>

<spoiler |2. Welches Trampolintuch wird im Schulsport eingesetzt?> 13mm oder 45mm. </spoiler>

<spoiler |3. Wodurch ändert sich das Massenträgheitsmoment beim Salto?> Durch die Masse und die Körperposition. </spoiler>

• Christlieb, D., Meyer, M., Keuning, N. (1999) Trampolin- Schwerelosigkeit leicht gemacht. Aachen: Meyer & Meyer Verlag.
• Gollhofer, A., Müller, E. (2009) Handbuch Sportbiomechanik. Schorndorf: Hofmann-Verlag.
• Meyer, M., Christlieb, D., Keuning, N. (2005) Trampolin- Schwerelosigkeit leicht gemacht. Aachen: Meyer & Meyer Verlag.
• Wick, D. (2013) Biomechanik im Sport - Lehrbuch der biomechanischen grundlagen sportlicher Bewegungen. Balingen: Spitta Verlag.

• Cengic, F.& Dahms, D. (2014). Kin3 Wurf & Sprung. Zugriff am 11. September 2014 unter: http://wiki.ifs-tud.de/biomechanik/kinematik/kin03

• Eurotramp Trampoline - Kurt Hack GmbH. (2014). Produkte: Großgeräte. Zugriff am 14.07.2014 unter http://www.eurotramp.com/de-de/products/large-trampolines/

• Fries, D. (o.D.). Geschichte des Trampolinturnens. Zugriff am 11. September 2014 unter: http://www.dtb-online.de/portal/turnen/trampolinturnen/geschichte-trampolinturnen.html

• Löffler, C. (2008). Biomechanik im Trampolinturnen. Zugriff am 11. September 2014 unter: http://homepages.uni-regensburg.de/~lea22257/biomechanik/trampolin.pdf

Bewertung des Wiki-Moduls