Untersuchungen zur Leistungswirksamkeit der Verwringung beim Diskuswerfen Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Dr. phil.,
genehmigt durch die Fakultät für Humanwissenschaften der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
von Dipl.-Sportwiss. Marko Badura geb. am 02.05.1971 in Meiningen
Gutachterin: Prof. Dr. Dagmar Lühnenschloß Gutachter: PD Dr. Frank Lehmann
Eingereicht am: 02.10.2013 Verteidigung der Dissertation am: 23.05.2014
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Marko Badura Untersuchungen zur Leistungswirksamkeit der Verwringung beim Diskuswerfen Reihe: Sportwissenschaften • Band 17
© 2014 Lehmanns Media • Verlag Helmholtzstraße 2-9 • 10587 Berlin www.lehmanns.de ISBN: 978-3-86541-705-3
Druck und Bindung: docupoint GmbH • Barleben
Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis
9
Abbildungsverzeichnis
11
Tabellenverzeichnis
17
1 Vorbetrachtungen
25
1.1
Zur Geschichte des Diskuswerfens ...................................................................................... 27
1.2
Beginn der wissenschaftstheoretischen Auseinandersetzung mit dem Diskuswerfen.......................................................................................................................................... 32
1.3
Was ist Verwringung?................................................................................................................ 36
2 Problemstellung
41
3 Aktueller Forschungsstand
47
3.1
Morphologische Betrachtung ................................................................................................. 47
3.2
Biomechanische Betrachtung................................................................................................. 52
3.3
Muskelphysiologische und neuromuskuläre Betrachtung des Spannungsaufbaus .............................................................................................................................................. 64
3.3.1
Zusammenhang von Vordehnung und Kraftentfaltung............................................ 65
3.3.2
Zusammenhang zwischen der Ausholbewegung, der Verwringung und der Reaktivkraft.................................................................................................................................... 77
3.3.3
Einfluss der Rumpfkraft auf die Verwringung .............................................................. 81
3.4
Aufklärung von Ursache und Wirkung der Verwringung anhand von Bodenreaktionskräften .............................................................................................................. 84
4 Fragestellung
91
5 Hypothesen
93
6 Untersuchungsmethodik
95
6.1
Datenbasis und Untersuchungsverfahren......................................................................... 95
6.1.1
Stichprobe........................................................................................................................................ 95
5
Inhaltsverzeichnis 6.1.2
Kinemetrie....................................................................................................................................... 96
6.1.2.1
Kalibrierung.................................................................................................................................... 98
6.1.3
Dynamometrie............................................................................................................................... 99
6.1.4
Rumpfkraftdiagnostik................................................................................................................101
6.1.5
Statistische Verfahren................................................................................................................103
7 Ergebnisdarstellung und Interpretation
107
7.1
Untersuchungsergebnisse der Stichprobe S1 ..................................................................107
7.1.1
Einfluss konstitutioneller Voraussetzungen ....................................................................107
7.1.2
Zum Einfluss der Verwringung für das Erreichen maximaler Abfluggeschwindigkeiten .............................................................................................................................112
7.1.3
Zusammenhang zwischen den Differenzwinkeln und den Winkelgeschwindigkeiten ...........................................................................................................................................118
7.1.4
Kennzeichnung der Unterschiede zwischen Männern und Frauen......................121
7.1.5
Kennzeichnung der Unterschiede zwischen den beiden Abwurftechniken Stütz- und Sprungabwurf ........................................................................................................123
7.1.5.1
Vergleich zwischen Stütz- und Sprungabwurf-Technik bei den Männern ......129
7.1.5.2
Vergleich zwischen Stütz- und Sprungabwurftechnik bei den Frauen..............137
7.1.6
Gruppenbildung und Diskriminanzanalyse ....................................................................142
7.1.7
Zeitlicher Verlauf der Verwringung ....................................................................................148
7.1.7.1
Bestimmung der Hauptbeschleunigungsphase ..............................................................149
7.1.7.2
Zusammenhang zwischen den Beschleunigungsverläufen und der Verwringung ....................................................................................................................................................151
7.1.7.3
Bedeutung des „freien“ Arms in der Übergangs- und Abwurfphase ................163
7.1.8
Einzelfallanalyse zur Objektivierung intraindividueller Effekte..........................166
7.2
Untersuchungsergebnisse der Stichprobe S2 ..................................................................177
7.2.1
Zusammenhang der Bodenreaktionskräfte zur Abfluggeschwindigkeit............178
7.2.1.1
Einfluss der Bodenreaktionskräfte auf die KSP-Geschwindigkeit ......................180
7.2.1.2
Einfluss der Bodenreaktionskräfte auf die Verwringung .........................................183
7.2.2
Vergleich zwischen männlichen und weiblichen Diskuswerfern............................187
7.2.3
Vergleich von Stütz- und Sprungabwurftechnik bei den männlichen Diskuswerfern........................................................................................................................................191
7.2.4
Einzelfallanalyse der dynamometrischen Verläufe......................................................193
7.3
Ergebnisse der Rumpfkraftdiagnostik ...............................................................................198
6
Inhaltsverzeichnis 8 Diskussion 8.1
203
Zusammenfassung........................................................................................................................203
8.2
Einfluß der Verwringung auf die Erhöhung der Abfluggeschwindigkeit..........209
8.2.1
Differenzierung der Wirksamkeit der Verwringung unter geschlechts- und technikspezifischen Aspekten.................................................................................................216
8.3
Einfluß der Bodenreaktionskräfte auf die Abfluggeschwindigkeit und die Verwringung ...................................................................................................................................223
8.4
Einfluß der Rumpfkraft auf die Abfluggeschwindigkeit und die Verwringung 228
8.5
Methodenkritik und Fehlerbetrachtung ...........................................................................229
9 Schlussfolgerungen und Ausblick
233
10 Thesen
239
Anhang
243 Literaturverzeichnis ....................................................................................................................243 Technisches Datenblatt des 3-D-Rückengerätesystems Pegasus..........................255 Kinematische Parameter der analysierten Wettkampfwürfe.................................256 Relativierte dynamometrische Parameter der analysierten Würfe auf dem Messplatz .........................................................................................................................................257 Ergebnisse der Stichprobe S1 ................................................................................................258 Multiple lineare Regressionsanalyse der Stichprobe S1 in Abhängigkeit von der Abfluggeschwindigkeit .............................................................................................264 Ergebnisse der Cluster- und Diskriminanzanalyse .....................................................265 Ergebnisse der Einzelfallanalysen........................................................................................267 Ergebnisse der Unterschiedsprüfungen der Mittelwerte (T-Tests).....................268 Ergebnisse der Stichprobe S2 ................................................................................................270 Ergebnisse der Rumpfkraftanalyse .....................................................................................280
7
Abkürzungsverzeichnis Abb. . . . . . . . . . . . Abbildung Anm. d. A. . . . . . Anmerkung des Autors bspw. . . . . . . . . . . beispielsweise bzw. . . . . . . . . . . . . beziehungsweise d. h. . . . . . . . . . . . . das heißt Gl. . . . . . . . . . . . . . Gleichung IAT . . . . . . . . . . . . Institut für Angewandte Trainingswissenschaft M. . . . . . . . . . . . . . Musculus MIS . . . . . . . . . . . . Mess- und Informationssystem Mm. . . . . . . . . . . . Musculi n. Chr. . . . . . . . . . nach Christus sog. . . . . . . . . . . . . so genannt Tab. . . . . . . . . . . . . Tabelle u. a. . . . . . . . . . . . . unter anderem v. Chr. . . . . . . . . . vor Christus vgl. . . . . . . . . . . . . vergleiche vs. . . . . . . . . . . . . . versus [lateinisch]: im Vergleich zu z. B. . . . . . . . . . . . zum Beispiel
9
Abbildungsverzeichnis 1
Phasenschnittstellen bei einem männlichen Diskuswerfer (Stützabwurftechnik) 26
2
Darstellung der beiden Differenzwinkel in liegender Position . . . . . . . . 37
3
Muskelschlinge des Rumpfs (Tittel, 2003, S. 265) . . . . . . . . . . . . . . . 38
4
Strukturmodell der leichtathletischen Wurf- und Stoßbewegungen (Meinel & Schnabel, 1977) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5
Schematische Darstellung der Verwringung links: Seiten- und Draufsicht mit Kennzeichnung der Achsen rechts: skizzierte Stellung der Achsen zueinander und Kennzeichnung der Winkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6
Drehimpulsverläufe bei männlichen Diskuswerfern mit der Stütz- und der Sprungabwurftechnik (nach Hildebrand & Perlt, 2007) . . . . . . . . . . . 55
7
Messplatzanordnung Diskuswurf (Draufsicht) . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
8
Anordnung der Messapparatur bei den Wettkampfaufnahmen . . . . . . . 97
9
Körpermodell mit Zuordnung der charakteristischen Markerpunkte und deren Bezeichnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
10
Kalibrierkörper (links) und aufgespannter Quader nach der Kalibration mit Koordinatenursprung (rechts) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
11
Aufbau der dynamometrischen Plattform (Seitenansicht) . . . . . . . . . . 100
12
Verkürzung des Radius der Diskusbahn (r’ < r) aufgrund der Veränderung des Differenzwinkels im Schulterbereich (VSWa) . . . . . . . . . . . . . . . 111
13
Zusammenhang der Geschwindigkeitsänderung in der Abwurfphase mit dem Differenzwinkel zwischen Hüft- und Schulterachse zu Beginn der Abwurfphase (VSHT4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
14
Boxplot der Abfluggeschwindigkeiten (links) und der maximalen Differenzwinkel zwischen Schulterachse und Wurfarm (rechts) mit Differenzierung nach Geschlecht und Abwurftechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
15
Zusammenhang zwischen Abfluggeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit der Schulterachse im Moment des Abwurfs (links) und deren Zusammenhang mit der Bahngeschwindigkeit der rechten Schulter im Moment des Abwurfs (rechts) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
11
Abbildungsverzeichnis
12
16
Vergleich der durchschnittlichen Winkelgeschwindigkeiten von Schulterachse, Hüftachse und Wurfarm in den vorbereitenden Bewegungsphasen zwischen der Stütz- und Sprungabwurftechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
17
Vergleich der Differenzwinkel zum Zeitpunkt des Beginns der Abwurfphase links: Verwringung zwischen Schulterachse und Wurfarm, rechts: Verwringung zwischen Schulter- und Hüftachse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
18
Boxplots zweier Differenzwinkel (VSH_max, VgesT4) mit signifikanten Unterschieden zwischen den männlichen Stütz- und Sprungabwerfern . . . 129
19
Vergleich der Differenzwinkel zwischen Schulter-/Hüftachse (VSH) und Schulterachse/Wurfarm (VSWa) an den Phasengrenzen sowie deren Maxima zwischen den männlichen Stütz- und Sprungabwerfern . . . . . . . . . . . . 130
20
Vergleich der durchschnittlichen Diskusgeschwindigkeiten an den Phasengrenzen bei den männlichen Sprung- und Stützabwerfern . . . . . . . . . . 130
21
Verlauf der beiden Differenzwinkel VSH und VSWa bei den jeweils 10 besten männlichen Sprung- und Stützwerfern . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
22
Vergleich der mittleren Winkelgeschwindigkeiten bei den männlichen Sprungund Stützwerfern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
23
Verlauf der Winkelgeschwindigkeiten der jeweils 10 besten männlichen Stützund Sprungwerfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
24
Boxplot der Parameterverteilung der Winkelgeschwindigkeit der Hüftachse (vwi_H_t5) und der Bahngeschwindigkeit der rechten Hüfte (v_Hr_t5) im Moment des Abwurfs bei den männlichen Stütz- und Sprungwerfern . . 136
25
Boxplots des Differenzwinkels zwischen Hüft- und Schulterachse (VSHT1) sowie der Gesamtverwringung (VgesT1) zu Beginn des ersten Einbeinstütz bei den weiblichen Stütz- und Sprungabwerfern . . . . . . . . . . . . . . . 137
26
Vergleich der Differenzwinkel VSH und VSWa zwischen den weiblichen Sprung- und Stützwerferinnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
27
Vergleich der Diskusgeschwindigkeit an den Phasengrenzen zwischen weiblichen Stütz- und Sprungabwerfern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
28
Setzmuster von Stütz- und Sprungwerferinnen: 1) Umsprungwinkel, 2) Setzwinkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
29
Boxplots der Winkelgeschwindigkeiten von Schulter- (links) und Hüftachse (rechts) in der Übergangsphase bei den weiblichen Stütz- und Sprungwerferinnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
30
Zusammenhang zwischen dem Zeitpunkt der maximalen Verwringung zwischen Hüft- und Schulterachse und der Abfluggeschwindigkeit . . . . . . . 144
Abbildungsverzeichnis 31
Verlauf der tangentialen Diskusbeschleunigung der jeweils 10 besten männlichen (links) und weiblichen (rechts) Stütz- und Sprungwerfer der Stichprobe S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
32
Vergleich der Verläufe der Diskusgeschwindigkeit der jeweils 10 besten männlichen und weiblichen Stütz- und Sprungwerfer . . . . . . . . . . . . . 152
33
Vergleich der tangentialen Diskusbeschleunigung (a_tan) und des SchulterWurfarm-Differenzwinkels (VSWa) zwischen den besten (Top 1-5) und weniger guten (Top 6-10) männlichen (oben) sowie weiblichen (unten) Stützwerfern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
34
Zusammenhang zwischen maximaler tangentialer Beschleunigung (a_max) und dem maximalen Differenzwinkel zwischen Schulterachse und Wurfarm (VSWa_max) bei den jeweils besten 10 männlichen sowie weiblichen Diskuswerfern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
35
Vergleich der tangentialen Diskusbeschleunigung (a_tan) und der Differenzwinkel VSH und VSWa zwischen den besten (Top 1-5) und weniger guten (Top 6-10) männlichen Sprungwerfern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
36
Vergleich der tangentialen Diskusbeschleunigung (a_tan) und den Differenzwinkeln VSH und VSWa zwischen den besten (Top 1-5) und weniger guten (Top 6-10) Sprungwerferinnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
37
Vergleich der Winkelgeschwindigkeiten der männlichen Sprungwerfer mit Kennzeichnung der Phasengrenzen und der jeweiligen Geschwindigkeitsmaxima von Hüft- (vwi_H), Schulter- (vwi_S) und Wurfarmachse (vwi_Wa) in der Abwurfphase (senkrechte gestrichelte Linien) . . . . . . . . . . . . . 159
38
Vergleich der Winkelgeschwindigkeiten der weiblichen Sprungwerferinnen mit Kennzeichnung der Phasengrenzen und der jeweiligen Geschwindigkeitsmaxima von Hüft- (vwi_H), Schulter- (vwi_S) und Wurfarmachse (vwi_Wa) in der Abwurfphase (senkrechte gestrichelte Linien) . . . . . . . 160
39
Vergleich der Winkelgeschwindigkeiten der Hüftachse zwischen der Stützund der Sprungwurftechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
40
Vergleich der Winkelgeschwindigkeiten der Schulterachse und des Wurfarms zwischen der Stütz- und der Sprungwurftechnik . . . . . . . . . . . . . . . 162
41
Vergleich des Differenzwinkels zwischen Schulter- und Hüftachse (VSH) und der Winkelgeschwindigkeiten des Wurfarms (vwi_Wa) zwischen Sprungund Stützwerfern beider Geschlechter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
42
Verlauf der Differenzwinkel VSH und VSWa eines ausgewählten Wurfes sowie zugeordnete Bilder der Bewegung des freien Arms in der Draufsicht . 164
13
Abbildungsverzeichnis 43 44 45 46 47 48
49 50 51
52 53 54 55
56 57 58 59
14
Darstellung kinematischer Parameterverläufe mit synchronisiertem Videobild (MIS Diskus) am Beispiel eines Sprungwerfers . . . . . . . . . . . . . . Vergleich der Differenzwinkelverläufe VSWa der P1-P4 mit Kennzeichnung der Phasengrenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vergleich der gemittelten Differenzwinkelverläufe (VSH und VSWa) der P1-P4 mit Kennzeichnung der Phasengrenzen . . . . . . . . . . . . . . . . Vergleich von guten und weniger guten Würfen des P2 und eines Topwerfers mit gleicher Technik hinsichtlich der beiden Differenzwinkel (VSH, VSWa) Vergleich von Verläufen des Differenzwinkels VSH und VSWa von Einzelversuchen von vier Sprungwerfern der absoluten Weltspitze mit P2 . . . . . Vergleich der Differenzwinkelverläufe VSH (links) und VSWa (rechts) zwischen guten (größte Abfluggeschwindigkeiten; schwarze Linie) und weniger guten Würfen (geringere Abfluggeschwindigkeiten; graue Linie) bei P1 . . . Verkürzung des Radius der Diskusbahn aufgrund der Veränderung der Gelenkwinkel im Schulterbereich (VSWa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Verdeutlichung der beschleunigenden und bremsenden Wirkung der Aktivität des rechten Fußes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Streudiagramm des Zusammenhangs zwischen der Abfluggeschwindigkeit des Diskus und dem horizontalen Geschwindigkeitsverlust des KSP in der Übergangsphase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Skizzierte Bodenreaktionskräfte unter dem rechten Fuß in der Andrehphase zwischen t0 und t1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zusammenhang zwischen VSWaT4 und ∅ Fx_t3-t5 (DB) [Fx
