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Kraft- und Krafttraining Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Definition von Kraft Kraft „Die Kraft ist eine motorische (konditionelle) Fähigkeit, die es ermöglicht, d...

Kraft- und Krafttraining Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Definition von Kraft Kraft „Die Kraft ist eine motorische (konditionelle) Fähigkeit, die es ermöglicht, durch Muskelaktivität Widerstände zu überwinden, ihnen nachgebend entgegenzuwirken oder sie zu halten.“ Aus Güllich & Krüger Sport- Das Lehrbuch für das Sportstudium 2013 Kraft ist eine physikalische Größe m (Masse) F=m*a a (Beschleunigung) Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Welche Muskelarten gibt es? Muskelarten: man unterscheidet glatte und quergestreifte Muskulatur Glatte Muskulatur Quergestreifte Muskulatur Blutgefäße, Darm Dazu gehören Skelettmuskeln = kann nicht bewusst gesteuert werden = können bewusst angespannt und gesteuert werden (ZNS/PNS) Vom vegetativen Nervensystem gesteuert! Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Die Skelettmuskulatur: Aufbau und Feinbau Skelettmuskulatur: Besteht aus einzelnen Muskelfasern Hat ca. 40-50% Anteil am Körpergewicht (= größtes Organ des Körpers) Muskelbündel (=Faszikel) setzten sich aus einer Reihe von Fibrillen (=Fäserchen) zusammen (Funktion: federnd, Übertragung von Muskelkraft auf Knochen) Aufbau des Muskels (aus Bartels, 2001, S. 61) Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Die Skelettmuskulatur: Aufbau und Feinbau Man unterscheidet 2 Typen von Muskelfasern: Extrafusale Fasern o Werden vom α Motoneuron versorgt o Kontraktion dieser Faser ergibt die Muskelbewegungskraft Intrafusale Fasern (Muskelspindel) o Werden von 2 Axonen (sensorisch, motorisch (γ Motoneuron)) versorgt o Dienen als Dehnungsrezeptoren Abb. aus: Carlson, Physiologische Psychologie, 8. Auflage Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Die motorische Einheit (motor unit): Wie kommt es zur Kontraktion? Ein α Motoneuron, sein Axon und die damit verknüpften Muskelfasern (immer mehrere) bilden eine motorische Einheit Ein einzelner Puls (AP) des Motoneurons erzeugt eine einzelne Zuckung der Motorische Einheiten mit den wenigsten Fasern Muskelfaser! =beste feinmotorische Kontrolle (z.B. Finger) Einzelnes Aktionspotential Ein schnelle Abfolge von APs führt zu einer anhaltenden (tonischen) Kontraktion der Muskelfaser Abb. aus: Carlson, Physiologische Psychologie, 8. Auflage Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Die Skelettmuskulatur: Aufbau und Feinbau Eine einzelne Muskelfaser besteht aus einem Bündel von Muskelfibrillen Sarkomer: kleinste funktionelle Einheit der Muskelfibrille (=kontrahierendes Element) Fibrillen bestehen aus 3 Proteinen: Actin, Myosin (=kontraktile Proteine) sowie Titin (Verankerungsprotein) Sarkomer ist streifenförmig aufgeteilt (quer zur Muskulatur) Sarkomer Titin: wesentliche Rolle für Stabilität und Elastizität des Muskels (=molekulare Feder u.a. für Ruhe- spannung der Muskulatur) Z-Scheibe (Z-Band) ❖ Begrenzen das Sarkomer ❖ An den Z-Scheiben hängen die Actinfilamente Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Kontraktionsmechanismus der Muskelfaser I Band= beinhaltet nur Filamente von Actin A-Band= überlappende Filamente von Actin und Myosin H-Zone= beinhaltet nur Myosin Gest im Takt sich actingeitet zur bewegt sammen http://www.lab.anhb.uwa.edu.au/mb140/corepages/muscle/Images/Mus1ani.gif Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Kontraktionsmechanismus der Muskelfaser Physikalische Basis der Muskelkontraktion Bewegung des Actinfilaments Myosin-Filament ist von 6 Actin-Filamenten umgeben Myosin Querbrücken führen „Ruderbewegungen“ aus, die eine Verschiebung des Actin-Filaments bewirkt Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Welche (extrafusale) Muskelfasern gibt es? Man unterscheidet zwei Haupttypen von Muskelfasern Slow-twitch Fast-twitch Fasern braucht sauer- - Fasern (oderStoff Typ I) beim Stoffwechsel (oder Typ II) ❖ Ausdauer-Leistung ❖ Kraft, (schnelle) kurze Bewegung viele Mitchendrien ❖ Langsame · Ermüdung ❖ Kurzfristig besonders · Myoglobin List rott leistungsstark, ermüden aber schneller Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Welche Muskelfasern gibt es? Slow-twitch Fast-twitch Fasern Fasern (oder Typ I) (oder Typ II) 11A- schnell Typ [ Typ/IX sehr schnell ❖ Hohe Anzahl an Enzymen ❖ Hohe Anzahl anaerober des aeroben Stoffwechsels Enzyme ❖ =werden als rote Muskelfasern ❖ Geringer Gehalt an bezeichnet sauerstoffspeicherndem roten Muskelfarbstoff Myoglobin ❖ =werden als weiße Muskelfasern bezeichnet Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Welche Muskelfasern gibt es? Slow-twitch Fast-twitch Fasern (oder Typ I) gibt noch hybride Fasern (oder Typ II) Verteilung von Typ I und Typ II Fasern i.d.R. genetisch vorbestimmt! („Normaler“ Mensch hat ungefähr einen ausgeglichenen Anteil von beiden Muskelfasern) ABER: Abhängig vom Gebrauch/ Training sind die Fasertypen in den jeweiligen anderen Typ umwandelbar! z.B. Ausdauersportler haben eher mehr Slow-twitch (Typ I) Fasern, Kraftsportler/ Sprinter haben eher mehr Fast-twitch (Typ II) Fasern! Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Faserveränderungen durch Training Schematische Darstellung der Faserveränderung durch spezielles Training Werte der Faserverteilung (%) erfolgreicher Sportler ausgewählter Sportarten (modifiziert nach BADTKE 1999) Sportart STF FTF Marathonläufer 85-55 15-45 Ruderer 65-50 35-50 Mittelstreckenläufer 55-30 45-70 Gewichtheber 35-25 65-75 Sprinter 25-15 75-85 (vgl. Weineck, S. 54, nach Badtke) Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Arbeitsweisen der Muskulatur Kraft im Sport ist die Fähigkeit des Nerv-Muskelsystems Widerstände zu überwinden (dynamische Kraftfähigkeit, konzentrische Arbeit), Ihnen entgegenzuwirken bzw. nachgeben (dynamisch Kraftfähigkeit, exzentrische Arbeit) bzw. sie zu halten (statische Kraftfähigkeit, isometrische Arbeit) Statische Arbeitsweise Isometrisch (Haltend) (kontrahiert, aber keine Längenänderung der Muskeln) Dynamische Arbeitsweisen Konzentrisch (Überwindend) (intramuskuläre Spannung ändert sich und die Muskeln verkürzen) Exzentrisch (Nachgebend) (Verlängerung/ Dehnung der Muskeln) Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Differenzierung der Kraftfähigkeit I Bei der Kraftfähigkeit unterscheidet man u.a. zwischen: − Absolute Kraft: Maximalkraft (willkürlich aufgebracht!) − Relative Kraft: Verhältnis von Maximalkraft und Körpergewicht Gewichtsklassen (nur Absolute Relative Kraft Auszüge!) Kraft Bantamgewicht ( - schmell exzentisch Aus Güllich & Krüger Sport- Das Lehrbuch für das Sportstudium 2013 Wo tritt die Reaktivkraft auf? (z.B. Absprung Handball/ Volleyball etc., Stützphase 100-m Sprint, Beinarbeit Tennis/ Tischtennis etc.) Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Kraftausdauer Kraftausdauer „Die Kraftausdauer ist die Fähigkeit, einen möglichst hohen Kraftimpuls bei einer dauerhaften Arbeit gegen höhere Lasten zu produzieren.“ ODER „Die Kraftausdauer ist die Fähigkeit, die es ermöglicht bei statischer/dynamischer Arbeit hohe Anteile der Maximalkraft oder Schnellkraft möglichst lange nutzen zu können.“ Aus Güllich & Krüger Sport- Das Lehrbuch für das Sportstudium 2013 Wo wird die Kraftausdauer im sportlichen Kontext benötigt? z.B. Radsport, Klettern, Rudern, Kajak etc. Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig  Kraftausdauer Man unterscheidet zwischen: Dynamischen Statischen (=bewegend) (=haltend) Kraftausdauer Kraftausdauer Beispiel: Beispiel: Radfahren Alpen/ „Halten“ an Kletterwand, Pyrenäenetappe Kreuzhang an Ringen Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Diagnostik der Kraftfähigkeiten: Sportmotorische Tests Ziel: aktuellen Leistungsstand zu erfassen, Trainingsziele zu spezifizieren, Aussagen zur Wirksamkeit des absolvierten Krafttrainings zu treffen Mögliche sportmotorische Krafttests: ✓ Bankdrücken oder Reißen als Test für die Maximalkraft ✓ Kugelstoßen als Test für die komplexe Schnellkraft von Armen+Beinen ✓ Jump-and-Reach Test für die Schnell- und Reaktivkraft ✓ Serien mit Heben definierter Lasten über eine definierte Zeit (=Test für Kraftausdauer, z.B. Anzahl der Liegestütze) Nachteile: geben keine differenziert Auskunft über Status der Kraftkomponenten sowie deren Einflussgrößen (z.B. Kraftanstieg oder erreichtes Kraftmaximum) Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Diagnostik der Kraftfähigkeiten: Biomechanisch gestützte Testverfahren Verfahren basierend auf die Erhebung von z.B. Kraft-Zeit-Kurven, Zeitmerkmalen von Stütz- und Flugphasen etc. Beispiele Squat Jump (Absprung aus Hockposition) Sprung von/ auf Kraftmessplatte Diagnostik der Kraftfähigkeit mittels EMG Mögliche Fragestellungen: ✓ Wann? ✓ Wo? (welcher Muskel) ✓ Wie lange? Sehm et al., Cereb Cortex 2010 ✓ etc. Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig  Krafttraining Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Krafttraining: Wozu Krafttraining?! Unterschiedliche Motive des Krafttrainings ✓ Verbesserung der allgemeine Fitness (z.B. Freizeit- Seniorensport) ✓ Verbesserung der Leistung im Hochleistungssport (z.B. im Radrennsport) ✓ Aufbau von Muskelmasse, Aussehen verbessern (z.B. Bodybuilding) ✓ Belastbarkeit wiedererlangen (z.B. in der Rehabilitation) ✓ Verletzungsprophylaxe (z.B. Schutz vor Verletzung im Kniegelenk-Fussball) Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Trainingsbereiche im Krafttraining Trainingsbereiche (Intensitätsbereiche) (in % ausgehend vom Maximalkraftniveau) Maximalkraft Ca. 70-100, exzentrisch auch über 100 Schnellkraft Ca. 30-70 Kraftausdauer Ca. 30-60 Lediglich Richtwerte!! Hier: Beispiele für den Einsatz allgemeiner Trainingsübungen Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Maximalkrafttraining Maximalkrafttraining oft miteinander Muskelaufbau- verbunden Training der intra- training muskulären Koordination (IK) = Kraftpotential ohne (mit = Hypertrophie-Effekte Hypertrophie-Effekte zu wenig (Vergrößerung des Muskelquerschnitts) steigern Führt zu höherer Rekrutierungs- Rate der Muskeln=optimale Aktivität Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig IK vs. Hypertrophietraining: Verhältnis zwischen Absolut- und Maximalkraft Was verändert sich beim IK bzw. Hypertrophie Training?! Hypertrophie Training? IK Training? Absolutkraft (AK) AK Kraftdefizit (~30%) Kraftdefizit MK Kraftdefizit (~30%) (~30%) Maximalkraft (MK) MK Kraftdefizit: Differenz aus Absolutkraft und Maximalkraft Großes Kraftdefizit= schlechte willkürliche Aktivierbarkeit des vorhandenen Potenzials! Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Ausbildung der Maximalkraftfähigkeit Methode Widerstand Wiederholung/ Serienanzahl Serienpause (% MVC) Serie Hypertrophie- 70 bis 85 8 bis 15 5 bis 10 1 bis 3 min Training (submaximal) Intramuskuläre 90 bis 100 1 bis 5 6 bis 12 3 bis 5 min Koordination (IK)-Training Für maximale kurzzeitige Krafteinsätze MVC= maximal voluntary contraction, engl. für maximale willkürliche Kontraktion (entspricht mx. Kraftniveau), Hypertrophie-Training= Muskelaufbau Verbesserung der Maximalkraft geht i.d.R. mit einer Steigerung der Schnellkraft und der absoluten Kraftausdauer einher! Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig Verletzungsgefahr beim Krafttraining Hinweise zur Vermeidung von Verletzungen beim Krafttraining ✓ Aufwärmen und/ oder vorbelasten! (allg. Herz-Kreislauftraining) ✓ Kraftübung muss koordinativ-technisch beherrscht werden! ✓ Gelenke vor Überlastung schützen! Gekrümmter Rücken Gerader Rücken kg Last Krafteinwirkung ✓ Bei Wiederaufnahme des Krafttrainings nach langer Unterbrechung muss vorsichtig dosiert werden! ✓ Geräte müssen betriebssicher sein! Prof. Patrick Ragert, PhD IABTW, Uni Leipzig