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Biomechanik – wie funktioniert die Bewegung bei Lebewesen?
Was ist Biomechanik?
Die Biomechanik ist ein Teilgebiet der Bewegungslehre. Sie untersucht den Bewegungsapparat und Bewegungsabläufe von Lebewesen unter Berücksichtigung der mechanischen Kräfte, die dabei auf diese einwirken oder erzeugt werden. Die Biomechanik untersucht also die funktionale Form von Bewegungen und Bewegungsabläufen. Dazu zählen anatomische Grundlagen wie die Muskelkontraktion oder die Gelenkbiomechanik, fundamentale Bewegungen wie der Gang oder aber auch komplexe Bewegungsabläufe, wie sie im Sportbereich auftreten. Zentrale Fragen der Biomechanik sind deshalb sowohl gesundheitlicher als auch leistungsorientierter Natur. Mittels verschiedener Messmethoden untersucht sie die Krafteinwirkung bei unterschiedlichen Bewegungsformen.
Was ist Sportbiomechanik?
Die Sportbiomechanik beschäftigt sich mit der Mechanik der Bewegungen im Sportbereich. Dazu zählen ganz allgemein sportliche Betätigungen. Sie umfasst die Bereiche des Leistungssports ebenso wie die des Gesundheits- oder Breitensports. Deshalb untersucht die Sportbiomechanik grundsätzlich die Art und Weise, wie sportliche Bewegungen funktional und gesund ausgeführt werden. Darüber hinaus beschäftigt sie sich für den Bereich des Leistungssports auch mit der Optimierung von Bewegungen für die Leistungssteigerung.
Was ist die Kinematik?
Die Kinematik ist als die Bewegungslehre ein Gebiet der Mechanik. Sie untersucht die Bewegungsmuster als solche, unabhängig von den einwirkenden Kräften. In der Biomechanik geht es zum Beispiel um kinetische Ketten, die eine Reihe von gekoppelten Bewegungen zu einem Bewegungsablauf darstellen. Die Kinematik untersucht also, wie genau komplexe, mehrgelenkige Bewegungen vonstatten gehen. Ein ganz banales Beispiel ist das Gehen, bei dem die Bewegungskette vom Sprunggelenk über Knie- und Hüftgelenk bis hin zur Wirbelsäule reicht.
Was sind die biomechanischen Prinzipien in der Sportwissenschaft?
Es gibt eine Reihe von allgemeinen biomechanischen Prinzipien, die Leistungssportler, insbesondere in der Leichtathletik, zur Leistungssteigerung nutzen:
- Prinzip der Anfangskraft: Um eine möglichst hohe Endgeschwindigkeit zu erreichen, sollte die einleitende Bewegung in die entgegengesetzte Richtung geschehen (Schwung holen).
- Prinzip des optimalen Beschleunigungswegs: Da in der Regel ein grösserer Beschleunigungsweg auch eine höhere Endbeschleunigung bedeutet, gilt es, den Beschleunigungsweg zu vergrössern (klassisch: Anlauf nehmen).
- Prinzip der zeitlichen Koordination von Einzelimpulsen: Die Zusammenarbeit von einander folgenden Bewegungen soll verbessert werden (etwa beim Speerwerfen).
- Prinzip der Impulserhaltung: Innerhalb bestimmter Bewegungssysteme bleibt eine ausgeführte Kraft erhalten (hauptsächlich auf Drehbewegungen und dem Heranführen von Körperteilen an die Drehachse bezogen, wie etwa beim Diskuswerfen).
- Prinzip der Gegenwirkung: Eine ausgeführte Bewegung erzeugt eine Gegenbewegung (etwa das Verdrehen des Oberkörpers, dem meist ein Verdrehen des Unterkörpers in die andere Richtung folgt).
Welche Sportarten sind in der Biomechanik besonders wichtig?
Die erwähnten biomechanischen Prinzipien finden insbesondere in der Leichtathletik ihre Anwendung. Grundsätzlich spielen Analysen der Biomechanik allerdings in allen Sportarten eine wichtige Rolle. Das gilt nicht nur für die Leistungssteigerung, sondern vor allem auch für die gesunde Ausübung sämtlicher sportlicher Bewegungen. Dazu zählen etwa alle Kraftübungen oder auch das Laufen. Gerade der sehr weit verbreitete Laufsport steht im Fokus der Biomechanik. In der Sportwissenschaft spielt die Laufanalyse eine wichtige Rolle. Dabei werden Fehlstellungen und nicht-funktionale Bewegungsmuster ausfindig gemacht. Biomechanisch funktional bedeutet, dass die Muskeln den Grossteil der Belastung tragen und nicht etwa die Gelenke. Fehlbelastungen, falsche Übungsausführung oder eben Fehlstellungen können deshalb zu Beschwerden führen.
Welche Bewegungen sind in der Biomechanik zentral?
Grundsätzlich sind natürlich alle Bewegungen für die Biomechanik wichtig. Praktisch spielen aber solche Bewegungen, die im Alltag für viele Menschen wichtig sind, eine besonders grosse Rolle. Neben dem ganzen Bereich der Sportbiomechanik spielen deshalb also einfache Bewegungen wie das Gehen, Laufen, Tragen oder auch das Sitzen eine Rolle. Durch falsche Bewegungsmuster ausgelöste gesundheitliche Beschwerden sind nicht nur in der Sportmedizin relevant. So ist etwa auch das lange und häufige Sitzen, das zu einer Vielzahl von Beschwerden führt, biomechanisch ein falsches Bewegungsmuster. Ähnliches gilt für Trag- und Hebebewegungen, die auch im beruflichen Alltag für viele Menschen eine Rolle spielen und nicht nur in Form von Kraftübungen in der Sportwissenschaft.
Was bedeutet angewandte Biomechanik in der Praxis?
Eines der wohl bekanntesten Beispiele für angewandte Biomechanik ist die Laufanalyse sowie die damit verbundene Laufschuhanalyse. Weitere Beispiele sind:
- Leistungsbiomechanik: Analyse und Optimierung der eigenen Technik, optimierte Trainingspläne beim Sport
- präventive Biomechanik: gesundheitliche Gestaltung von Belastung und Sport
- Entwicklung von Bewegungshilfen wie Prothesen oder Orthesen
- Ergonomie: speziell bezüglich sitzender Tätigkeiten ein wichtiges Feld
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