WP1209 Wurf


Projekt Wurf WP1209 - Wurf
Namen Florian Repp, Nico Merx, Alexander Weber
Veranstaltung PS Grundlagen der Biomechanik
Semester SoSe 2012
Voraussetzung Grundlagen der Veranstaltung PS Biomechanik
Bearbeitungsdauer 45 Minuten
Zitationsrichtlinien nicht vollständig

Einleitung

Dieses Wiki soll einen Einblick über den Wurf im Sport geben, da der Wurf eine sehr wichtige Rolle in vielen Sportarten spielt. Er wird häufig als Pass zum Mitspieler oder sogar als eigene Disziplin ausgeführt. Schon vor über 2500 Jahren wurden in der Antike Speere und Scheiben geworfen, die unseren heutigen Sportgeräten nicht unähnlich waren. So veränderte sich beim Speerwurf aus Sicherheitsgründen nur die Norm für die Beschaffenheit des Speers (Verlagerung des Schwerpunktes), so dass dieser weniger flach flog. Hingegen zu den Wurfdisziplinen ist der Pass in vielen Mannschaftssportarten ein häufig genutztes Mittel zum Überwinden einer Fläche innerhalb des Spielfeldes.

Hinweis: Im WS13/14 wurde noch ein spezielles Wiki zum Thema Speerwurf erstellt.

Allgemeine biomechanische Grundlagen


Die meisten Würfe greifen auf die gleichen biomechanischen Prinzipien zurück. Jedoch hat jeder Wurf in verschiedenen Disziplinen eine leicht spezialisierte Ausführung und ein eigenes Ziel.

Grundlegend haben die Würfe ausgehend von der Wurfauslage bis zum eigentlichen Abwurf eine identische Struktur. Zuerst wird die Muskulatur in eine Vorspannung gebracht, damit ein gestaffelter Einsatz der Muskeln von den Beinen durch das Körperzentrum bis hin zur Wurfarmmuskulatur geschaffen werden kann. Bei jedem Wurf wird auch ein Bein (Stemmbein) gegen den Widerstand des anderen gestreckt. Die Vorspannung im Bereich des Rumpfes wird durch die Drehung der Hüfte und das Einhalten der Schulterposition des Wurfarms verstärkt. Durch diese erhöhte Spannung ist es für die Muskeln einfacher eine erhöhte Beschleunigungsarbeit zu leisten. Diesen Prozess nennt man Koordination von Teilimpulsen. Auch ist bei jedem Wurf ein Wurfblock vorhanden. Dieser arbeitet als Widerlager, an welchem sich die gesamte Bewegung auflösen kann, ohne dass der Körper aus dem Gleichgewicht gerät. Ohne dieses Widerlager könnte der Körper auch nur einen Bruchteil der erzeugten Energie auf das Wurfobjekt übertragen.


Folgende biomechanische Prinzipien (nach Hochmuth) sind für Würfe von hoher Bedeutung:

Eine weitere Lernplattform für die biomechanischen Prinzipien ist hier zu finden


Bei allen Würfen entsteht eine kinematische Kette, die den Kraftimpuls vom Boden bis hin zum Wurfgerät weitergibt. Im Allgemeinen verläuft die kinematische Kette wie folgt:
Füße → Beine → Rumpf → Oberkörper → Arme → Wurfgerät


Schlagwurf


Der einfachste, aber dennoch sehr effektive Wurf ist wohl der „Schlagwurf“. Schon im Kindesalter wird man mit ihm, z.B. bei den Bundesjugendspielen, konfrontiert. Er besteht aus einem etwa faustgroßen Ball, der aus dem Stand oder mit Anlauf und mit nur einer Hand geworfen wird.

Zur besseren Veranschaulichung erst mal ein Video:

Das Video zeigt einen Mann, der einen 200g Schlagball aus einem Stemmschritt heraus wirft. In Slow Motion kann man sehr gut die einzelnen Phasen des Wurfs und ihre Funktionen erkennen. Diese werde ich jetzt nochmal genau erläutern.

Die Vorbereitungsphase (Abb.1) beginnt mit einer leichten Schrägstellung des Körpers zum Abwurfpunkt. Wie beim Speerwurf sind die Beine durch den Impulsschritt überkreuzt. Durch das seitliche Stehen verlängert sich der Beschleunigungsweg und der Ball wird in eine optimale Ausgangsposition für den Wurf gebracht. Der Schwungarm befindet sich in Wurfrichtung vor dem Körper.

Schlagwurf Vorbereitungsphase Abb.1: Vorbereitungsphase

Nun beginnt die eigentliche Wurfbewegung. Der Impulsschritt überträgt die Kräfte, die der Sportler auf den Boden ausübt, über die Beine in den Rumpf. Dieser befindet sich jetzt in einer leichten Rücklage und es entsteht eine Bogenspannung. Der Wurfarm befindet sich immer noch ausgestreckt hinter dem Körper, durch die Rücklage aber etwas tiefer, der Schwungarm im Gegensatz etwas höher. Jetzt leitet der Sportler den Stemmschritt (Abb.2) mit dem linken Bein (Rechtshänder) ein, indem er einen großen Schritt nach vorn macht. Das rechte Bein drückt sich vom Boden nach vorn ab und beschleunigt den gesamten Körper in Wurfrichtung.

Schlagwurf Stemmschritt Abb.2: Stemmschritt

Die kinematische Kette wird nun durch das Eindrehen der Schulter und des gesamten Oberkörpers verlängert. Der Schwungarm beschleunigt über die Schulter den Wurfarm, welcher jetzt wie eine Peitsche am Kopf vorbei nach vorn schnellt. Die Wurfbewegung wird optimal in einem steigenden Winkel von 45° nach oben ausgeführt. Am Höchsten Punkt gibt der Sportler den Ball frei (Abb.3) und dreht sich weiter gegen den Uhrzeigersinn nach links, um die Wurfbewegung abzufedern und das Verletzungsrisiko zu vermindern.

Schlagwurf Wurf Abb.3: Wurf

Nachdem der Ball die Hand verlassen hat gilt für ihn, wie eigentlich für alle Würfe, die Gesetzmäßigkeiten des Schrägen Wurfs.

Die Wurfweite setzt sich aus:

  • der Abwurfgeschwindigkeit [v0]
  • dem Abwurfwinkel [α0]
  • der Abwurfhöhe [h0]
  • und der Erdbeschleunigung [g] zusammen


Die Formel zum Errechnen der Wurfweite lautet:

Formel für die Wurfweite


Hier ein Beispiel:

Gehen wir davon aus, dass der Sportler den Ball in einer Höhe von 1,80 m in einem Winkel von 45° und einer Abwurfgeschwindigkeit von 25 m/s abwirft, dann ergibt sich mit der Erdanziehungskraft (9,81 m/s²) und ohne Luftwiderstand bzw. Reibung die Formel:

[v0] = 25 m/s
0] = 45°
[h0] = 1,80 m
[g] = 9,81 m/s²

 Formel für die Wurfweite mit den oben genannten Werten

Daraus ergibt sich die Wurfweite W = 65,46 m


Speerwurf



Einleitung

Der folgende Abschnitt behandelt den Speerwurf. Im Vergleich zu den Ballsportarten hat der Speerwurf immer den gleichen Wurfablauf und ist nicht situationsabhängig. Das einzige Ziel besteht darin, den Speer möglichst weit zu werfen und nicht, wie zum Beispiel im Handball einen möglichst genauen Torabschluss oder Pass zu spielen. Der Speer ist eine der ältesten bekannten Jagdwaffen der Menschheit. Bereits in der Antike zählte der Speerwurf zu den auserwählten Sportdisziplinen der Olympischen Spiele. In die Olympischen Spiele der Neuzeit wurde er erstmals im Jahr 1906 als Freistil-Speerwerfen integriert. Da die Würfe eine kritische Weite erreichten, wurde 1986 die Vorgabe bezüglich der Bauweise der Speere verändert. Trotzdem liegt der neuste Weltrekord der Männer von Jan Železný bei 98,48 m, was schon wieder gefährlich nahe an der alten Bestmarke des deutschen Weltrekordhalters Uwe Hohn von 104,80 m liegt. Bei den Frauen war der alte Welterekord von Petra Felke-Meier bei 80,00 m und der neue liegt bei 72,28 m von Barbora Špotáková.

Hinweis: Im WS13/14 wurde noch ein spezielles Wiki zum Thema Speerwurf erstellt.


Biomechanische Bewegungsanalyse

Quelle: http://www.dshs-koeln.de/imb/Individualsport/content/e40/e10480/e10515/e10528/e11639/SkriptSpeerwerfen_ger.pdf

Der Athlet hält den Speer in seinem gestreckten Arm über der Wurfschulter auf Kopfhöhe oder darüber. Er beginnt nun einen rhythmischen Steigerungslauf von ca. 6 – 12 Schritten. Die Speerspitze sollte leicht nach unten zeigen. Das Ziel des Anlaufes ist es, eine gewisse Vorgeschwindigkeit sowohl für den Speer als auch für den Athleten zu entwickeln.

Aus dem Anlauf heraus geht der Athlet in die Speerrücknahme über, indem er den Arm nach hinten ausstreckt. Nun beginnt der sogenannte Fünf-Schritt Rhythmus.

Quelle: http://www.dshs-koeln.de/imb/Individualsport/content/e40/e10480/e10515/e10528/e11639/SkriptSpeerwerfen_ger.pdf


1. Schritt

Der erste Schritt dient der Vorbereitung des flachen Abdruckes nach vorn. Dies wird durch einen kurzen Bodenkontakt umgesetzt, wobei der Oberkörper unverändert bleibt.


2. Schritt

In diesem Schritt wird schon die endgültige Speer-Rumpfposition erreicht. Diese erhält man, indem man die Wurfarmschulter um 90° nach hinten dreht und den Wurfarm nach hinten führt und fast streckt. Die Speerspitze sollte auf der Höhe des Auges sein und der Rumpf in leichter Rücklage.


3. Schritt

Dies ist ein flacher verlängerter Schritt, mit dem sich der Athlet in die endgültige Wurfausgangslage bringt. Die Speer-Rumpfposition wird beibehalten und die Schulter und Hüfte gedreht. Der Wurfarm wird bei deutlicher Rücklage nach hinten oben gestreckt. Hierbei sollten die Speer-, Hüft- und Schulterachsen ziemlich parallel sein. Der rechte Fuß sollte mit nach außen zeigenden Fußspitzen aktiv und flach aufsetzen. Durch den doppelten Beinwechsel überholt das linke Bein das rechte.


4. Schritt

Durch das Setzen des Stemmbeines wird die abschließende Wurfposition erreicht. Das gesamte Körpergewicht ist auf das rechte, gebeugte Bein verlagert. Der rechte Fuß ist auf den Vorfuß verlagert, die Fußspitzen sind nach außen gedreht. Der Wurfarm ist über die Schulterachse fast gestreckt nach hinten angehoben. Die Speer, Hüft- und Schulterachsen sind immer noch weitestgehend parallel. Der freie Arm zeigt locker in Wurfrichtung.

Die Speerspitze sollte auf der Höhe der Stirn sein und schräg nach oben zeigen. Das linke Bein liegt mit der linken Rumpfseite auf einer Linie.


Abwurf

Um eine größere Kraft zu erzeugen, führt man eine maximale Wurfverzögerung durch. In Kombination mit der Dreh-/Streckbewegung erzeugt diese eine sehr hohe Vordehnung im Bereich der Arm-, Schulter- und Brustmuskulatur. Durch das Drehen des rechten Fußes nach Aufsetzen des Stemmbeines wird die Wurfverzögerung eingeleitet und durch eine komplette Streckung des rechten Beines begleitet. Die Dehnung entsteht letztendlich durch die bewusste Zurückhaltung des Speeres. Nun wird die aufgebaute Bogenspannung aufgelöst und die Wurfbewegung explosiv fortgeführt. Der Ellbogen wird nach vorn gezogen, der Rumpf geht vorwärts und der Oberkörper nach vorn oben. Nun streckt sich der Ellbogen explosiv und die linke Seite wird durch das enge Anlegen des Gegenarmes am Körper blockiert. Der rechte Fuß hat über den kompletten Abwurf Kontakt mit dem Boden. Der Abwurfwinkel sollte etwas unter 45° sein.

Quelle: http://www.businesszehnkampf.at/wp-content/uploads/2011/12/BZK-Speerwurf-Foto.jpg


5. Schritt

Der letzte Schritt dient zum Abfangen des Körpers. Da die meisten Speerwerfer eine große Kraft in ihren Wurf stecken, ist dieser Schritt besonders kritisch. Keinesfalls darf die Abwurflinie berührt oder überschritten werden, sonst ist der Wurf ungültig.


Impulsübertragung

Quelle: http://www.sportunterricht.de/lksport/speimpuls.html

Die Impulsübertragung spielt generell im Sport eine große Rolle. Beim Speerwurf kann man sehr gut sehen, wie die Impulse durch das Abstoppen der beteiligten Körperteile weitergeleitet werden und schlussendlich voll in das Sportgerät übergehen. Eingeleitet wird die Impulsübertragung durch das Aufsetzten des Stemmbeines. Durch das abrupte Abstoppen des Beines und der Hüfte verringert sich deren Impuls deutlich. Da dieser aber nicht verloren geht, wird er zunächst in den Oberkörper übertragen. Da dieser dann aber auch abstoppt wird gelangt annähernd der gesamte Impuls in den Arm und letztendlich in den Speer.


Football-Wurf


Einleitung

In dem folgenden Abschnitt befassen wir uns mit dem Standardwurf beim American Football und was ihn im Vergleich zu anderen Würfen so besonders macht.

Dazu erst mal ein Beispiel:

Zum Ersten ist der Wurf beim American Football eher ein Pass, da er von einem Mitspieler gefangen werden soll. Ein weiterer Unterschied, der auf der Hand liegt ist der „Ball“. Durch die besondere Ei-Form verändert sich auch die Technik beim Werfen, da der Football in eine Rotation um die Längsachse gebracht werden muss. Diese Rotation hat zur Folge, dass der Ball eine sehr stabile und präzise Flugbahn erhält ohne zu „eiern“, doch dazu später mehr.


Biomechanische Bewegungsanalyse

Der Griff

Da das Wurfobjekt nicht rund ist, unterscheidet sich der Griff auch zu anderen Bällen. Einen normalen Ball (z.B. Handball) greift man in der Regel mit der gesamten Hand auf einer Hälfte der Kugel. Beim Football ist das anders. Im Idealfall ist der Daumen auf der einen Seite des Balles und die anderen Finger befinden sich auf der gegenüberliegenden Seite. Auf dieser befindet sich ebenfalls die dicke Naht, welche auch eine große Rolle spielt, da sie dem Werfer den nötigen Grip verleiht. Zwei Finger sollten auf der Naht liegen. Die anderen beiden sind zum hinteren Ende des Balles versetzt.

Hier ein bildliches Beispiel:

 Beispiel des Griffs am Ball

Quelle: http://t1.ftcdn.net/jpg/00/34/93/26/400_F_34932683_0CY58GDmPcn1ly7yhfBw9GUVstyKY8EO.jpg

Dieser Griff ermöglicht das perfekte Handling beim Wurf.


Der Stand

Bei einem richtigen Football-Wurf kommt es auch auf den Stand an. Dieser sollte sehr fest bzw. stabil sein. Das heißt die Füße stehen etwas weiter als schulterbreit auseinander. Der gesamte Körper steht parallel zur Wurfrichtung ausgerichtet. Dadurch hat der Körper Stabilität und einen Fixpunkt. Daraus folgt, dass sich der Oberkörper um die Hüfte drehen kann, ohne aus dem Gleichgewicht zu kommen, was einen festeren Wurf ermöglicht.


Der Wurf

Wir verlassen die Ausgangsposition, in der der Ball in beiden Händen vor der Brust gehalten wird.


1. Das Ausholen

Wie beim normalen Schlagwurf wird der Ball einhändig hinter den Kopf geführt, sodass der Oberarm auf Schulterhöhe ist und sich der Ball etwa in Höhe des Kopfes befindet. Dabei ist der Unterarm um ca. 90° noch oben gebeugt. Der andere Arm wird als Schwungarm eingesetzt. Dieser hilft den Oberkörper in Rotation zu versetzten und wir beim Ausholen in die Richtung des Ziels gehalten.


2. Der Wurf

Die eigentlich Wurfbewegung ähnelt auch sehr der des Schlagwurfs. Als erstes dreht sich der Oberkörper so, dass der Wurfarm noch vorn schnellt. Dazu wird wie bereits erwähnt der Schwungarm eingesetzt, um den Effekt zu verstärken. Wenn sich die Schulter auf der Wurfarmseite etwas vor der anderen befindet, wird der Oberarm nachgezogen. Bis zu diesem Punkt bleibt der nahezu rechte Winkel im Arm stabil, wenn er überschritten wurde klappt der Unterarm in einer fließenden Bewegung weiter nach vorn in die Streckung. Zuletzt kommt das für den erfolgreichen und präzisen Wurf Entscheidende: Das Handgelenk. Es wird im letzten Moment bevor der Ball losgelassen wird blitzartig nach innen gedreht (Handfläche zeigt vom Körper weg). Dies hat zur Folge, dass der Ball eine extrem schnelle Rotation um die eigene Längsachse bekommt.


3. Die Flugphase des Balls

Sobald der Ball die Hand verlässt beginnt die Flugphase. In dieser rotiert der Ball (bei Profis) mit ca. 600 Umdrehungen in der Minute. Der Effekt dieser Rotation ist die Stabilisierung der Flugbahn des Balls. Da ein Football im Vergleich zu anderen Bällen keine Kugel ist, verhält sich die Gewichtsverteilung im Ball auch anders. Nur durch eine saubere Drehung um die Längsachse fliegt der Football die gewollte Flugbahn.

Wenn er sich also nicht um die Längsachse, sondern um die Querachse dreht, fliegt er instabil und dadurch unpräzise bzw. kann es auch dazu kommen, dass der Ball eine ungewollte Kurve fliegt. Dieses Phänomen kommt durch die ungleichmäßige Luftverdrängung und den dadurch sehr hohen, ungleichmäßigen Luftwiderstand zustande. Wenn der Ball allerdings optimal fliegt, ist er durch seine Form sehr windschlüpfrig und hat kaum Luftwiderstand. Hinzu kommt beim perfekten Football-Wurf, dass die „Nase“ (Front) des Balles leicht nach oben geneigt ist und unter dem Ball ein kleines Luftpolster erzeugt wird, welches die Flugphase verlängern kann.

Zum Abschluss ein Video, welches sehr gut die Flugeigenschaften des Footballs erklärt:


Zusammenfassung


Die verschiedenen Wurftechniken gleichen sich in den grundlegenden Bewegungen, weisen aber auch große Unterschiede auf. Diese sind durch die verschiedenen Ausgangssituationen (Mannschaftssportart, Einzelwettkampf) bzw. Ziele (Wurfweite, genauer Pass) eines Wurfs zu begründen. Zum Beispiel steht der Quarterback beim American Football unter starkem Zeitdruck, da er jeden Moment von einem Gegner angegriffen werden kann und er sich deshalb schnell entscheiden muss zu welchem Mitspieler er den Pass spielt. Der Speerwerfer hingegen hat ein Zeitfenster in dem er werfen muss, aber theoretisch kann er sich bei der Wurfausführung so viel Zeit lassen wie er will.

Der zweite große Unterschied ist die Beschaffenheit der unterschiedlichen Wurfgeräte. Diese erfordern jeweils eine spezielle Wurftechnik, trotz gleicher Grundtechnik. So ist es egal, wie sich ein runder Ball im Flug dreht, jedoch ist die Rotationsrichtung beim Football für eine stabile Flugbahn sehr wichtig.


Fragen zur Wiederholung


1. Welche Faktoren (Biomechanische Kenngrößen) sind für die Wurfweite eines Wurfs wichtig?

2. Gibt es eine Wurftechnik, die sportartübergreifend identisch oder ideal ist?

3. Warum wurden die Eigenschaften des Wettkampfspeers geändert?

4. Benenne Gemeinsamkeiten und Unterschiede der drei beschriebenen Würfe!


Kennzeichnung der Beiträge der Autoren


  • Florian Repp: Schlagwurf
  • Nico Merx: Speerwurf
  • Alexander Weber: Football-Wurf
  • Alle: Einleitung, allgemeine biomechanische Grundlagen, Zusammenfassung, Fragen


Literatur

Bewertung des Wiki-Moduls

Kategorie Merx Repp Weber Anmerkungen
Inhalt (max. 10) 8 Pkt 8 Pkt 8 Pkt Inhalte besser fokussieren und einordnen
Form (max. 5) 4 Pkt 4 Pkt 4 Pkt
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biomechanik/projekte/ss2012/wurf.txt · Zuletzt geändert: 29.11.2014 14:40 von Andre Seyfarth
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