Leichtathletik im Wandel

Verfasser : G.Sonnemann, Sportanalyst , Berlin, April 2013

IV. Leichtathletik in Bewegung

A. neue Hochsprungtechnik-rotary jump

 

 

 

               Drehsprung = rotary jump

 

 

 

 

Die Hochsprungtechnik hat einige wesentliche Änderungen in der Geschichte der modernen Leichtathletik erfahren.

 

 

Die letzte war die Einführung der Fosbury-Flop-Technik.

 

 

Ziel war es dabei immer, durch verbesserte Techniken mit der gegebenen Körpergröße eine größere Steigehöhe und verbesserte Lattenüberquerung zu erzielen.

 

 

Weitere Leistungssteigerungen in allen Sprungdisziplinen sind vor allem über die Steigerung der Absprunggeschwindigkeiten zu erreichen, wie die physikalischen Berechnungsformeln für alle Sprungdisziplinen zeigen. ( aus dem schrägen Wurf hergeleitet )

 

 

Die Technik des neuen       Drehsprungs = rotary jump    besteht aus einem Anlauf mit Impulskurve und der Lattenüberquerung durch eine Rotation um die Körperquerachse.

 

 

Die Möglichkeit, mit der Drehtechnik größerer Höhen als mit den anderen Hoch-sprungtechniken zu erzielen, wird durch die Verbindung der Vorteile eines Anlaufes mit Impulskurve , einer besseren Absprungtechnik und Lattenüberquerung bäuchlings erzielt.

 

Die mögliche Leistungssteigerung wird nicht mit der Anrechnung einer größeren Lattenüberhöhung h 3 ( theoretisch bis 30 cm ) errechnet.

Diese wird mit h 3 = +/- 0 cm eingerechnet.

 

Die neue Drehsprungtechnik lässt Leistungssteigerungen von ca. 13 cm erwarten

( siehe Punkt 3 ).

 

 

 

 

  1. 1. Beschreibung der Technik :

 

 

       Anlauf :

 

-          der Anlauf wird von der Seite der Hochsprunganlage 

       durchgeführt, die dem Sprungbein nahe liegt.

                            

                                Also zum Beispiel, Sprungbein links = Anlaufseite    

                                links.

 

-        Der Anlauf besteht aus einem geraden Teil und anschließender Impulskurve , wie bei der Floptechnik .

      Er mündet in einem Winkel zur Latte von etwa 

      35 Grad

      ( auch andere Anlaufrichtungen als in der Skizze   dargestellt, sind möglich )

 

 

 

 

   Siehe Prinzipskizze :





         Absprung :

 

-          Einbeiniger Absprung mit lattennahem Bein

 

-          Das Schwungbein wird gebeugt und geradlinig

       kräftig  zur Latte hin hochgezogen.

 

-         Beide Arme werden sofort vor den Kopf nach oben in Richtung Latte gerissen.

 

-         Das Schwungbein bleibt gebeugt, der Kopf wird zur Brust gebracht und eine Rundrückenhaltung eigenommen. ( zur Vorbereitung der Rotation um die Körperquerachse)

 

 

       Lattenüberquerung:

 

-         Mit Lattenüberquerung des Kopfes die Drehbewegung um die Körperquerachse weiterführen.

 

-         das Sprungbein wird so angezogen und gestreckt, dass eine berührungslose Überquerung der Latte mit allen Körperteilen erfolgt.

 

-          Die Lattenpassage lässt sich so auch zeitlich steuern.

 

-          Landung auf dem Rücken.

 

-          Man kann die Lattenüberquerung als saltoähnlich sehen , oder auch als

besonders ausgeprägten Tauchwälzer mit ständig angewinkeltem Schwungbein.

 

 

 

Einen Eindruck der Lattenüberquerung vermittelt das folgende Video :

 

    www.efootage.com/stock-footage/77965/High_Jump_At_Amateur_Athletic_

 

 

Es zeigt den US-Amerikanischen Hochspringer Robert Avant, der bereits 1961diese Lattenüberquerung praktizierte, übrigens auf einem Sandhügel.

 

Ergänzung vom 23.4.2015 :

 

Ebenso wenden beinamputierte Springer - notgedrungen - eine solche Technik der Lattenüberquerung an.

Sie erzielen damit erstaunliche Leistungen, so liegt der WR bei 1,96 m , der Deutsche Rekord von Dr.D.Eckert bei 1,87 m.

 

zu sehen im Video :

 

   www.youtube.com/watch?v=ItgHMBtVarg

 

 

 

  

 

2.Vorteile der neuen Drehsprungtechnik:

 

 

         Anlauf :

 

 

-         Die vorteilhafte Gestaltung des Anlaufs der Flop-Technik wird übernommen.

 

-        Allerdings läuft der Springer nicht im 90 0 Winkel an, sondern von der dem Sprungbein nahen Seite der Anlage. ( siehe Skizze )

Die Impulskurve ist zur Latte hin gekrümmt ( bei der Flop-Technik von der Latte weg )

 

-       Durch die Gestaltung des Anlaufs mit einem geraden Anfangsteil und einer folgenden Impulskurve können die Springer mit dieser Anlauftechnik die horizontale Anlaufgeschwindigkeit auf bis zu

     8,7 m /sec. zu steigern. [ 2 ]

 

-        Durch die folgende Absprungtechnik mit gebeugten Schwungbein werden kürzere Absprungzeiten und höhere Absprunggeschwindigkeiten erzielt.

    

 

 

 

Wie wichtig die Absprunggeschwindigkeit für die Steigerung der Hochsprungleistungen ist, zeigt die Berechnungsformel für den Hochsprung :

 

 

     H KSP,Steigerung       =    ( VAb 2       *   sin2α )

                                                             2 g                    

                                    

                      mit :   VAb    = Absprunggeschwindigkeit,

                                              Richtung KSP-Flugkurve

                                α        = Absprungwinkel

                                g        = Erdbeschleunigung= 9,81 m/sec.2

 

 

 HKSP,Steigerung ist dabei die Strecke von der max.Körperschwerpunkthöhe beim Absprung bis zur maximalen Körperschwerpunkthöhe der Flugkurve des Springers, also die Steigehöhe.

(in weiteren Ausführungen = h2 genannt )

 

Die Absprunggeschwindigkeit geht quadratisch in die Berechnungsformel ein, steigert die Hochsprungleistung also besonders.

 

 

 

     Absprung :

 

-        Die Innenlage der Springer in der Impulskurve beträgt etwa 25 0 ,  [ 2 ,S.127 ] ,was eine Absenkung  

      desKörperschwerpunktes von etwa

     12 cm, bringt. [ 1 ; S.238 ]

                               So verlängert sich der Beschleunigungsweg, was einen 

                               höheren Vertikalimpuls schafft.

                               ( bei der Flop-Technik ebenso )

 

-       Der Absprung erfolgt mit gebeugtem Schwungbein direkt in Richtung der vorgesehenen Flugbahn, der erzeugte Kraftimpuls geht also voll in Richtung Flugkurve des Körpers.

 

-          Das ist nicht so bei der Flop-Technik :

 

               1.) hier wird das Schwungbein angebeugt

                    parallel zur Latte bis weg von der Latte

                    in Richtung Kurvenmittelpunkt des

                    Anlaufs bewegt.

                   Das ist zur Erzeugung eines Drehimpulses



                   Lattenüberquerung        

                   seitwärts/rückwärts  notwendig, bedeutet aber 

                   einen Verlust an Kraftimpuls in

                   Körperflugbahnrichtung.

 

              2.) beim Absprung wird die Körperinnenlage

                   aufgegeben, und sogar eine leichte Neigung

                  der Körperachse zur Latte hin erzeugt.

                  Der Kraftimpuls des Absprungs geht also

                  leicht am Körperschwerpunkt vorbei, ein

                  weiterer Verlust also.



                  ( siehe I flop in folgender Skizze )

   

 

Insgesamt ermöglicht die Anlaufgestaltung und der Absprung des Dreh-Sprunges = rotary jump folgende Werte :

 

                                                                

Anlaufgeschwindigkeit V Anl.        =   6,9 – 8,7 m/ sec. , im Mittel 7,75 m/sec.;

                                                                 wie bei Flop-Technik [ 2 ; S.166 ]

 

 

Absprung- V    =     V Ab  =  V Anl. – ( 30% von VAnl. + 0,4 m/s wegen der 



                                                          zuvor beschriebenen Vorteile des

                                                          Absprungs  beim Drehsprung )

                                              

 

Absprungzeit      t a      =     0,17 sec.     ( wie bei Flop-Technik [ 2 ; S. 170 ];

                                                               Straddle 0,3 – 0,5 sec.[ 2 ; S. 52 ] )

 

 

Folgende Skizze verdeutlicht die Verhältnisse beim Absprung :

Die Pfeile sind Vektorgrößen und geben nur die Richtung der Impulse an.

Die ganze Darstellung muss räumlich verstanden werden.

 

 

F z    =     Radialkraft ( Zentripetalkraft )  

I V    =     vertikaler Kraftimpuls Drehsprung = rotary jump

F f     =    zusätzliche Geschwindigkeit durch Kurvenlauf

I flop =     Kraftimpuls beim Flop durch Körperachsenneigung zur Latte  

                  ( ist    räumlich zu sehen )

I s     =    Impuls des Schwungbeines beim Flop-Sprung

 

 

Die Zentripetalkraft muss vom Springer aufgebracht werden, um den Kurvenlauf zu realisieren.

Der Kurvenlauf und die Körperinnenneigung bringen einen kleineren Abstand des Körperschwerpunktes zur Kurvenmitte ( = kleinerer Radius ) und bei Geltung des Drehimpulserhaltungssatzes einen Anstieg der Winkelgeschwindigkeit. Im Moment des Absprunges steht dem Athleten daher eine größere Anlaufgeschwindigkeit zur Verfügung.

Beim Flop profitiert der Springer nur zum Teil von dieser zusätzlich generierten Geschwindigkeit, da die Flugkurve des Springers eine andere Richtung hat.

Außerdem wirken sich bei der Flop-Technik die beim Absprung entstehenden Impulse I s 

und I flop reduzierend auf den resultierenden Absprungimpuls aus, da die Flugkurve des Körperschwerpunktes nicht mit der Richtung des Absprunges identisch ist.

 

 

 

Lattenüberquerung :

 

 

Durch die Rotation des Körpers um seine Querachse ist es dem Springer gut möglich, die Körperteile nacheinander über die Latte zu bringen.

Eine zeitliche Steuerung diese Vorganges ist durch anziehen/strecken der Gliedmaßen möglich.

 

Dabei ist die Beweglichkeit des Springers größer als die des Flop-Springers, da die Brückenposition über der Latte keine so gute Möglichkeit des bewussten Absenkens des Körperschwerpunktes durch Absenken des Oberkörpers ( Prinzip actio = reactio ) bietet.

 

 

 

Eine wichtige Rolle bei der Technikbeurteilung spielt die erzielbare

 

 

Lattenüberhöhung = h 3 , unter der man die Differenz zwischen maximaler Körperschwerpunktshöhe und Lattenhöhe versteht.

 

 

Die Angaben dazu sind in der Literatur unterschiedlich und weichen von den praktischen Messungen teils auch stark ab.

 

 

Bei guter Technik wird im Allgemeinen angenommen :

 

 

                         Straddle              =   h 3 = 3 cm     ( lt.Th.Zacharias,[ 3 ] )

                         Flop-Technik     =   h 3   = 7,2 cm   [ 2 ; S.82 ]

 

                        

Bei der Überquerung der Latte in einer Art Salto liegt theoretisch der Körperschwerpunkt ständig unter der Lattenunterkante, der amerikanische Sportwissenschaftler Hay schreibt sogar von 20 cm – 30 cm unter der Latte.

 

Von diesen Werten soll hier nicht ausgegangen werden , sondern zur Abschätzung der erreichbaren Sprunghöhe mit der neuen Drehsprungtechnik wird angesetzt :

 

 

                         Drehsprung     =   h 3 =   +/- 0 cm

 

 

Auf jeden Fall bietet die neue Drehtechnik = rotary jump die besten Werte der Lattenüberhöhung h 3 von allen Technikarten des Hochsprungs.

 

 

 

Auf den Punkt gebracht: ( Ergänzung vom 29.4.2013)

 

 

Der Mensch mit seiner Körperlichkeit unterliegt den physikalischen Gesetzen.

 

So auch im Hochsprung.

 

Danach ergibt sich die erzielbare Steigehöhe des Körperschwerpunktes aus der  Absprunggeschwindigkeit und dem Absprungwinkel.

 

Beides steht in einem engen Zusammenhang. Bei gegebener Sprungkraft eines Springers steigt mit zunehmendem Absprungwinkel zwar der vertikale Absprungimpuls, es verringert sich aber die  Absprunggeschwindigkeit in Richtung Körperschwerpunkt-Fluglinie..

 

Zwischen diesen Komponenten ist das maximal günstigste Verhältnis im Sinne einer maximalen Körperschwerpunkthöhe anzustreben.

 

Mathematische Formeln des Zusammenhangs sind nicht bekannt, sie sind ohnehin von Athlet zu Athlet verschieden.

 

Die Fachleute sind sich einig, dass der entscheidende Vorteil der Flop-Technik im Anlauf mit der Erzielung einer größeren Absprunggeschwindigkeit liegt, nicht im weiteren Absprungverhalten und nicht in der Lattenüberquerung.

 

Die Impulskurve im Anlauf steigert automatisch die Anlaufgeschwindigkeit , dieser Vorteil wird mit der neuen Drehsprungtechnik übernommen.

 

Der Absprung mit gebeugtem Schwungbein ( kurzer Hebel ) und nur in Richtung der folgenden Flugbahn des Körperschwerpunktes sind weitere Vorteile der neuen Technik.

 

 

 



  

 

3.Berechnung einer zu erwartenden Sprungleistung mit der

   Drehsprungtechnik

   ( Berechnungen für den Männerhochsprung)

 

Zunächst muss erläutert werden , wie sich eine Sprunghöhe zusammensetzt.

 

 

Üblich ist dabei das Teilhöhenmodell , beschrieben auch in [ 2 ], nach dem sich eine Sprunghöhe wie folgt addiert :

 

 

                                                 H =   h 1 + h 2 - h 3  

 

dabei sind:   h 1  =  Körperschwerpunktshöhe bei Absprung,Ende

                   h 2  =  Steigehöhe des Körperschwerpunktes bis zur

                              max. Höhe der Flugkurve

                   h 3  =  Differenz der max. KSP - Höhe zur Lattenhöhe

 

Mit der unter 2. bereits genannten Formel des schrägen Wurfes :

 

 

h 2 = H KSP,Steigerung        =     VAb  2       *   sin2α

                                                                2 g                  

 

                                         mit :   VAb   = Absprunggeschwindigkeit

                                                                in  Richtung Fluglinie KSP

                                                     α        = Absprungwinkel

                                                    g         = Erdbeschleunigung= 9,81 m/sec.2

 

wird dabei nur die Steigehöhe h 2 , hier = H KSP Steigerung , berechnet.

 

 

Es ist bei der Berechnung der Sprunghöhe mittels der aus dem physikalischen „ schrägen Wurf „ abgeleiteten Berechnungsformel zu berücksichtigen, dass der Absprung erst in maximaler Körperschwerpunktshöhe bei Absprungende = h 1 erfolgt.

 

 

Das Bild sieht also folgendermaßen aus :

 

Zur Berechnung einer Sprunghöhe mit den genannten Formeln werden also der Absprungwinkel α , und die Absprunggeschwindigkeit V Ab benötigt.

 

Die Datenlage ist dabei durchaus schon wegen der verwendeten Messtechniken nicht einheitlich, und die Parameterspannen , unter denen die Athleten ihre Leistungen erzielen, recht groß, wie W.Killing in seiner Arbeit [ 2 ] beschreibt.

 

Trotzdem soll eine Einschätzung von der zu erwartenden Leistungsentwicklung mit der neuen Drehsprungtechnik gegeben werden.

 

Dazu ist es notwendig, die leistungsbestimmenden Faktoren der Flop-Technik und der neuen Drehsprungtechnik zu ermitteln.

 

 

Floptechnik :

 

Ausgang sind die Durchschnittsdaten der besten Floptechnik-Springer von V Anl. = 7,75 m/s

und der damit erzielten Leistung von 2,29 m , nach Killing [ 2; S.166 ].

 

Der Absprungwinkel und die  Absprunggeschwindigkeit werden wie folgt

berechnet :

 

 

V Ab :

 

Nach Formel W.Killing [ 2 ; S.207 ] ist die für 2,29 m nötige  Absprunggeschwindigkeit V Ab :

 

 

               h 2 = 16,8 * V Ab - 6,9 <<< mit h 2 = 2,29 – 1,46 KSP,max

                                                                         + 0,07 m h 3 Lattenüberhöhung = 0,9om .

               90 + 6,9 = 16,8 V Ab <<<   V Ab  = 5,768 m/ sec.

 

  

Absprungwinkel α   :

 

Aus allgemein : h 2 = V Ab *VAB * sin2 α     folgt :

                                             2 * g

 

                         Sin 2 α   = 0,9 * 19,62     =   0,53075   <<< α = 46,77 0

                                               5,768 2

 

Die  Absprunggeschwindigkeit V Ab  verringert sich bei der Höhe von 2,29 m in der Flop-Technik von 7,75 m/s auf 5,768 m/ s , also um 1,982 m/s , das sind 25,6 % .

( passt in die Spanne 2 m/s bis 3 m/ s nach Killing [ 2; S.209] )

 

Für die Weltrekordhöhe von 2,45 m ergeben sich folgende Werte :

 

V Ab  2 =    h2 * 19,62               =   1,06 * 19,62     =    20,797       = 39,175

                   Sin 2 46,77 0                 0,53087                0,53087

 

<<< V Ab  = 6,26   <<<   VAnl. = 6,26 / (1-0,256) = 8,41 m /sec. = V Anl.

 

 

 

Neue Drehsprungtechnik = rotary jump :  

 

 

Daten können nur aus dem Sprung von R.Avant gewonnen werden und müssen durch Annahmen ergänzt werden.

 

Avant mit ca.1,75 m etwa 15 cm kleiner als die Durchschnittsgröße der von Killing [ 2 ] ausgewerteten Top-Springer. Da sich Größenunterschiede wesentlich weniger in der Sprunghöhe niederschlagen, wird hier die max.Körperschwerpunkthöhe nur 4 cm niedriger angesetzt.

 

Sein Sprung war 2,13 m hoch << h2 = 2,13 m - ( 1,46 –0,04 cm ) = 0,71 m.

 

Der Einsatz des gebeugten Schwungbeines ermöglicht größere Anlaufgeschwindigkeiten, bringt aber auch einen kleineren Absprungwinkel mit sich, der bei der neuen Technik aber größer als bei der Flop-Technik zu erwarten ist.

Da ein größerer Absprungwinkel als beim Flop gesprungen wird, ver-größert sich auch der Verlust an V beim Absprung , hier wird er auf 30 % der V,Anl. gesetzt.

 

Als Anlaufgeschwindigkeit wird angesetzt V Anl,x = 6,4 m/sec.

 

Wie unter 2.),Absprung bereits beschrieben , bringt die neue Drehsprungtechnik etliche Vorteile im Absprung.

Der Absprungimpuls wird effektiver in Richtung Flugkurve des Körperschwerpunktes eingesetzt.

Dieser Vorteil wird mit einem verminderten Verlust von 0,4 m/s Anlaufgeschwindigkeit verrechnet.

 

 

Die Höhe von 0,4 m/s kann wie folgt begründet werden:

 

-         Bei der Flop-Technik muss ein Kraftimpuls aufgewendet werden,

um die nötige Drehung des Körpers zur Latte hin und der folgenden

seitwärts / rückwärts - Überquerung dieser einzuleiten.

Lt.Th.Zacharias [ 3] werden dafür ca. 5 % - 10 % des Absprungimpulses aufgewendet.

Da Impuls = Masse * Geschwindigkeit , reduziert sich die V,Anl,x auch um diesen Betrag.

Gerechnet mit nur 5 % von 8 m/sec. sind das 0,4  m/sec.

 

 

Damit ist V Ab  = 6,4 – ( 0,3*6,4 ) +0,4 = 4,88 m/sec.

 

Und somit :

 

 

sin 2 α   =   0,71* 19,62   = 0,585 <<< α = 49,9 0  

                 V Ab 2  

 

 

Berechnung der zu erwartenden Leistungssteigerung durch die neue Drehsprungtechnik :

 

 1.Berechnungsvariante :

 

Bei einem Absprungwinkel von etwa 61 0 und einer VAnl.,x von 7,2 m/s sprangen die Straddlespringer ihre Weltrekorde.

Die Flop-Techniker machen dies mit etwa 47 0 Absprungwinkel und etwa 8,41 m/sec. Anlaufgeschwindigkeit.

Daraus wird logisch abgeleitet : Ein 14 0 kleiner Absprungwinkel lässt eine Vergrößerung der Anlaufgeschwindigkeit um 1,21 m/sec. zu. <<< 10 Absprungwinkel entspricht etwa 0,086 m/sec. Anlaufgeschwindigkeit.

 

Bei einem etwa 3 0 größerem Absprungwinkel bei der Drehsprungtechnik ist also mit einer

3 * 0,086 = 0,26 m/s kleineren Anlauf – V zu rechnen, also V Anl.,x = 8,41 – 0,26 = 8,15 m/sec. .

Das ergibt eine V Ab  = 8,15 – (0,3*8,15 ) + 0,4 = 6,11 m/ sec.

 

Somit :

 

h 2 =   6,11 2 * sin 2 49,9 0     = 1,113 m <<< H = 1,113 +1,46 = 2,573 m

                   19,62

 

Differenz Drehsprung / Floptechnik = 2,573 m - 2,45 m = 12,3 cm

 

 

2.Berechnungsvariante :

 

Eine andere Berechnungsmöglichkeit ist das Einsetzen des verminderten Absprungverlustes von 0,4 m/sec. in die Berechnungsformel Killing [ 2 ] :

 

Differenz h 2 = 16,8 * 0,4 = 6,7 cm <<< Differenz H = 6,7 cm + 7 cm h3 = 13,7 cm.

 

3.Berechnungsvariante

 

( ergänzt am 11.11.2014 )

 

Die  beste Berechnungsmöglichkeit bietet das Berechnungsschema von Hochsprungleistungen nach Sonnemann, veröffentlicht unter :

 

www.leichtathletikimwandelmitnbl-site.de

unter IV./B

 

Da beim rotary jump Anlaufrichtung und Absprungrichtung übereinstimmen, können die dabei erzielten Geschwindigkeiten zu 100 % addiert werden.

Für einen Sprung unter α = 50 grad  mit der der horizontalen Anlauf – V  von 7,94 m/s ( entspricht 8,1 m/s für 47 grad ) mit einem Anlaufwinkel von 35 grad  addiert sich die Absprunggeschwindigkeit aus der nach Abzug des Bremsstoßes verbleibenden Anlauf-V und der aus dem Absprung erzielbaren Absprung-V zu 3,13 m/s + 2,96 m/s  = 6,09 m/s , was eine Gesamthöhe von 2,455 m ermöglicht.( bei Lattenüberhöhung = o  cm ).

 

Dazu ist noch der zusätzliche Geschwindigkeitsgewinn durch das Schwungbein von 0,54 m/s , was 10 cm Höhengewinn entspricht.

Die Zusatzgeschwindigkeit durch die Arme wird für die Ausführung der Rotation gerechnet.

 

Insgesamt ist die erzielbare Sprunghöhe somit  2,455 m + 0,10 m durch das Schwungbein = 2,56 m .

 

Also etwa übereinstimmend mit den anderen Berechnungsvarianten.

 

Man kann auch anders argumentieren :

 

Um die bisherige Besthöhe Flop = 2,45 m zu erzielen , muss ein Springer mit dem

rotary jump  nicht 8,1 m/s anlaufen, sondern nur 7,1 m/s.

 

 

Es ist also mit einer Leistungssteigerung von ( vorsichtig gerechnet) etwa 12 cm durch die neuen Drehsprung-Technik zu rechnen.

 

 

  

 

Athleten , die den rotary jump wettkampfmässig anwenden wollen , wenden sich bitte an den Autor.

 

     

Quellennachweis :

 

[ 1 ] = Bauersfeld/Schröter ; Grundlagen der Leichtathletik; Sportverlag Berlin, 1979

[ 2 ] = W.Killing ;Training und Bewegungslehre des Hochsprungs ; 1.Auflage ; 2004 ;  Sport + Buch Strauss, Köln

[ 3 ] = Thomas Zacharias ; www.hochsprung-technik.de

 

© Gunther Sonnemann , Berlin