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On the estimation of centre of gravity height in vertical jumping

  • Veit WankEmail author
  • Corinna Coenning
Main Article
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Abstract

The purpose of this study was to compare three different methods for the estimation of vertical jump height and to reveal errors in maximum height of the centre of gravity (CG) that emerged. Additionally, the problem of initial values, which are difficult to estimate for squat jumps and drop jumps, was addressed by suggesting a new method for the calculation of CG height of squat and drop jumps. To evaluate and compare the methods used to examine the vertical jump performance, 15 men performed four maximal vertical jumps of three different types: counter movement jump (CMJ), squat jump (SJ) and drop jump (DJ). Kinematic data and the vertical ground reaction force were recorded. Three methods were used for the evaluation of the jumps: flight time method (FT), impulse method based on the energy conservation law (IMP) and the double numerical integration of the ground reaction force (INT). The maximum CG height calculated from three-dimensional (3D) kinematics using automatic infrared (IR) marker tracking (Vicon [Oxford, UK], Plug in Gait model, Davis et al., 1991) was used as reference (golden standard). The results of the 3D kinematic analysis and the double integration of the vertical reaction force did not show significant differences. The jump heights determined by IMP and by FT were too low in relation to the real jump height due to the absence of the CG height at take off. Besides this, the flight time can be manipulated by the jumper, meaning that the flight time method is not suitable for CG height estimation of vertical jumps in scientific studies.

Keywords

Vertical jump Maximum height Ground reaction force Impulse Flight time 

Zur Bestimmung der Körperschwerpunkthöhe bei Vertikalsprüngen

Zusammenfassung

Ziel dieser Studie war es, drei verschiedene Methoden zur Bestimmung der maximalen Sprunghöhe bei Vertikalsprüngen zu vergleichen und auftretende Fehler bei der Berechnung der maximalen Körperschwerpunkt (KSP)-Höhe aufzudecken. Zudem wird das Problem der Anfangswertbestimmung bei Squat- und Drop-Jumps thematisiert, indem eine neue Methode für die Berechnung der KSP-Höhe bei diesen Sprüngen vorgeschlagen wird. Um die verwendeten Methoden zur Ermittlung der Sprungleistung bei Vertikalsprüngen bewerten und vergleichen zu können, führten 15 männlichen Probanden vier maximal hohe Vertikalsprünge auf drei unterschiedliche Arten aus. Einen Counter-Movement-Jump (CMJ), einen Squat-Jump (SJ) und einen Drop-Jump (DJ). Kinematische Daten und die vertikalen Bodenreaktionskräfte wurden gemessen und für die Auswertung der Sprünge drei verschiedene Methoden verwendet. Das Flugzeitverfahren (FT), das Impulsverfahren (IMP), das auf dem Energieerhaltungssatz basiert und das Verfahren der doppelten numerischen Integration der vertikalen Bodenreaktionskraft (INT). Die maximale KSP-Höhe, die aus den Daten der 3D-Kinematik unter Verwendung eines automatischen Infrarot (IR)-Markertrackings (Vicon [Oxford, UK], Plug in Gait-Modell, Davis et al., 1991) bestimmt wurde, diente als Referenz (Goldstandard). Die Ergebnisse der Analyse der 3D-Kinematik und die doppelte Integration der vertikalen Bodenreaktionskräfte zeigten keine signifikanten Unterschiede. Die Sprunghöhen, die durch IMP und FT ermittelt wurden, waren im Verhältnis zur tatsächlichen Sprunghöhe zu gering, da die KSP-Höhe zu Beginn des Absprungs hier nicht berücksichtigt wird. Außerdem kann die Flugzeit durch den Springer manipuliert werden, so dass geschlussfolgert werden muss, dass die Flugzeitmethode nicht für die Bestimmung der Sprunghöhe bei Vertikalsprüngen in wissenschaftlichen Studien geeignet ist.

Schlüsselwörter

Vertikalsprünge Maximale Sprunghöhe Bodenreaktionskraft Impuls Flugzeit 

Notes

Compliance with ethical guidelines

Conflict of interest

V. Wank declares that he has no competing interests.

No studies with human participants or animals were performed by any of the authors for this article. All studies performed were in accordance with the ethical standards indicated in each case.

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Copyright information

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Authors and Affiliations

  1. 1.Institute of Sports ScienceEberhard Karls UniversityTübingenGermany

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