Winkel und Muskelkraft

Hintergrund

Muskeln sind über Sehnen mit Knochen verbunden. Die Knochen wiederum sind mit Gelenken miteinander verbunden (siehe mechanische Freiheitsgrade). Muskeln können durch Anspannen den Winkel zwischen den Knochen verändern. Je nach Anknüpfungspunkt des Muskels am Knochen ergeben sich unterschiedliche Hebellängen. Bei bestimmten Winkeln zwischen den zwei beteiligten Knochen wird die verfügbare Hebellänge maximiert. Diese Hebellängen bestimmen dann die Kräfte und Momente, welche der Muskel auf den Knochen übertragen kann (siehe P. McGinnis)1In den weiteren Ausführungen wird auf eine saubere Unterscheidung zwischen Moment und Kraft verzichtet. Die vektorielle Aufteilung von Kräften mit deren Beitrag zu den Momenten würde den Umfang des Artikels sprengen. Im Training können diese Zusammenhänge einfacher über Beispiele erläutert werden, siehe den Folgeabschnitt des Artikels mit dem Belastungstest. Weitere Einflussfaktoren durch den Muskelaufbau selbst werden zum Beispiel hier erläutert..

 

DE_Winkel_Muskelkraft_01

 

DE_Winkel_Muskelkraft_02

 

Allerdings greifen meist mehrere Muskeln an einem Knochen an. Dazu kommt, dass Muskeln nicht immer genau zwischen zwei benachbarten Knochen anknüpfen, sondern mitunter über drei Kochen gespannt sind. Eine weitere Abhängigkeit entsteht, weil Knochen wiederum als komplexes System miteinander verbunden sind und einwirkende Kräfte immer auf den gesamten Körper wirken. Durch diese Überlagerungen ergeben sich völlig andere Kraftverläufe. Der Winkel mit der größten Kraft kann je nach beteiligten Muskeln und Körperpartien variieren. Für Analysen ist es meist zu schwierig sich direkt mit den Hebellängen und den Ansatzpunkten der Muskeln zu beschäftigen. Es genügen einfache Belastungstests, welche den Wickel der Knochen variabel durchfahren und versuchen verbliebene Körperpartien in einem bekannten und definierbaren Zustand zu belassen. Dabei ergibt sich dann meist ein gewisses Gefühl, wo der Umkehrpunkt liegt und die Kraft nachlässt oder zunimmt. Das Problem liegt darin, dass man selbst ohne eine Gegenkraft (anspannen/ verspannen „in der Luft“) kein Gefühl hat, wie hoch bei einer gewissen Winkelposition die eigene Kraft ist. Man selbst spannt den Muskel an, aber die Höhe der Kraft ergibt sich erst im Gleichgewicht mit einer äußeren Gegenkraft.

 

Nutzung

Das Wissen um diese Winkel kann zur Bewegungsoptimierung verwendet werden. Sobald gewisse Winkel der Körperglieder überschritten werden, kann nicht mehr ausreichend Kraft für gesetzte Ziele aufgebracht werden. Der Gegner kann dann mit seiner aufgebrachten Kraft die eigenen Körperglieder beliebig verändern (bspw. zum Fesseln oder Blockieren von Armen). Umgekehrt können diese Winkel verwendet werden, um eigene Angriffe oder Griffe zu verstärken. Winkel mit schwächeren Kräften werden dann möglichst vermieden2In einer dynamischen Anwendung genügt diese Betrachtung nicht mehr. An dieser Stelle addieren sich bspw. die Effekte der Eigenreflexe und die Trägheit des Körpers hinzu. Winkel sollten also nicht isoliert als Argumentationsgrundlage für Kraftdiskussionen verwendet werden. Sie stellen nur einen Baustein in einem komplexen Gesamtbild dar..

In der folgenden Darstellung drückt eine äußere Kraft den Unterarm langsam von der maximalen Stellung (gestreckt) bis zum Anlegen an den Oberarm (angewinkelt). Spätestens ab dem Zeitpunkt des bekannten Maximums muss klar sein, dass man es nicht länger halten kann. Sobald der Gegner auch diese Kraft überschreitet, kann man der Gegnerkraft nichts mehr entgegensetzen. Die eigene Kraft nimmt ab diesem Zeitpunkt nur noch ab3Das Beispiel ist stark vereinfacht. Es wird zum Beispiel nicht die Quelle der äußeren Kraft mit in die Betrachtung einbezogen. Diese Kraft muss auch aus einer gewissen Körperstruktur heraus erzeugt werden. Daraus ergeben sich Wechselwirkungen. Durch das eigene Anwinkeln des Armes ergeben sich je nach Winkel Querkräfte, welche gleichzeitig durch die äußere angreifende Struktur kompensiert werden müssen. Dadurch kann die angreifende Kraft in ihrer Stärke und Richtung variieren. Die Kompensation von Querkräften kann bei extrem spitzen Winkeln sehr schwierig werden..

 

DE_Winkel_Muskelkraft_03

 

DE_Winkel_Muskelkraft_04

 

In späteren Anwendungen ist nicht unbedingt bekannt, wie hoch die gegnerische Kraft ist oder es verbleibt keine Zeit es festzustellen. Für solche Randbedingungen müssen Bewegungen vorher abgesichert werden (bspw. durch gezieltes Umleiten von Kräften). Andernfalls besteht die Gefahr, dass die eigenen Bewegungen von den äußeren Kräften überlagert werden und der Gegner seine Ziele durchsetzt.

In komplexeren Ansätzen wird der Kraftverlust beim Überschreiten von Winkeln gezielt ausgenutzt um „Umschaltpunkte“ oder „Sollbruchstellen“ für Bewegungen zu definieren. Bei hohen Geschwindigkeiten ist es schwer Trigger sauber zu definieren, da die Reize durch Überlastung vielleicht nicht mehr wahrgenommen werden können. Das bedeutet, man benötigt Ansätze, welche als Trigger keine Reize, sondern zum Beispiel diesen mechanischen Trigger verwenden. Diese Ansätze bilden die Grundlage für eine ganz eigene Klasse von Bewegungen, welche auf Getriebeansätzen basieren.

Fußnoten   [ + ]

1. In den weiteren Ausführungen wird auf eine saubere Unterscheidung zwischen Moment und Kraft verzichtet. Die vektorielle Aufteilung von Kräften mit deren Beitrag zu den Momenten würde den Umfang des Artikels sprengen. Im Training können diese Zusammenhänge einfacher über Beispiele erläutert werden, siehe den Folgeabschnitt des Artikels mit dem Belastungstest. Weitere Einflussfaktoren durch den Muskelaufbau selbst werden zum Beispiel hier erläutert.
2. In einer dynamischen Anwendung genügt diese Betrachtung nicht mehr. An dieser Stelle addieren sich bspw. die Effekte der Eigenreflexe und die Trägheit des Körpers hinzu. Winkel sollten also nicht isoliert als Argumentationsgrundlage für Kraftdiskussionen verwendet werden. Sie stellen nur einen Baustein in einem komplexen Gesamtbild dar.
3. Das Beispiel ist stark vereinfacht. Es wird zum Beispiel nicht die Quelle der äußeren Kraft mit in die Betrachtung einbezogen. Diese Kraft muss auch aus einer gewissen Körperstruktur heraus erzeugt werden. Daraus ergeben sich Wechselwirkungen. Durch das eigene Anwinkeln des Armes ergeben sich je nach Winkel Querkräfte, welche gleichzeitig durch die äußere angreifende Struktur kompensiert werden müssen. Dadurch kann die angreifende Kraft in ihrer Stärke und Richtung variieren. Die Kompensation von Querkräften kann bei extrem spitzen Winkeln sehr schwierig werden.

Der Artikel wurde am 4. Mai 2015 unter der Kategorie Wissen (in Überarbeitung) veröffentlicht.