DE10005346A1 - Verfahren zur Bestimmung des körperlichen Trainingszustands einer Person - Google Patents
Verfahren zur Bestimmung des körperlichen Trainingszustands einer PersonInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Bestimmung des körperlichen Trainingszustands einer Person, insbesondere bei Faustschlägen, schlägt eine Person auf eine Zieleinrichtung, mit der der Verlauf der auf ein Auftreffelement der Zieleinrichtung wirkenden Kraft über der Zeit diskret oder kontinuierlich gemessen und einer Auswerteeinrichtung zugeführt wird. In der Auswerteeinrichtung wird der Maximalwert F¶max¶ der Kraft bestimmt. Um eine vom Körpergewicht und der Körpergröße der trainierenden Person unabhängige Aussage über den individuellen Trainingszustand machen zu können, wird vorgeschlagen, daß DOLLAR A - der Impuls DOLLAR F1 berechnet wird, DOLLAR A - der Impuls DOLLAR F2 berechnet wird und DOLLAR A - das Impulsverhältnis e = l¶2¶/l¶1¶ bestimmt wird, DOLLAR A das ein Maß für den körperlichen Trainingszustand darstellt, DOLLAR A mit t¶max¶ = Zeit, bei der die maximale Kraft F¶max¶ auftritt, DOLLAR A F(t) = Kraft in Abhängigkeit von der Zeit, DOLLAR A t¶Ende¶ = Zeit, bei der die Kraft wieder auf Null abgesunken ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des körperlichen
Trainingszustandes einer Person, insbesondere bei Faustschlägen, wobei eine
Person auf ein Auftreffelement einer Zieleinrichtung schlägt und der Verlauf der auf
das Auftreffelement wirkenden Kraft über der Zeit diskret oder kontinuierlich
gemessen und einer Auswerteeinrichtung zugeführt wird, in der der Maximalwert
Fmax der Kraft bestimmt wird.
Derartige Verfahren sind allgemein bekannt und werden beispielsweise beim
Training im Boxsport oder bei anderen Kampfsportarten eingesetzt. Typischerweise
steigt die gemessene Schlagkraft relativ steil innerhalb einer Zeit von ca. 8 bis ca.
20 ms auf ihren Maximalwert an, um dann innerhalb einer u. a. von den
Dämpfungseigenschaften des Auftreffelements sowie u. U. den Handschuhen einer
schlagenden Person abhängenden Abklingzeit von 20 bis 40 ms wieder bis auf Null
abzusinken. Als Maß für den körperlichen Trainingszustand der schlagenden Person
wird bei Verfahren nach dem Stand der Technik der Maximalwert Fmax der Kraft
herangezogen.
Bei den Zieleinrichtungen, wie sie zur Durchführung des bekannten Verfahrens
verwendet werden, ist das Auftreffelement entweder als sogenannte Schlagplatte
bzw. als Schlagpolster jeweils starr mit einem Gebäudebauteil verbunden oder als
beweglicher Sandsack von großer Masse ausgebildet. Die Schlagplatten oder
-polster sind in der Regel mit Dehnungsmeßstreifen zur Bestimmung der auf sie
einwirkenden Kräfte versehen. Die bekannten Sandsäcke sind im Auftreffbereich mit
einem Druckaufnehmer versehen, der die Ermittlung der Schlagkraft gestattet.
Bei einem bekannten Verfahren, bei dem der Maximalwert Fmax der Kraft als Maß für
den Trainingszustand verwendet wird, ist es leicht einzusehen, daß diese Größe
stark von der Körpergröße und dem Gewicht der trainierenden Person abhängt und
daher eine von diesen Einflüssen unabhängige Aussage über den individuellen
physischen Trainingszustand der Person nicht erlaubt. Außerdem kommt es bei der
Maximalkraftmessung oft zu starken Streuungen, die den Informationswert einer
solchen Messung herabsetzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem
unabhängig von der absoluten Körpergröße bzw. dem Körpergewicht einer
trainierenden Person deren Trainingszustand in Form einer normierten und
gegenüber Streuung wenig anfälligen Größe angegeben werden kann.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art, wird diese
Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
- - der Impuls
berechnet wird, - - der Impuls
berechnet wird und - - das Impulsverhältnis e = I2/I1 bestimmt wird,
das ein Maß für den körperlichen Trainingszustand darstellt,
mit tmax = Zeit, bei der die maximale Kraft Fmax auftritt,
F(t) = Kraft in Abhängigkeit von der Zeit,
tEnde = Zeit, bei der die Kraft wieder auf Null abgesunken ist
Das Impulsverhältnis e stellt ein von den absoluten Körpermaßen bzw. dem
Körpergewicht unabhängiges Maß für den körperlichen Trainingzustand einer
Person dar, da hierdurch zum Ausdruck gebracht wird, welchen Krafteinsatz die
Person insbesondere in der zweiten Phase des Schlags, in der die Kraftkurve wieder
abklingt, aufbringt. In dieser Phase kann der Krafteinsatz bei einer guten
Schlagtechnik insbesondere durch die Muskulatur des Rumpfes und der Beine
positiv beeinflußt werden.
Während bei einem elastischen Stoß ohne Zufuhr äußerer Energie im idealisierten,
d. h. verlustlosen Fall die Anstiegskurve der Kraft bis zum Erreichen der
Maximalkraft Fmax spiegelsymmetrisch zur Abklingkurve der Kraft verläuft, ist es für
einen menschlichen Faustschlag typisch, daß die Abklingzeit der Kraft wesentlich
größer ist als die Anschwellzeit. Insbesondere der Verlauf der Kraft nach
Überschreitung von deren Maximum ist charakteristisch für den (Ganz-)
Körpereinsatz der schlagenden Person. Das Impulsverhältnis e beschreibt somit den
Quotienten aus dem Impuls nach Überschreiten des Kraftmaximums und dem Impuls
vor Erreichen dieses Kraftmaximums, wobei ein großer Wert des
Impulsverhältnisses e auf eine zeitliche lange Krafteinwirkung, d. h. auf einen großen
Körpereinsatz, hindeutet. Die Impulszahl e erlaubt auch eine Aussage über die
zeitliche Koordination der Muskelanspannung, optimalerweise beginnend im "großen
Zeh" und endend in der Faust.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich daher insbesondere dazu, von
absoluten Körpermaßen bzw. -gewichten unabhängige Aussagen über die
individuelle Schlagtechnik bzw. den Trainingszustand zu machen. Auch in der
Medizin lassen sich z. B. die Erfolge einer Rehabilitation nach einer Krankheit oder
einem Unfall objektiv mit der Erfindung ermitteln. Typischerweise liegen die Werte
des Impulsverhältnisses e zwischen Werten nur wenig über 1 für vergleichsweise
ungeübte Personen einerseits und Werten über 3 für Personen in gutem
Trainingszustand und mit ausgereifter Schlagtechnik andererseits.
Alternativ wird die oben angegebene Aufgabe, ausgehend von dem eingangs
erwähnten Verfahren, auch dadurch gelöst, daß
- - der Impuls
berechnet wird, - - der Impuls
berechnet wird und - - das Impulsverhältnis e* = I2*/I1* bestimmt wird,
das ein Maß für den körperlichen Trainingszustand darstellt,
mit tmax = Zeit, bei der die maximale Kraft Fmax auftritt,
t*Anf = Zeit, bei der die Kraft auf den Wert Fu angestiegen ist,
t*Ende = Zeit, bei der die Kraft wieder auf den Wert Fu abgesunken ist,
Fu = konstanter Schwellwert der Kraft
F(t) = Kraft in Abhängigkeit von der Zeit
Bei einer derartigen Verfahrensweise beginnt die Impulsberechnung erst bei einem
Schwellwert Fu der Kraft, so daß insbesondere ein Grundrauschen bei der
Kraftmessung, das beispielsweise durch Gebäudeschwindungen ausgelöst werden
kann, bei der Bestimmung der Anfangszeit sowie der Endzeit bei der
Integralberechnung nicht verfälschend in Erscheinung treten kann.
Die Auswahl des konkreten Wertes von Fu sollte in Abhängigkeit von den örtlichen
Gegebenheiten am Aufstellungsort der Zieleinrichtung sowie von der in der
Auswerteeinrichtung verwendeten Elektronik erfolgen. Typischerweise sollte Fu im
Bereich zwischen 0,05 Fmax und 0,2 Fmax liegen.
Schließlich ist nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens noch
vorgesehen, daß die Kraft mit einer Abtastfrequenz von mindestens 1000 Hz
gemessen wird.
Alternativ zu dem Verhältnis der Teilimpulse nach und vor dem Kraftmaximum kann
auch das Verhältnis des Gesamtimpulses zu den Teilimpulsen vor oder nach dem
Kraftmaximum zur Beurteilung des körperlichen Trainingszustands herangezogen
werden. Hieraus resultiert unter Umständen eine Vereinfachung der Meßelektronik.
Es gilt z. B.:
Iges/I1 = (I1 + I2)/I1 = 1 + e
Eine weitere Variante besteht darin, anstelle des Impulsverhältnisses ein Verhältnis
der Energie bis zu dem Kraftmaximum zu der Energie nach dem Kraftmaximum zu
bilden. Das Verhältnis der Energien stimmt mit dem Quadrat des
Impulsverhältnisses überein.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Person beim Schlag auf eine Zieleinrichtung;
Fig. 2 den Verlauf der Kraft F über der Zeit t beim Schlag einer Person A;
Fig. 3 wie Fig. 2, jedoch für eine Person B;
Fig. 4 einen anderen Verlauf der Kraft F, wobei der Verlauf unterhalb eines
Schwellwerts Fu nicht bei der Impulsberechnung berücksichtigt wird;
Fig. 5 eine Ansicht einer Zieleinrichtung in Form einer Schlagplatte und
Fig. 6 einen Querschnitt durch die Schlagplatte gemäß Fig. 5.
In Fig. 1 ist schematisch eine trainierende Person A beim Schlag auf eine
Zieleinrichtung dargestellt, die an der Wand eines Gebäudes befestigt ist.
Fig. 2 zeigt den Verlauf der Kraft F über der Zeit t, wie sie durch den Schlag der
Person A auf ein Auftreffelement der Zieleinrichtung verursacht und von einer
Auswerteeinrichtung aufgenommen wird. Es ist erkennbar, daß die Kraft F,
beginnend bei einem Wert O, vergleichsweise steil bis zu einem Maximalwert Fmax
ansteigt und von dort wieder - zunehmend flacher - abfällt, wobei die Zeit (tEnde - tmax)
wesentlich größer ist als die Zeit tmax bis zum Erreichen des Kraftmaximums Fmax.
Das liegt darin begründet, daß die trainierende Person auch während des Schlags
nachdrückt und - in Abhängigkeit ihres Körpereinsatzes - das Abklingen der Kraft
verzögert. Aus diesem Grunde ist auch das Integral der Kraft über die Zeit zwischen
tmax und tEnde größer als das Integral von O bis tmax. Das Verhältnis, nämlich das
Impulsverhältnis eA der beiden Integrale, beträgt im vorliegenden Fall ca. 2.
Demgegenüber zeigt Fig. 3 einen Kraftverlauf, bei dem die Anstiegskurve bis zum
Erreichen des (größeren) Kraftmaximums steiler verläuft, wohingegen die
Abklingkurve weniger steil verläuft und die Kraft erst zu einem späteren Zeitpunkt t-
Ende wieder auf Null absinkt. Das Integral über die Kraft von tmax bis t-Ende ist daher
größer als im Fall, der in Fig. 2 dargestellt ist.
Daraus ergibt sich auch ein größerer Wert für das Impulsverhältnis eB, das im
dargestellten Fall ca. 3 beträgt. Bei höherer Maximalkraft Fmax ist der Schlag der
Person B gemäß Fig. 3 durch einen größeren Körpereinsatz bzw. eine bessere
Schlagtechnik gekennzeichnet als der Schlag mit dem Kraftverlauf gemäß Fig. 2.
Fig. 4 verdeutlicht, wie der Kraftverlauf unterhalb eines Schwellwertes Fu
ausgeblendet wird, wenn das Integral nicht über die eigentliche Kraftfunktion F(t)
gebildet wird, sondern über die um den Schwellwert Fu reduzierte Kraftfunktion F(t) -
Fu. Die Ausblendung des Sockelbereichs der Kraftfunktion hat auf die Aussagekraft
keinen spürbaren Einfluß, sie eliminiert jedoch den u. U. verfälschenden Einfluß von
Störfaktoren, wie sie beispielsweise durch Schwingungen, die nicht durch den
Schlag der trainierenden Person ausgelöst werden, u. U. verursacht werden könnten.
Das Impulsverhältnis e* bestimmt sich im vorliegenden Fall gemäß
In Fig. 5 ist schematisch eine Zieleinrichtung 1 in Form einer Schlagplatte
dargestellt, die eine Rechteckform besitzt und mit Hilfe von vier Schrauben 2, die
jeweils ecknah angeordnet sind, an einer Säule 3 (Fig. 1) eines Gebäudes befestigt
ist. In der Mitte der Schlagplatte ist in einem runden Auftreffelement 4 ein
Dehnungsmeßstreifen 5 angeordnet, mit dem die Bestimmung der auf das
Auftreffelement 4 wirkenden Kraft möglich ist. Der Dehnungsmeßstreifen 5 ist über
zwei Anschlußleitungen 8 mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung 9
verbunden, die mit einem digitalen Anzeigeelement 10 zur Anzeige des aktuell
gemessenen Wertes des Impulsverhältnisses e versehen ist.
Aus dem Querschnitt durch die Schlagplatte gemäß Fig. 6 ergibt sich, daß die
Schlagplatte aus einer Metallplatte 6 und einer davor angeordneten
Schaumstoffschicht 7 besteht, die die Gelenkbelastung der trainierenden Person
mindern soll. Die Schaumstoffschicht 7 sollte jedoch nicht zu dick bemessen werden,
da hierdurch die Kraftkurve F(t) zu sehr abflacht und zeitlich in die Länge gezogen
wird, wodurch die Aussagekraft des Impulsverhältnisses e herabgesetzt würde.
Außer zu Trainingszwecken im Bereich des Kampfsports kann das
erfindungsgemäße Verfahren auch sehr vorteilhaft dazu verwendet werden, den
Erfolg körperlicher Rehabilitationsmaßnahmen, beispielsweise nach Unfällen oder
Operationen, zu überprüfen.
Claims (4)
1. Verfahren zur Bestimmung des körperlichen Trainingszustandes einer Person,
insbesondere bei Faustschlägen, wobei eine Person auf eine Zieleinrichtung
schlägt, mit der der Verlauf der auf ein Auftreffelement der Zieleinrichtung
wirkenden Kraft über der Zeit diskret oder kontinuierlich gemessen und einer
Auswerteeinrichtung zugeführt wird, in der der Maximalwert Fmax der Kraft
bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet daß
- - der Impuls
berechnet wird, - - der Impuls
berechnet wird und - - das Impulsverhältnis e = I2/I1 bestimmt wird,
das ein Maß für den körperlichen Trainingszustand darstellt,
mit tmax = Zeit, bei der die maximale Kraft Fmax auftritt,
F(t) = Kraft in Abhängigkeit von der Zeit,
tEnde = Zeit, bei der die Kraft wieder auf Null abgesunken ist.
2. Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß
- - der Impuls
berechnet wird, - - der Impuls
berechnet wird und - - das Impulsverhältnis e* = I2*/I1* bestimmt wird,
das ein Maß für den körperlichen Trainingszustand darstellt,
mit tmax = Zeit, bei der die maximale Kraft Fmax auftritt,
t*Anf = Zeit, bei der die Kraft auf den Wert Fu angestiegen ist,
t*Ende = Zeit, bei der die Kraft wieder auf den Wert Fu abgesunken ist
Fu = konstanter Schwellwert der Kraft
F(t) = Kraft in Abhängigkeit von der Zeit.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Fu im Bereich
zwischen 0,05 Fmax und 0,2 Fmax liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kraft F(t) mit einer Abtastfrequenz von mindestens 1000 Hz gemessen wird.
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DE (1) | DE10005346B4 (de) |
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- 2000-02-08 DE DE10005346A patent/DE10005346B4/de not_active Expired - Fee Related
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DE10005346B4 (de) | 2004-04-29 |
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