ATSB1502 Fußballschuh

Der Fußballschuh
Veranstaltung Seminar - Aktuelle Themen der Sportbiomechanik
Autoren Anna Bergisch, Ansgar Reimann, Dennis Dahms
Bearbeitungsdauer ca. 60 min
Präsentationstermin 16.07.2015
Zuletzt geändert 02.07.2015


Einleitung

Der Sport begeistert viele Menschen in unserer heutigen Zeit, dies schlägt sich vor allem in den Zahlen der aktiven Vereinszugehörigen wieder, die eine Summe von 28 Millionen Athleten ausmachen (DOSB Bestandserhebung, 2013). Je nach Popularität der Sportarten verteilen sich die Mengen auf diese, so sind es im Fußball beispielsweise 6.8 Millionen Sportler (ebd.). Aus diesem Grund untersucht die Wissenschaft nicht nur die physischen Parameter in den jeweiligen Sportarten sondern auch die materiellen Einflussgrößen. Speziell im Laufsport gibt es eine Bandbreite an Studien, die die Einflüsse der Laufschuhe auf das Laufverhalten beschreiben (Cook et al., 1985; Morrison, 2005).

Angesichts der Masse an Fußballspielern und der zugehörigen Notwendigkeit von adäquaten Fußballschuhen, findet in diesem Sektor verhältnismäßig wenig Forschung statt (Hennig, 2008, S. 54). Im Fokus der Forschung liegt derweil oft der Verletzungsaspekt aufgrund von materiellen Einflüssen, wie Bodenbeschaffenheit oder Schuhform. Die Anforderung sollte es sein, dass sich die Sportler in jeder Situation auf ihre Materialien verlassen können, um die gewünschte Leistung abzurufen. Dass dies allerdings nicht immer gewährleistet werden kann und somit spielentscheidende Resultate hervorruft, sollen folgende Videos verdeutlichen:

Philipp Lahm beim Elfmeter

Xabi Alonso beim Elfmeter

Das Video zeigte auf, dass nicht nur der Gesundheitsaspekt bei Athleten im Vordergrund steht, sondern auch leistungsspezifische Einflussfaktoren, wie das Verhindern des wegrutschens mit dem Standbein. Eine Umfrage von Hennig & Sterzing (2010), unter 250 männlichen Fußballern, zeigte die Relevanz nach Kategorien bei Fußballschuhen eindrucksvoll auf. Die Mehrheit derer legte den Fokus auf Komfort, Traktion und Stabilität. Dass Komfort ein entscheidender Faktor ist, lässt sich durchaus auch mit Laufschuhen vergleichen. Ebenso die Stabilität der Schuhe, um eventuelles Rutschen zu vermeiden. Im Hinblick auf die Traktion ist dieser Wunsch allerdings sehr speziell und mitunter für viele nicht klar verständlich. Damit die Parameter der Leistungsbeeinflussung von Fußballschuhen klar verifiziert sind, werden die theoretischen Grundlagen von fußballspezifischen Schuhen in den folgenden Kapiteln aufgearbeitet. Um eine strukturierte Erkenntnisgewinnung im Bereich der Fußballschuhentwicklung zu gewährleisten, werden folgende Hypothesen begutachtet und analysiert:

H1: Die Sohlenkonfiguration des Fußballschuhs hat einen signifikanten Einfluss auf die Traktionsverhältnisse auf verschiedenen Untergründen.

H2: Je länger die Stollen des Fußballschuhs, umso höher ist die Traktion.

verfasst von Dennis Dahms


Theoretische Grundlagen

Damit die Hypothesen fundiert analysiert werden können ist es unabdingbar, zunächst die theoretischen Grundlagen von fußballspezifischen Schuhen zu bestimmen. Folgend werden einzelne Funktionsparameter genauer erläutert und im wissenschaftlichen Kontext eingeordnet.

Was ist Traktion ?

Die physischen Anforderungen im Fußball sind in den letzten Jahren massiv gestiegen. So legen die Sportler positionsspezifische Distanzen von neun bis zwölf Kilometer zurück (Siegle et al., 2012, S. 279). Vor allem die geschwindigkeitsbezogenen Bewegungen von bis zu elf Kilometer pro Stunde machen 79 % der Laufstrecken aus (Broich et al., 2008, S. 2). Diese sind vor allem durch Abbremsen, Beschleunigen und Richtungswechseln geprägt. Aus diesem Grund liegt der Fokus in der Schuhforschung immens auf die Unterstützung der Traktion der Athleten, doch was genau ist die Traktion ?

Mit Hilfe einer optimalen Traktion lassen sich intensive Bewegungen (Stoppen, Beschleunigen, Richtung wechseln) schnell ausführen, sodass eine hohe Kraftübertragung vom Sportler auf den Boden stattfindet. Diese Kräfte machen einen hohen Anteil der horizontalen Kraftkomponenten des Gesamtbodenreaktionskraftvektors aus (Sterzing, 2010, S. 47). Die Kraft wird hierbei auf den Boden übertragen und wieder zurückgegeben (Actio = Reactio), sodass der Athlet bspws. die Richtung wechseln kann und optimal beschleunigt (siehe Abbildung 1).

Abb. 1: Vereinfachte Darstellung der Kräfte beim Richtungswechsel (eigene Abbildung)

Die Bestimmung der Einflussgrößen zur besseren Traktion sind aufgrund der ungleichen Druckverteilungen schwer zu erfassen. Die Analysen müssen bewegungsspezifisch und zeitlich abhängig begutachtet werden (Hennig, 2010, S. 3). Eine Möglichkeit ist die Erfassung von Sprintzeiten auf speziell entwickelten Parcours in Abhängigkeit von den Traktionseigenschaften verschiedener Schuhe (Hennig, 2008; Hennig & Sterzing, 2010). Das die Traktionseigenschaften vielfach beeinflusst werden können, beispielsweise durch die Art & Form der Stollen, wird im folgenden Kapitel zur Sohlenkonfiguration weiter erläutert. Zusammenfassend lässt sich festhalten:

„Traction and stability features of the shoes guarantee fast movements, cuts and turns for the player“ (Hennig & Sterzing, 2010, S. 10)

Letztlich bieten die Materialien mechanisch nutzbare Traktion, diese unterscheiden sich allerdings von der letztendlichen biomechanisch genutzten Traktion der Athleten (Müller, 2010, S. 49). Das bedeutet, dass die maximale Traktion aufgrund der Muskel-Skelett-Eigenschaften unseres Systems nicht erreicht werden kann und somit von unserem biologischen System limitiert wird. Die Traktionskräfte unterscheiden sich somit nicht nur intraindividuell (verschiedene Sohlenkonfigurationen) sondern auch interindividuell (Trainingszustand unterschiedlicher Athleten).

verfasst von Dennis Dahms


Sohlenkonfiguration

Laut Müller (2010, S.29) gibt es drei verschiedene Sohlenkonfigurationen für Naturrasen. Diese sind Stollen, Nocken und Multinocken. Aus Abb. 2 geht hervor, wie sich diese auf verschiedene Platzverhältnisse verteilen. Müller (2010, S. 31) fügt hinzu, dass auch auf Kunstrasen für gewöhnlich Schuhe verwendet werden, die für Naturrasen entwickelt wurden. Bevorzugt werden hier Schuhe mit Nocken oder Multinocken, wohingegen Stollenschuhe gemieden werden.

Abb. 2 Sohlenkonfiguration bei verschiedenen Platzverhältnissen
Quelle: Müller, 2010, S. 30

Die folgende Tabelle nach Müller (2010, S. 29) zeigt verschiedene Modifikationsmöglichkeiten für Sohlenkonfigurationen von Fußballschuhen.

Form Kufenförmig, elliptisch, elliptisch/kufenförmig, rund
Länge Kann sowohl innerhalb einer Sohlenkonfiguration (z.B. Vorfuß/Rückfuß), als auch zwischen Sohlenkonfigurationen variieren. Die Länge beträgt maximal 19mm, wobei die Multinockenvariante durchschnittlich eine Nockenlänge von 7-10mm aufweist, die Nockenvariante eine Länge von 10-12mm und die Stollenvariante eine Länge von 14-16mm.
Durchmesser Kann sich je nach Form der Nocken bzw. Stollen, stark unterscheiden
Volumen Je nach Form, Länge und Durchmesser kann das Volumen von Nocken und Stollen variieren. Somit ändert sich auch die Kontaktfläche der Nocken und Stollen mit dem Untergrund.
Anzahl Je nach Hersteller 6-8 Stollen oder 10-16 Nocken; Multinocken weisen eine Vielzahl an Nocken auf.
Anordnung Die Anordnung von Nocken kann von vereinzelt und an prägnanten Stellen verteilt bis hin zu über die komplette Sohle verteilt reichen. Normalerweise verfügt die Multinockenvariante über eine auf die komplette Sohle verteilte Anordnung, die Stollenvariante über eine vereinzelte und an prägnanten Stellen verteilte Anordnung.
Material Mögliche Materialien sind Aluminium, Leder, Kunststoffe oder Gummi.

verfasst von Ansgar Reimann


Aktueller Forschungsstand unter dem Aspekt der Schuh - Boden - Interaktion

Es gibt nur eine geringe Anzahl an Studien, die sich mit der Traktion von Stollenschuhen beschäftigen. Um die Anzahl der Studien zu erweitern, sollen zwei Sportarten einbezogen werden. Wie Müller (2010, S. 54) bemerkt, stellen Fußball und American Football fast identische Anforderungen an die Sohlenkonfiguration, da in beiden Sportarten ein sehr ähnliches Bewegungsverhalten beobachtet werden kann. Die Sohlenkonfiguration, also Länge, Anzahl und Form der Stollen, soll eine optimale Interaktion von Sportler und Untergrund gewährleisten. Die bereits erklärte Traktion, die durch den Schuh entsteht, soll dessen Träger bei verschiedenen Bewegungsausführungen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten unterstützten.

Je nach Studie wird die Traktion, die ein Schuh in Abhängigkeit zum Untergrund bietet, anders gemessen. Hier sollen zwei Arten von Messverfahren unterschieden werden. Auf der einen Seite gibt es mechanische Verfahren. Dabei wird die Belastung des Schuhs auf den Untergrund durch den Menschen durch eine Maschine simuliert bzw. reproduziert. Für diese Methode wird auf die Studien von Grund und Senner (2010) und von Serensits und McNitt (2014) eingegangen. Den mechanischen Messungen steht der Functional Traction Course (FTC) von Hennig und Sterzing gegenüber, der seit 1998 schon mehrfach angewandt wurde. Hier soll vor allem auf die sehr umfangreiche Studie von Sterzing et al. (2009) eingegangen werden.

Grund und Senner (2010) nutzten für Ihre Studie eine Maschine namens TrakTester (Abb. 3). Getestet wurden vier verschiedene Sohlenkonfigurationen (Abb. 4).

Abb. 3 TrakTester
Quelle: Grund et al., 2010, S. 2785
Abb. 4 Sohlenkonfigurationen A: Runde Stollen; B: unregelmäßige, keilförmige Stollen am Rand des Schuhs; C: gemischt; runde Stollen, die miteinander verbunden sind unter dem Vorderfuß, kufenförmige Stollen unter der Ferse; D: Kufenförmige Stollen
Quelle: Nach Grund et al., 2010, S. 2785

Die Studie wurde auf Naturrasen durchgeführt, wobei jeder Schuh vier mal getestet wurde. Bei jeder Testung ist eine vorher festgelegte Kombination aus Kraft, Schienbeinwinkel und Drehmoment getestet worden. Die verschiedenen Kombinationen ergeben sich aus realen Verletzungssituationen des Kreuzbandes, die mit einer speziellen Analysemethode und einer Simulation generiert wurden. Zur Testdurchführung wurde der Schuh durch die Maschine mit dem vorgegebenen Winkel und der zugehörigen Kraft auf den Boden gesetzt und anschließend eine Rotationsbewegung mit dem entsprechenden Drehmoment ausgeführt. Gemessen wurden dabei die Kräfte die auf das Schienbein wirken. Es wurde unterschieden zwischen der Drehmomentspitze die wirkt und dem effektiven Drehmoment, das auf das Schienbein bei der Rotationsbewegung im Schuh wirkt. Abb. 5 zeigt die Rangfolge der getesteten Schuhe in Abhängigkeit der Testkombination und -parameter. Die Schuhe liegen zwischen 29,21 und 30,41 Nm (Kombination 1), 45,49 und 48 Nm (Kombination 2), 18,49 und 18,94 Nm (Kombination 3) sowie 40,55 und 44,66 Nm (Kombination 4). Es zeigt sich, dass bei Sohlenkonfiguration C unter verschiedenen Testbedingungen (5 von 8 Testungen) die höchsten Drehmomente auf das Schienbein wirken. Lediglich bei Kombination 3 (niedrigster Drehmoment für die Rotationsbewegung) fällt Sohlenkonfiguration C bei beiden Parametern ab. Bemerkenswert ist, dass Sohlenkonfiguration A bis auf eine Ausnahme (effektiver Drehmoment bei Kombination 4) immer die höchsten oder zweithöchsten Drehmomentwert bei beiden Parametern aufweist. Dies soll hervorgehoben werden, weil die Sohlenkonfiguration zu den einfachsten und ältesten gehört. Statistisch ergeben sich jedoch nur wenige Unterschiede. Schuh B weist bei Kombination 3 eine signifikant geringere Traktion als Schuh D beim effektiven Drehmoment auf.

Abb. 5 Sohlenkonfigurationen sortiert in absteigender Reihenfolge der Ergebnisse. „1“ für höchsten Drehmoment, „4“ für niedrigsten Drehmoment
Quelle: Nach Grund et al., 2010, S. 2788


Eine weitere Studie mit mechanischer Messung wurde im American Football durchgeführt. Die Maschine zur Messung nennt sich Pennfoot. Mit ihr wird eine Kraft auf einen Schuh gewirkt, der dann eine Rotationsbewegung um 45 Grad vollzieht. Gemessen wurde das Drehmoment, das benötigt wurde um den Schuh entsprechend zu drehen. Der Schuh wird dabei nur auf den Vorderfuß gestellt, sodass die Sohlenkonfiguration der Ferse keine Rolle spielt. „This position attempts to simulate an athlete running and performing athletic maneuvers as opposed to being in a “flat- footed” stance in which the entire foot is in contact with the playing surface and the weight is largely distributed toward the rear of the foot“ (Serensits et al., 2014, S. 1). Es wurden drei Körpergewichte durch die jeweilige Kraft vorher festgelegt. Zudem wurden verschiedene Untergründe getestet. Diese waren drei Kunstrasen verschiedener Generationen, sowie ein Naturrasen. Insgesamt wurden sieben verschiedene Sohlenkonfigurationen des Sportartikelherstellers Nike®, sowie ein Schuh der Firma Adidas® getestet (Abb.6). Somit wurden insgesamt 3x4x8 Testungen durchgeführt.

Abb. 6 Sohlenkonfgurationen
Quelle: Serensits et al, 2014, S. 2


Wie zu erwarten war, ist die Traktion abhängig vom simulierten Körpergewicht. Das bedeutet je höher das Körpergewicht simuliert durch die wirkende Kraft, desto höher die Traktion. Betrachtet man die unterschiedlichen Untergründe so ergibt sich ein nur kleiner Unterschied. Drei der vier Spielflächen unterschieden sich statistisch nicht voneinander (2 Kunstrasen und der Naturrasen). Ein Kunstrasen wies eine leicht niedrigere Traktion als die anderen auf (-3,8 Nm). Den größten Einfluss auf die Traktion hatte die Sohlenkonfiguration. Zwischen dem Schuh mit der höchsten Traktion und dem Schuh mit der niedrigsten Traktion liegt ein Unterschied von 15 Nm. Die Traktionsergebnisse der Schuhe zeigt Abb. 7. Die Traktion des getesteten Schuhwerks nimmt dabei von links nach rechts ab. Zudem gab es beim Schuh mit der höchsten Traktion keinen signifikanten Unterschied in Abhängigkeit vom Untergrund. Die Traktion war auf allen vier getesteten Untergründen die Höchste.

Abb. 7 Traktionswerte für jede Sohlenkonfiguration
Quelle: Nach Serensits et al, 2014, S. 3


Diese zweite Studie wurde am Penn State’s Center for Sports Surface Research durchgeführt. Das folgende Video gibt einen zusätzlichen Einblick in weitere Forschung im Bezug auf Sportuntergründe und beinhaltet auch die genannte Studie.

Dem mechanischen Verfahren steht der bereits erwähnte FTC gegenüber. Dabei werden nicht physikalische Größen mit einer Maschine getestet, sondern Zeiten von echten Athleten in einem vorgegebenen Parcours gestoppt. Die Idee dahinter beschreiben Hennig et al. (2010, S. 7) als sehr simpel: „If subjects do not have the confidence in the traction properties of their shoes they will run slower on a given parcours. To avoid slipping they will run more cautiously.“ Deshalb muss ein solcher FTC verschiedene Beschleunigungs-, Abbrems-, Abkapp- und Drehbewegungen beinhalten. Die Studie von Sterzing et al. (2009) beinhaltet zwei FTC. Der erste Parcours ist ein Slalomkurs (FTC I), der zweite ein Beschleunigungskurs (FTC II) (Abb. 8). Zusätzlich wurde das subjektive Empfinden der Sportler mit dem getragenen Schuh erfragt. Die Studie wurde über sechs Jahre von 52 Fußballern, die mindestens fünf Jahre Erfahrung in der Sportart und mit dem entsprechenden Schuhwerk haben, durchgeführt. Alle Spieler hatten die selbe Schuhgröße (UK 8). Das getestete Schuhwerk wurde in folgenden Aspekten unterschieden: 1) Stollentyp, 2) Stollentyp und feuchtes Wetter, 3) Stollengeometrie, 4) Stollengeometrie und fester Boden gegenüber winterlichem Wetter, 5) Stollenlänge, 6) Schuhgewicht, 7) Schuhkomfort, 8) Schuhmodell.

Abb. 8 FTC I und II
Quelle: Sterzing et al., 2009, S. 7


Abb. 9 Stollentypen (a) HG: Hard Ground, (b) FG: Firm Ground, (c ) SG: Soft Ground
Quelle: Sterzing et al., 2009, S. 8
Abb. 10 Stollengeometrie (a) Elliptische Stollengeometrie, (b) Kufenförmige Stollenform
Quelle: Sterzing et al., 2009, S. 9
Abb. 11 Stollenlänge (a) 100% Stollenlänge, (b) 50% Stollenlänge, (c ) 0% Stollenlänge
Quelle: Sterzing et al., 2009, S. 9

Es soll hier allerdings nur auf die Aspekte Stollentyp, Stollengeometrie und Stollenlänge eingegangen werden. Beim Stollentyp wurden drei normale Verkaufsmodelle des Sportartikelherstellers Puma® genutzt (Abb. 9). Hier hat sich beim Test auf Kunstrasen herausgestellt, dass der SG Schuh die langsamste Zeit sowohl beim FTC I als auch beim FTC II brachte. Der HG und der FG Schuh haben gleich gute Zeiten hervorgebracht, auch wenn die Teilnehmer den HG Schuh als schneller empfanden. Sterzing et al. (2009, S. 10) schlägt vor, dass ein Stollentyp zwischen HG und FG noch Verbesserungen für die Traktion auf Kunstrasen bringen könnte.

Für die Stollengeometrie wurden zwei Verkaufsmodelle des Sportartikelherstellers Nike® benutzt (Abb. 10). Es zeigte sich, dass im FTC II kein Unterschied in den Zeiten erkennbar war. Beim FTC I brachte die elliptische Stollenform langsamere Zeiten hervor, obwohl die Sportler dies subjektiv im Test nicht wahrgenommen haben.

Die Stollenlänge wurde mit Hilfe von einem Schuhmodell der Firma Nike® getestet. Dabei wurden die Stollen mit 100%, 50% und 0% Länge getestet (Abb. 11). Dabei wurden die Stollen von einem Orthopädie Schuhtechniker abgeschliffen. Wie zu erwarten, hat die Stollenlänge sowohl beim FTC I als auch beim FTC II Einfluss auf die gelaufenen Zeiten. Je kürzer die Stollen wurden, desto langsamer wurden die gelaufenen Zeiten bei beiden FTC. Dies wurde auch von den Sportlern so wahrgenommen.

verfasst von Ansgar Reimann


Stärken und Schwächen der Messverfahren

Die Untersuchungen mit dem Trak Tester von Grund und Senner (2010) untersuchen das Traktionsverhalten unter realitätsnahen, physiologischen Belastungen. Vorteil bei der Benutzung des Trak Testers sind die immer gleich bleibenden, simulierten, physiologischen Kräfte die auf den Schuh und somit auch den Boden wirken. Untersuchungsparameter sind der effektive Drehmoment und die Drehmomentspitze. Die Ergebnisse zeigen, dass Schuhe mit runden Stollen (A) und eine gemischte Sohle mit runden Stollen im Vorderfuß und kufenförmigen Stollen unter der Ferse (C) die besten Ergebnisse (vgl. Abb. 5), sprich den höchsten effektiven Drehmoment und die höchste Drehmomentspitze erzielten. In dieser Messung bleiben die Länge der Stollen und weitere physiologische Parameter wie bspw. das Körpergewicht jedoch unberücksichtigt.

Bei der Messung mit dem Pennfoot wird die Sohlenkonfiguration in Abhängigkeit vom Körpergewicht und der Beschaffenheit des Untergrundes untersucht. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Sohlenbeschaffenheit am Vorderfuß. Das Ergebnis, dass die Traktion abhängig vom Körpergewicht ist, ist wenig überraschend. Wenn man sich die einzelnen Sohlenkonfigurationen des Vorderfußes jedoch anschaut sind die Ergebnisse auf den ersten Blick weniger nachvollziehbar. Während die Schuhe 3 und 4 eine nahezu identische Anordnung der Stollen und Stollenform haben und sich in den Traktionswerten nur geringfügig unterscheiden, liegt der Wert von Schuh 2 deutlich hinter dem von den Schuhen 3 und 4. Auf den ersten Blick sind jedoch bis auf zwei zusätzliche Stollen in derselben Form keine offensichtlichen Unterschiede zu erkennen. Wie beim Messverfahren mit dem Trak Tester wird auch hier die Länge der einzelnen Stollen nicht berücksichtigt. Man könnte mutmaßen, dass eine Differenz in der Stollenlänge vorliegt und so versuchen die Unterschiede zu erklären.

Generell wird bei beiden mechanischen Testverfahren lediglich aufgezeigt, dass die Traktion mit der Sohlenkonfiguration zusammenhängt. Es gibt keinerlei Erklärungsversuche der einzelnen Eigenheiten der verschiedenen Sohlen. Welche Zusammenhänge genau zwischen der Traktion und den einzelnen Aspekten bestehen, die die Sohlenkonfiguration beeinflussen, bleibt im dunkeln. Somit lässt sich aus den beiden Studien keine allgemeine Aussage über die Auswirkungen der Modifikationsmöglichkeiten ableiten.

Wie im Kapitel Traktion bereits angemerkt müssen wir zwischen einer mechanisch nutzbaren Traktion des Materials und einer biomechanisch genutzten Traktion des Athleten unterscheiden (Müller, 2010, S. 49). Auch wenn bei den beiden Messapparaturen versucht wird, die vom Athleten ausgehenden Kräfte zu simulieren kann man die Ergebnisse nicht eins zu eins übertragen. Dazu sind die Bewegungen des Sportlers viel zu komplex. Die wirkenden Kräfte setzen sich aus vielen Faktoren wie z.B. Muskelkräfte und Gelenkwinkeln zusammen und stehen in Abhängigkeit zur Geschwindigkeit in der die Bewegung ausgeführt wird.

Beim FTC werden unterschiedlichste Beschleunigungs-, Abbrems-, Abkapp-, und Drehbewegungen durch Versuchspersonen simuliert. Die Schuhe werden unter unterschiedlichsten Aspekten untersucht. Es konnten signifikante Unterschiede (bis zu 26,34%) zwischen den einzelnen Sohlenkonfigurationen in Abhängigkeit von Untergrund und Wetter ermittelt werden, woraufhin Sterzing et al. (2009, S. 16) die Aussage treffen, dass die Wahl des Fußballschuhs auf verschiedenen Untergründen von essentieller Bedeutung für die Leistungsfähigkeit ist. Bei den Messungen mithilfe des FTC liegen die Vorteile darin, dass auch das subjektive Empfinden der Athleten evaluiert werden kann. Nachteile bei solchen Felduntersuchungen stellt der Hawthorne Effekt bei den Probanden dar. Dieser sollte bei der Auswertung der Testergebnisse berücksichtigt werden.

Im vergleich zu den beiden vorherigen Studien versuchen Sterzing et al. (2009) gezielter auf die unterschiedlichen Modifikationsmöglichkeiten der getesteten Schuhe einzugehen. Betrachtet man jedoch die Vielzahl an unterschiedlichen Sohlenkonfigurationen am Markt wird deutlich, wie schwer eine sinnvolle Klassifizierung vor allem von Mischtypen ist. Auch hier bleibt weitestgehend offen, warum sich die Sohlenkonfigurationen in dieser Art unterscheiden.

verfasst von Anna Bergisch


Auswertung der Hypothesen

Zu Beginn haben wir die Hypothesen aufgestellt, dass H1: die Sohlenkonfiguration des Fußballschuhs einen bedeutenden Einfluss auf die Traktionsverhältnisse auf verschiedenen Untergründen hat und H2: Je länger die Stollen des Fussballschuhs sind, umso höher ist die Traktion. Beide Hypothesen können bestätigt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die sich die Sohlenkonfiguration auf die Traktionsverhältnisse auf unterschiedlichen Untergründen auswirkt und Fußballschuhe mit längeren Stollen höhere Traktionswerte aufweisen. Hier stellt sich die Frage ob der Schuh, welcher die höchsten Traktionswerte erreicht hat, auch die beste Alternative darstellt und den Spielern empfohlen werden sollte. Laut Müller (2010, S. 133) besteht ein Zusammenhang zwischen der Fixierung des Fußballschuhs mit der Spielfläche und den wirkenden Kräften in den Gelenken der unteren Extremitäten. Demnach kann man alleine aus ethischen Gründen nicht sagen kann dass es sich bei Schuhen mit längeren Stollen um die bessere Wahl handelt, denn das Verletzungsrisiko aufgrund von zu hohen Kräften in den Gelenken kann auf den verschiedenen Untergründen immens erhöht sein. Vor allem auf Kunstrasen der dritten Generation sind zu hohe und exzessive Traktionsverhältnisse laut Müller (2010, S. 132) unvorteilhaft, während auf nassem Naturrasen hohe Traktionskräfte, verursacht durch Fußballschuhe mit langen Stollen, besonders geeignet sind.

verfasst von Anna Bergisch


Fazit / Eigener Standpunkt - Wo drückt der Schuh?

Die Qualität von Fußballschuhen und deren Sohlenkonfiguration zu bewerten stellt sich als sehr komplex dar und ist von vielen Faktoren abhängig. Vor allem das Wetter und die Beschaffenheit der Rasenoberfläche können starke Differenzen in der Wirkung zwischen den einzelnen Stollentypen hervorrufen (Henning, 2008, S.55). In keiner der von uns herangezogenen Studien wurde die Sohlenkonfiguration als Gesamtes untersucht. Jede der Studien bezieht sich auf einen, maximal zwei Aspekte. Dies macht die Überblickbarkeit relativ schwierig und erst eine kombinierte Betrachtung der unterschiedlichen Testverfahren ermöglicht uns eine Aussage über die Traktionsverhältnisse und eine mögliche Empfehlung welche Sohlenkonfiguration auf welchem Untergrund unter welchen Wetterbedingungen die beste Wahl wäre. Ziel bei weiteren Studien sollte es demnach sein, mit einem Schuh alle hier aufgeführten Testverfahren auf verschiedenen Untergründen zu durchlaufen um aussagekräftige Ergebnisse zu bekommen. Die mechanischen Verfahren stellen eine gute Basis da um die wirkenden Kräfte zu evaluieren, jedoch spielt das subjektive Empfinden des Spielers auch eine große Rolle und somit sind subjektive Testverfahren ein wichtiger Baustein in der Fußballschuhforschung (Müller, 2010, S. 132). Ein Fußballer muss während eines Spiels unterschiedlichste Bewegungen auch in hohen Geschwindigkeiten ausführen und Spieler sind in der Lage Traktionsverhältnisse sehr gut wahrzunehmen (Müller, 2010, S. 131). In der zweiten Studie wird die Abhängigkeit des Körpergewichts auf die Traktion untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass das Körpergewicht die Traktion erhöht. Hier könnte man in der Praxis anknüpfen und versuchen einen individuellen Schuh im Hinblick auf die Sohlenkonfiguration, speziell die Stollenlänge, zu entwickeln. Spezielle Tools von Sportartikelnherstellern wie bspw. NikeID von Nike ermöglichen die Optik des Schuhs nach den Wünschen des Kunden zu gestalten. Für Laufschuhe wird im Vergleich bereits seit vielen Jahren in Fachgeschäften eine Laufanalyse durchgeführt in der die Parameter Fußtyp, Rotationstellung der Füße, Fußaufsatz beim Laufen, statische Beinachse, Beweglichkeit im oberen Sprunggelenk und die Beinachse in der Dynamik erfasst werden. Anschließend werden dem Läufer mehrere in Frage kommende Modelle von unterschiedlichen Herstellern zur Auswahl angeboten. An dieser Stelle entsteht auf der einen Seite der Bedarf an die Fußballschuhforschung, zu evaluieren ob es sinnvoll ist, Schuhe zu entwickeln die unterstützend bei Fehlstellungen an den Füßen wirken, wenn ja dies dann auch umzusetzten. Auf der anderen Seite müssen Sportartikelhersteller einen Weg finden mehr auf die Bedürfnisse ihrer Kunden einzugehen und ein Verfahren entwickeln, das ermöglicht mit dem Spieler einen für ihn optimalen Schuh zu finden. Wie im obigen Text bereits erwähnt kann eine erhöhte Traktion auch das Verletzungsrisiko erhöhen. Das Wiki-Modul QFM04 Einfluss des Fussballschuhs auf Richtungswechsel hat im Forschungsstand informative Studien zu den Zusammenhängen von Verletzungsrisiken und Sohlenkonfigurationen aufgeführt. Diese können vertiefend zu unserem Wiki genutzt werden. Darüber hinaus wird von den bekannten Fussballschuhhersteller meist ein Schuhmodell in drei unterschiedlichen Preiskategorien eingeführt. Ein Topmodell, ein Modell im mittleren Preissegment und ein günstiges Modell. Hier wäre es aus Verbrauchersicht interessant zu erfahren, ob sich zwischen diesen Modellen die Unterschiede auf die Qualität der Materialien beschränken oder sich auch die möglichen Traktionswerte vom Topmodell zu den beiden anderen Modellen verändern.

verfasst von Anna Bergisch


Ausblick

Es wäre auf jeden Fall interessant zu wissen ob man aufgrund von unterschiedlichen Anforderungen an einem Spielertyp und seiner Position einen Schuh empfehlen kann. Ein Mittelfeldspieler läuft bekanntlich mehr als ein Innenverteidiger während eines Spiels und der Innenverteidiger befindet sich öfter in der Rückwärtsbewegung (mit dem Rücken zum eigenen Tor) als der Stürmer. Auch Studien ob sich die Sohlenkonfiguration auf die Schussstärke oder die Schusstechnik auswirken sind nicht vorhanden. Speziell die Sohlenkonfiguration befindet sich noch in den Anfängen der heutigen Forschung. Modellbasierte Analysen müssen in diesem Arbeitsbereich erst noch entwickelt werden, um quantifizierbare Daten zu erheben, die eine optimale Traktion, beispielsweise auf den individuellen Spielertyp, ermöglichen. Hierzu konnten bisher keine Parameter benannt werden, die einen siginifikanten Einfluss haben, wie die Beinlänge, Beingeometrie oder Körpergewicht. So wäre es interessant eine variable Stolle zu entwickeln, die je nach Wetterlage die optimale Traktion ermöglicht. Ebenso hätte die Steifigkeit einer Stolle, unabhängig von der Form, einen erheblichen Einfluss auf das Bewegungsmuster. Die Forschung bezog sich bisher eher auf die materiellen Eigenschaften und Funktionen, legte aber wenig Fokus auf das Muskel-Skelett-System. Hier könnte ein Ansatz liegen, um mittels Muskelparameter ein adaptatives Schuhwerk zu implementieren. Daher bleibt das Ziel in der Zukunft, valide zu bestimmen welche Parameter die Leistungseigenschaften (Sprinten, Abbremsen, Richtung wechseln) positiv beeinflussen können. Ein weiterer wichtiger Punkt für die Zukunft bleibt die Entwicklung des Untergrundes zu beobachten. Werden sich auch heutzutage schon vorhandene Mischformen aus Natur- und Kunstrasen etablieren oder wird man vollständig zum Kunstrasen übergehen? Welche Auswirkungen hat dies auf die Entwicklung der Sohlenkonfiguration?


verfasst von Anna Bergisch & Dennis Dahms


Fragen

  1. Welche Parameter spielen bei der Bewertung von Traktion eine Rolle?
  2. Welche zwei Formen von Traktion müssen wir unterscheiden?


Literatur

Broich, H., Brauch, S., & Mester, J. (2008). Evaluierung der Laufdistanzen in unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereichen im Profifußball.

Cook, S. D., Kester, M. A., & Brunet, M. E. (1985). Shock absorption characteristics of running shoes. The American journal of sports medicine, 13(4), 248-253.

Deutscher Olympischer Sportbund. (2013). DOSB/Bestandserhebung 2013. Zugriff am 14.04.2014 unter http://www.dosb.de/fileadmin/sharepoint/Materialien%20%7B82A97D74-2687-4A29-9C16-4232BAC7DC73%7D/Bestandserhebung_2013.pdf

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Hennig, E. M. (2008). Biomechanical evaluation of running and soccer shoes: methodology and testing procedures. In ISBS-Conference Proceedings Archive (Vol. 1, No. 1).

Hennig, E. M., & Sterzing, T. (2010). The influence of soccer shoe design on playing performance: a series of biomechanical studies. Footwear Science, 2(1), 3-11.

Morrison, R. (2005). Functional Grading von Laufschuhen-Zusammenhänge von Anthropometrie und Abrollverhalten, sowie Vorfußflexibilität am Laufschuh (Doctoral dissertation).

Müller, C. (2010). Einfluss von Traktion auf das Bewegungsverhalten im Fußball: Interaktion zwischen Sohlenkonfigurationen von Fußballschuhen und Kunstrasen der dritten Generation (Doctoral dissertation, Chemnitz, Techn. Univ., Diss., 2010).

Serensits, T.J. & McNitt, A.S. (2014). Comparison of Rotational Traction of Athletic Footwear on Varying Playing Surfaces. Zugriff am 20.06.2015 unter http://www.fieldturf.com/media/W1siZiIsIjIwMTMvMDQvMTEvMTMvNTcvMjQvNTg2L1Blbm5fU3RhdGVfVHVyZl9UcmFjdGlvbl9TdHVkeV9SZXNlYXJjaC5wZGYiXV0/Penn%20State%20Turf%20Traction%20Study%20Research.pdf

Siegle, M., Geisel, M., & Lames, M. (2012). Zur Aussagekraft von positions-und geschwindigkeitsdaten im Fußball. Deutsche Zeitschrift fur Sportmedizin, 63(9), 278.

Sterzing, T., & Brauner, T. (2010). Untersuchungsverfahren in der Sport-und Fußballschuhforschung. Orthopädieschuhtechnik, 6, 43-49.

Sterzing, T., Müller, C., Hennig, E., Milani, T. (2009). Actual and perceived running performance in soccer shoes: A series of eight studies. Footwear Science. 1(1). 5-17.

Abbildungsverzeichnis

Abb. 1: Eigene Darstellung

Abb. 2: Müller, C. (2010). Einfluss von Traktion auf das Bewegungsverhalten im Fußball: Interaktion zwischen Sohlenkonfigurationen von Fußballschuhen und Kunstrasen der dritten Generation (Doctoral dissertation, Chemnitz, Techn. Univ., Diss., 2010), S. 30

Abb. 3: Grund, T. & Senner, V. (2010). Traction behavior of soccer shoe stud designs under different game-relevant loading conditions. Zugriff am 20.06.2015 unter http://ac.els-cdn.com/S1877705810003206/1-s2.0-S1877705810003206-main.pdf?_tid=966141f8-1ca7-11e5-8336-00000aacb360&acdnat=1435394361_310fefb7d0bf023f24df9e6b660733ee , S. 2785

Abb. 4: Grund, T. & Senner, V. (2010). Traction behavior of soccer shoe stud designs under different game-relevant loading conditions. Zugriff am 20.06.2015 unter http://ac.els-cdn.com/S1877705810003206/1-s2.0-S1877705810003206-main.pdf?_tid=966141f8-1ca7-11e5-8336-00000aacb360&acdnat=1435394361_310fefb7d0bf023f24df9e6b660733ee , S. 2785

Abb. 5: Eigene Darstellung nach Grund, T. & Senner, V. (2010). Traction behavior of soccer shoe stud designs under different game-relevant loading conditions. Zugriff am 20.06.2015 unter http://ac.els-cdn.com/S1877705810003206/1-s2.0-S1877705810003206-main.pdf?_tid=966141f8-1ca7-11e5-8336-00000aacb360&acdnat=1435394361_310fefb7d0bf023f24df9e6b660733ee , S. 2788

Abb. 6: Serensits, T.J. & McNitt, A.S. (2014). Comparison of Rotational Traction of Athletic Footwear on Varying Playing Surfaces. Zugriff am 20.06.2015 unter http://www.fieldturf.com/media/W1siZiIsIjIwMTMvMDQvMTEvMTMvNTcvMjQvNTg2L1Blbm5fU3RhdGVfVHVyZl9UcmFjdGlvbl9TdHVkeV9SZXNlYXJjaC5wZGYiXV0/Penn%20State%20Turf%20Traction%20Study%20Research.pdf , S. 2

Abb. 7: Eigene Darstellung nach Serensits, T.J. & McNitt, A.S. (2014). Comparison of Rotational Traction of Athletic Footwear on Varying Playing Surfaces. Zugriff am 20.06.2015 unter http://www.fieldturf.com/media/W1siZiIsIjIwMTMvMDQvMTEvMTMvNTcvMjQvNTg2L1Blbm5fU3RhdGVfVHVyZl9UcmFjdGlvbl9TdHVkeV9SZXNlYXJjaC5wZGYiXV0/Penn%20State%20Turf%20Traction%20Study%20Research.pdf , S.3

Abb. 8: Sterzing, T., Müller, C., Hennig, E., Milani, T. (2009). Actual and perceived running performance in soccer shoes: A series of eight studies. Footwear Science. 1(1), S. 7

Abb. 9: Sterzing, T., Müller, C., Hennig, E., Milani, T. (2009). Actual and perceived running performance in soccer shoes: A series of eight studies. Footwear Science. 1(1), S. 8

Abb. 10: Sterzing, T., Müller, C., Hennig, E., Milani, T. (2009). Actual and perceived running performance in soccer shoes: A series of eight studies. Footwear Science. 1(1), S. 9

Abb. 11: Sterzing, T., Müller, C., Hennig, E., Milani, T. (2009). Actual and perceived running performance in soccer shoes: A series of eight studies. Footwear Science. 1(1), S. 9


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Kategorie Anna Bergisch Ansgar Reimann Dennis Dahms Anmerkungen
Inhalt (max. 10) 09 Pkt 09 Pkt 09 Pkt gute Darstellung der Studien, Verlinkungen, gute Methodenkritik
Form (max. 5) 04 Pkt 04 Pkt 04 Pkt Anordnung von Text und Abbildungen teilweise unruhig
Bonus (max. 2) 0 Pkt 0 Pkt 0 Pkt -
Summe 13 Pkt 13 Pkt 13 Pkt 36 Pkt
Einzelbewertung 13/15=87% 13/15=87% 13/15=87% 36/45 = 87%


biomechanik/aktuelle_themen/projekte_ss15/fussballschuh.txt · Zuletzt geändert: 24.09.2015 09:47 von Christian Schumacher
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