WP1407 Kippbewegungen

Modul-Icon WP1407 - Kippbewegungen
Veranstaltung PS Biomechanik
Autor Connor Sachs
Bearbeitungsdauer 40 min
Präsentationstermin
Zuletzt geändert 26.2.2015


Einleitung

Im Folgendem Wiki-Projekt behandeln wir die Strukturgruppe der Kippbewegungen aus dem Turnen. Dazu haben wir exemplarisch zwei Kippbewegungen ausgewählt. Zum einem wird die Langhangkippe näher betrachtet und zum anderen wird die Oberarmkippe am Barren analysiert. Dabei folgt zunächst eine Bewegungsbeschreibung und danach eine biomechanische Analyse der einzelnen Elemente. Anschließend erfolgt noch ein Vergleich der beiden Elemente. Da sie beide der Strukturgruppe der Kippbewegungen angehören, weißen sie gewisse Gemeinsamkeiten auf (sowohl Bewegungsausführung als auch Biomechanik). Allerdings unterscheiden sie sich auch in einigen Aspekten. Der Vergleich dieser beiden Elemente soll exemplarisch zeigen, welchen bewegungstechnischen und biomechanischen Anforderungen ein Element genügen muss, damit es in die Strukturgruppe der Kippbewegungen eingeordnet werden kann. Allerdings soll diese Beispiel auch verdeutlichen, dass unterschiedliche Kippbewegungen, vor allem in der Sportpraxis, differenziert betrachtet werden müssen. Kennzeichnend für alle Kippbewegungen ist nach Gerling (2008, S.184f), eine Rotation in vertikaler Ebene um feste bzw. annähernd feste Drehachsen, wobei der Körper aus einer tieferen Ausgangslage in eine höhere Endposition gelangt. Weiter kommt es zu einer schnellkräftigen Streckung der Hüfte bei gleichzeitiger Stemmarbeit der Arme. Dieses Wiki-Projekt soll auch ein gewisses, unserer Meinung nach für den sportpraktischen Vollzug notwendiges, biomechanische Verständnis der beiden Elemente öffnen. Um die biomechanischen Erläuterungen besser verstehen zu können, ist es sinnvoll sich die Mechanischen Grundlagen der Module Translation, Rotation, Kraftstoß & Impuls und Arbeit & Energie anzueignen.



Kippe vorlings vorwärts



Bewegungsbeschreibung

Das obige Video liefert erste Impressionen und Erklärungen der Langhangkippe am Reck. Nachfolgende Abbildung liefert eine detaillierte Übersicht, der einzelne Komponenten der Schwebekippe (im Vergleich mit der Langhangkippe erfolgt die Schwebekippe an einer niedrigeren Stange, wodurch die Vorschwungphase partikulär anders ist) mit dazu passender Bewegungsbeschreibung.

Abb. 1 Schwebekippe (Gerling, 2008, S. 192)

Da sich je nach Art der Kippe am Reck die Vorschwungphase unterscheidet (Schwebekippe vs Langhangkippe), beginnt die Bewegungsbeschreibung erst ab Bild 6 (dort beginnt auch erst die eigentliche Kippbewegung). Nach Gerling (2008, S. 192ff) teilt sich die Bewegung in die Folgenden Phasen ein:

  1. Schnelles Winkeln in der Hüfte zum Anristen der Füße an die Stange.
  2. Beginn der Hüftstreckung, durch Schubbewegung nach schräg oben vorne. Gleichzeitig verkleinerung des Arm-Rumpf-Winkels durch Zug- und Druckbewegungen der Arme.
  3. Rückhochpendeln des Körperschwerpunktes mit zielgerichteter annäherung an die Drehachse. Die gestreckten Arme drücken/stemmen den Körperschwerpunkt weiter an die Stange.
  4. Ganzkörperrotation vorwärts mit Abschwingen der Beine und Hochschwingen des Oberkörpers mit vorbringen des Schultergürtels und vordrehen der Hände zur Stützaufnahme.
  5. Nachstrecken der Hüfte zum aufrechten Stütz vorlings.



Biomechanik

Abb. 2 Biomechanik der Langhangkippe (Knirsch & Minnich, 1996, S. 184)

Wie in der obigen Abbildung unter Punkt 3 zu erkennen, ist der Kippschwung eine vorwärts gerichtete Teilrotation des Körpers um eine feste oder annähernd feste Drehachse und die Körperbreitenachse, wobei der rotatorische Abschnitt in der Hauptfunktionsphase in einen leichten translatorischen Abschnitt übergeht und der KSP dadurch von einer niederen in eine höhere Position gebracht wird (Knirsch & Minnich, 1996, S. 184). Dies ist in den Phasen 5-7 dargestellt. Dies ist ein wesentliches Merkmal von Kippbewegungen. Weiter ist der Abbildung zu entnehmen, dass der Körper im höchsten Punkt vor dem Pendelabschwung die größte Lageenergie hat. Während des Pendelabschwungs erhöht sich die Pendelgeschwindigkeit durch den Radiusabstand des KSP zur Drehachse und die Wirkung der Schwerkraft (Knirsch & Minnich, 1996, S. 184). Dadurch ist bei passieren der Senkrechten unter der Drehachse die gesamte Lageenergie in Bewegungsenergie umgewandelt. Beim Aufwärtspendeln wird der KSP durch die Hüftstreckung an die Drehachse angenähert, d. h. der Radiusabstand im Aufschwung wird verkleinert (Knirsch & Minnich, 1996, S. 184). Dies zeigen die Phasen 5 und 6. Ein weiteres Kennzeichen welches charakteristisch für die Strukturgruppe der Kippen ist. Mit Blockieren der Hüftstreckung beginnt der Übergang in den kurzzeitigen translatorischen Abschnitt (Knirsch & Minnich, 1996, S. 184. Dadurch wird (wie schon in der Bewegungsbeschreibung genannt) der Griff entlastet und es ist möglich, dass der Körper in den Stütz pendelt. Dabei passiert der KSP (wie in der Abbildung unter Punkt 3 zu sehen) die Horizontalebene (Knirsch & Minnich, 1996, S. 184).

Exkurs: Praxisbezug

Unserer Erfahrung nach, stellt sich beim sportpraktischen Vollzug der Kippe am Reck immer wieder die Frage, ob die Bewegung mehr aus der Schulter oder der Hüfte heraus initiiert wird. Und auf welchen Bereich (gerade Anfänger) die Aufmerksamkeit lenken sollten, damit die Bewegung gelingt. Genau zu diesem Themenkomplex hat Frank Bächle (2004) Untersuchungen durchgeführt. Mithilfe informatischer Algorithmen und biomechanischer Modelle hat er simuliert, ob die Kippe am Reck bei bestimmten Drehmomenten in Schulter und Hüfte gelingt oder nicht. Im wesentlichen hat er also einen Turner und ein Reck (den realen Gegebenheiten nachempfunden) im Rechner modeliert und mit verschiedenen Daten Simulationen durchgeführt.

Abb. 3 Schematischer Ablauf der Bewegungsberechnung (Bächle, 2004, S. 42)

Obige Abbildung verdeutlicht nochmal die vorangegangene Erklärung. Als Input werden die Drehmomente von Schulter und Hüfte eingegeben. Anhand des Modells und informatischer Algorithmen wird geprüft, ob die Bewegung erfolgreich beendet werden konnte (wurde anhand einer Zielfunktion umgesetzt, welche den Abstand eines auf dem Kopf platzierten Referenzpunkts ermittelte). Außerdem wurden mittels Bewegungsregeln Kippaufschwünge von anderen Bewegungen unterschieden. Als zusätzlichen Output können Winkelverläufe und Winkelgeschwindigkeiten von Schulter und Hüfte betrachtet werden.

Abb. 4 Anzahl der gefunden Lösungen (Bächle, 2004, S. 55)

Obige Abbildung zeigt das Ergebnis der Simulation der Gelenkwinkel von Hüfte und Schulter. Es zeigt sich als optimal wie in der Abbildung 4 zusehen, wenn sowohl Schulter als auch Hüfte aktiviert sind. Wobei es am günstigsten ist, wenn die Schulter etwas mehr aktiviert wird. Es lässt sich also sagen, dass sowohl Hüfte als auch Schulter am gelingen der Kippe beteiligt sind.




Oberarmkippe am Barren




Bewegungbeschreibung

Wie schon beim Kippauschwung vorlings vorwärts kann ein erster Eindruck der Oberarmkippe am Barren, durch obiges Video gewonnen werden. Nachfolgend dann die Bilderreihe mit Bewegungsbeschreibung.

Abb. 5 Oberarmkippe (Gerling, 2008, S. 270)

Nach Gerling (2008, S. 270ff) sind folgende (der obigen Abbildung entsprechende) Phasen/Schritte bzw. Teilbewegungen notwendig, damit die Oberarmkippe am Barren gelingt:

  1. Aus dem Rückschwung umkehren der Bewegung zum Vorschwung.
  2. Passieren der Senkrechte. Die Abschwungbewegung wird von der Hüfte angeführt, welche leicht überstreckt ist. Die Oberarme sind leicht gebeugt.
  3. Schnellkräftiger Beinschwung nach vorne, die Hüfte ist leicht gewinkelt. Auf Holmhöhe wird der Schwung durch Hüftfixierung abgebremst
  4. Der Körper rotiert nahezu gestreckt um die Schulterachse bis fast in eine flüchtige „Kerzenposition“.
  5. Die gestreckten Beine werden über den Rumpf zu engen Kipplage gebracht.
  6. Schnellkräftiges öffnen des Bein-Rumpf-Winkels mit steilem Aufwärtsschwingen der Beine. Bei passieren der Senkrechte abbremsen des Beinschwungs (Impulsübertragung).
  7. Mit Hüftfixierung erfolgt ein Stemmen der Arme, durch Ausübung von Druck auf den Barrenholm. Der Arm-Rumpf-Winkel öffnet sich. Die Arme strecken sich und stemmen den leicht gewinkelten Körper weiter aufwärts. Der Oberkörper dreht durch Absenken der Beine in die Senkrechte.



Biomechanik

Abb. 6 Biomechanik Oberarmkippe (Söll, 1975, S.87)

Wie der obigen Abbildung zu entnehmen, führt der erste Anschwung in eine Position mit hoher KSP Lage (Söll, 1975, S.87). Nach Söll (1975, S.87f) befindet sich der Körper, durch die nachfolgende Hüftbeugung, in der Kipplage mit dem KSP über Holmhöhe. Durch eine Hüftstreckung und Druck der Arme gegen die Holme wird der Kippschwung ausgelöst. Dadurch entsteht die für Kippbewegungen typische vorwärts gerichtete Teilrotation des Körpers um die feste Drehachse und die Körperbreitenachse, wobei der rotatorische Abschnitt in der Hauptfunktionsphase in einen leichten translatorischen Abschnitt übergeht. Dadurch wird der KSP von einer niederen in eine höhere Position gebracht (Knirsch & Minnich, 1996, S. 184). Die ist in obiger Abbildung in den Phasen 4-7 dargestellt. Durch die in Phase 6 beginnende Blockierung der Hüfte, findet eine Energieübertragung auf den umpf statt und der Körper schwingt mit leicht gebeugtem Hüftgelenk zurück (Söll, 1975, S.88). Je höher der KSP in der Kipplage über den Holmen liegt, desto mehr potentielle Energie ist vorhanden und umso leichter führt die Bewegung (bei dem in Phase 7 beginnendem Rückpendeln) in den Stütz (Söll, 1975, S.89). Meiner Meinung nach liegt hier auch ein typischer Anfängerfehler, da der KSP oft in der Kipplage nur auf Holmhöhe gebracht wird, ist die Bewegung zum Scheitern verurteilt.



Vergleich der Elemente

Da die beiden oben dargestellten Elemente zur Strukturgruppe der Kippbewegungen gehören, ist ihnen die typische vorwärts gerichtete Teilrotation des Körpers um die feste Drehachse und die Körperbreitenachse gemeinsam, wobei der rotatorische Abschnitt in der Hauptfunktionsphase in einen leichten translatorischen Abschnitt übergeht und der KSP dadurch von einer niederen in eine höhere Position gebracht wird (Knirsch & Minnich, 1996, S. 184). Auch ist ihnen gemeinsam, dass aus der Kippposition heraus eine explosive Streckung der Hüfte erfolgt, welche letztlich das Pendeln in den Stütz initiiert. Sie unterscheiden sich jedoch in den Geräten an denen sie ausgeführt werden. Dadurch ergeben sich einerseits in der Bewegungsausführung gewisse Unterschiede, aber auch in der zugrundeliegenden Biomechanik. Kernpunkt ist hierbei die gerätebedingt divergente Kippposition. Am Reck erfolgt der Kippstoß nach dem schnellem Winkeln in der Hüfte zum Anristen der Füße an die Stange (Gerling, 2008, S. 193). Die Kippposition liegt also in einem Hang am Reck mit angeristeten Füßen. Während am Barren die Kipplage durch einen Stütz mit den Oberarmen auf dem Barren gegeben ist. In beiden Fällen führt der Kippstoß in den Stütz. Wie schon angedeutet, ist das Einnehmen der Kippposition bei beiden Bewegungen ein wichtiger Teilaspekt, welcher zum gelingen der Bewegung beiträgt. Hier liegt, wie gesagt, auch der größte Unterschied zwischen den Kernpunkten der beiden Bewegungen. Während am Barren der Kippstoß aus der Ruhe erfolgt, wird er am Reck aus dem Pendeln ausgeführt. Danach sind sich die Bewegungen recht ähnlich. Es erfolgt die explosive Hüftstreckung mit anschließendem Blockieren. Durch gleichzeitige Stemmarbeit der Arme gelangt der Körper über der Drehachse in den Stütz. Der meiner Meinung nach unterschiedliche Schwierigkeitsgrad läst sich direkt aus den biomechanischen Bedingungen ableiten. Biomechanisch gesehen, lässt sich aus den Abbildungen und Erklärungen ableiten, dass die Kippe am Reck schwerer fällt als am Barren. Dies liegt daran, dass der KSP bei der Kippe am Reck unterhalb der Drehachse liegt, während er am Barren oberhalb der Drehachse liegt. Bedingt dadurch ist die Höhendifferenz des KSP von der Endposition dem Stütz und der Kipplage geringer als die Höhendifferenz der beiden Punkte des KSP am Reck. Am Barren ist also weniger Energie/Kraft notwendig um in den Stütz zu gelangen. Dies soll nochmal durch die Abbildungen 7 und 8 verdeutlicht werden. In den Abbildungen ist der KSP-Verlauf der beiden Elemente eingezeichnet. Es ist zu erkennen, dass nach der Kipplage bei der Oberarmkippe der KSP in etwa auf selber Höhe bleibt (in Abbildung 7 Phasen 5 und 7). Während bei der Langhangkippe eine signifikante Höhendifferenz zu erkennen ist (in Abbildung 8 Phasen 4 und 5) gewinnt.

Abb. 7 KSP-Verlauf Oberarmkippe (modifiziert nach Gerling, 2008, S. 270)
Abb. 8 KSP-Verlaufder Langhangkippe (modifiziert nach Knirsch & Minnich, 1996, S. 184)


Zusammenfassung und Ausblick

Abschließend lässt sich sagen, dass obwohl die beiden Bewegungen der Strukturgruppe der Kippbewegungen angehören, sie sich bei genauerer Analyse doch in gewissen Kernpunkten unterscheiden. Aus den biomechanischen Erkenntnissen lässt sich schließen, dass die Kippe am Barren als methodischer Lernschritt zu Vorbereitung der Kippe am Reck dienen kann. Dort kann der zentrale Ablauf, welcher allen Kippbewegungen gleich ist (also einnehmen der Kippposition mit anschließender explosiver Hüftstreckung und blockieren im Rumpf), eingeübt werden, während die Kraftbeanspruchung der Muskulatur reduziert ist. So lassen sich wichtige koordinative und konditionelle (vor allem Kräftigung der während der Kippe beanspruchten Muskulatur) für die Kippe am Reck schaffen (vgl. Knirsch & Minnich, 1996, S. 185) . Dieses Wiki kann auch als Anregung für weiter Projekte dienen. So können vertiefend quantitative Unterschiede in Kräften und Energie berechnet werden.

Fragen

  1. Warum ist die Kippe am Barren aus biomechanischer Sicht leichter als die Kippe am Reck?
  2. Worin unterscheiden sich die beiden dargestellten Elemente?

Literatur

Bächle, F. (2004). Optimierungsanalyse sportlicher Bewegungen. Die Suche nach optimalen Bewegungen mit algorithmischen Verfahren der Informatik und modellierenden Verfahren der Biomechanik, Eberhard-Karls-Universität Tübingen.

Gerling, I. (2008). Gerätturnen für Fortgeschrittene Band 2; Sprung-, Hang- und Stützgeräte. Aachen: Meyer & Meyer.

Knirsch, K. & Minnich, M. (1996). Gerätturnen mit Mädchen und Frauen. Kirchentellinsfurt: Knirsch.

Söll, H. (1975). Biomechanik in der Sportpraxis: Gerätturnen. Hofmann.

Bewertung des Wiki-Moduls

Kategorie Sachs Anmerkungen
Inhalt (max. 10) 9 Pkt einige Wiederholungen oder oberflächlich Abb. 8 ungenau
Form (max. 5) 4 Pkt Tippfehler, Abbildung z.T. unscharf/schief
Bonus (max. 2) 2 Pkt Exkurs, Kap. Biomechanik
Gesamtbewertung 15 15/15 Punkte = 100%
biomechanik/projekte/ss2014/kippe.txt · Zuletzt geändert: 17.04.2015 10:28 von Dario Tokur
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