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Biomechanische Grundlagen des Startsprungs im Schwimmen

Übersichtsbeitrag im Zuge der Einführung neuer Startblockmodelle

Biomechanical principles of swim start performance

Overview in the wake of the introduction of a new starting block model

Zusammenfassung

Der Startsprung im Schwimmen stellt sowohl für den Individualwettbewerb auf den kurzen Schwimmdistanzen als auch für den Staffelwettbewerb eine wesentliche Voraussetzung für den Wettkampferfolg dar. Mit der Einführung eines längeren und steiler angestellten Startblocks, der über eine zusätzliche Abdruckhilfe für die Füße verfügt sowie eine seitlich angebrachte Halterung von Handgriffen erlaubt, wird die Startleistung zukünftig an Bedeutung gewinnen. Waren bislang gleichermaßen Greifstarts und Schrittstarts in internationalen Wettkämpfen zu beobachten, so spricht vieles dafür, dass sich letztere Starttechnik angesichts der neuen Startblockkonstruktion durchsetzen wird. Mit dem vorliegenden Beitrag werden mit der Einführung des neuen Startblocks die bisherigen Erkenntnisse zum Schwimmstart mit dem herkömmlichen Block zusammengefasst. Nach einleitenden Erläuterungen zur Abschätzung der Startleistung werden Befunde zu den unterschiedlichen Absprungtechniken, zum Eintauchen und zur Kraftentfaltung auf dem Block diskutiert. In der Summe konnten tendenzielle Vorteile für den Schrittstart (mit einer anfänglichen Körpergewichtsbelastung auf dem hinteren Bein) sowie ein flaches Eintauchen ausgemacht werden. Durch den Drehimpuls um die Breitenachse werden dabei günstige Bedingungen geschaffen, die einen steilen Wassereintritt (verbunden mit einem Delphinbeinschlag bei zuvor überstreckter Hüfte) ermöglichen. Letztlich werden in dem Beitrag auch Erkenntnisse zum Staffelstart und der hier zu erwartenden Änderung in der Bewegungstechnik durch den neuen Startblock aufgegriffen.

Abstract

Starting block performance in swimming is of crucial importance in the individual competitions for the shorter swimming distances as well as for the relay events. The significance of this swim start performance will increase with the introduction of a new starting block with a longer and slightly steeper surface in conjunction with a push-off support for the feet and laterally adjustable handles. As grab starts and track starts were equally observed in international swimming competitions there are good reasons to assume that only the latter will remain the dominant starting technique. This report aims to summarize existing knowledge on the biomechanics of the swim start performed on a traditional starting block as a new starting block is introduced and new starting techniques are going to be developed. Following some introductory remarks on the assessment of the swim start performance, results will be discussed on the merit of different take-off techniques, on the entry behaviour, and on the force development profiles on the starting block. In conclusion, a tendency in favour of the rear-weighted track start was found in conjunction with a flat entry. In addition, it could be shown that an angular momentum around the transverse body axis combined with a dolphin kick (and a previously hyperextended hip joint) may provide hydrodynamic conditions to enter the water with a rather steep centre of mass trajectory. Finally, existing biomechanical knowledge will be presented on the relay start as well as on a possible change in the starting technique using the new block.

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Abb. 1
Abb. 2
Abb. 3
Abb. 4

Notes

  1. Bei Costill, Maglischo und Richardson (1992, S. 111 ff) werden flachen Flugkurven gegenüber steilen Flugkurven höhere horizontale Abfluggeschwindigkeiten zugeschrieben.

  2. Für die Leistungsdiagnostik im Deutschen Schwimmverband hat sich die Zeit bis 7,5 m etabliert (z. B. Küchler, Hildebrand & Leopold, 1997; Küchler & Leopold, 2000). Diese Setzung ist durch die Intention begründet, nur die Bewegungsphasen des Startvorgangs einzubeziehen, die noch nicht durch Vortriebsbewegungen im Wasser beeinflusst werden. Seit 2009 wird in der Leistungsdiagnostik des Deutschen Schwimmverbandes neben der 7,5-m-Zeit die 5-m-Zeit als Kriterium für die Startleistung herangezogen.

  3. Für den Parallelstart hat sich in der Fachliteratur auch die Bezeichnung Greifstart (engl. „grabstart“) etabliert. Da jedoch auch beim Schrittstart (engl. „trackstart“) die Arme nach vorne unten greifen, sind Missverständnisse nicht ausgeschlossen. Wir bevorzugen daher die Bezeichnung Parallelstart gegenüber dem eher gebräuchlichen Greifstart.

  4. Demgegenüber liegen die bei Arellano et al. (2000) berichteten Abflugwinkel mit rund −3 Grad im negativen Bereich, wobei hier unklar bleibt, bei welcher Absprungtechnik die Messungen durchgeführt wurden. Kibele, Siekmann, Fischer und Ungerechts (2007) berichten (in Anlehnung an Vorgaben in der Leistungsdiagnostik des Deutschen Schwimmverbandes) von Abflugwinkeln im Bereich von rund 30 Grad, wobei die Neigung zwischen der Gerade durch Fußspitze-Hüfte zur Horizontalen herangezogen wurde.

  5. Unklar bleibt, warum Miller et al. beim Abflug von einer völlig gestreckten Körperhaltung ausgehen. So konnten bei Kibele und Fischer (2009b) im Moment des Abflugs für den Schrittstart ein Hüftwinkel von 161 Grad und für den Parallelstart von 148 Grad ermittelt werden. Die Differenzen waren signifikant, wobei der Hüftwinkel beim Abflug anhand der Geraden durch Schulter-Hüfte und Hüfte-Knie festgelegt war. Mit dem beim Abflug gegenüber dem Eintauchen größeren Hüftwinkel könnten die Abweichungen zwischen den Bestimmungsverfahren für den Abflugwinkel weniger markant ausfallen als für den Eintauchwinkel.

  6. Ein Hinweis darauf, dass mit der Wahl der beiden Bestimmungsverfahren keine zusätzliche Varianz entsteht, geht aus einer Untersuchung von Takeda et al. (2005) hervor, die zwischen der Rumpfneigung zur Horizontalen und der Steigung in der Flugparabel einen sehr hohen korrelativen Zusammenhang (r=0,97) feststellen konnten.

  7. Tatsächlich weist die Lernintervention von Takeda et al. (2005) darauf hin, dass eine experimentelle Verminderung des Absprungwinkels zu einer höheren horizontalen Abfluggeschwindigkeit (durch eine Erhöhung des Drehimpulses) führt.

  8. Blockzeiten für Parallelstart vs. Schrittstart: 0,95 s vs. 0,94 s (Miller et al. 2003), 0,94 s vs. 0,89 s bei Benjavanutra et al. (2004) und bei Vilas-Boas et al. (2003) 0,90 s für Schrittstart mit Körpergewichtsverlagerung vorn sowie 0,94 s für Schrittstart mit Körpergewichtsverlagerung hinten, wobei die Blockzeit für den Parallelstart dazwischen lag. Blockzeiten bei Welcher et al. (2008): 0,87 s für Parallelstart sowie Schrittstart mit Gewicht hinten und 0,80 s für Schrittstart mit Gewicht vorn.

  9. Die bei Kibele und Fischer (2009b) berichteten Hüftwinkel im Moment des ersten Wasserkontakts liegen für den Parallelstart bei rund 145 Grad und für den Schrittstart bei rund 166 Grad. Der Unterschied war signifikant.

  10. Eintauchwinkel um die 35 Grad für den Schrittstart werden ebenfalls von Vilas-Boas et al. (2003) berichtet.

  11. Eine Erhöhung der für die Regression verwendeten Bezugspunkte auf 4 und mehr Stützstellen bringt nach Fischer und Kibele (2010) keinen bedeutsamen Genauigkeitsgewinn.

  12. Messmethodisch lassen sich Drehimpulse sowohl mit Hilfe von kinematischen Daten (in der Flugphase) und der hier vorliegenden Drehimpulse der einzelnen Segmente (Hay, 1993, S. 153) als auch mittels der am Körperschwerpunkt angreifenden horizontalen und vertikalen Drehmomente (Ramey, 1973) berechnen. Beide Verfahren liefern weitgehend übereinstimmende Ergebnisse (Kibele et al., 2007).

  13. So berichten Kibele et al. (2007) über eine Varianzaufklärung in der Startleistung (Zeit bis 7,5 m) von 85% durch die Bewegungsmerkmale Blockzeit, Maximum in der Horizontalkraft und Drehimpuls. Dabei betrugen die spezifischen Varianzanteile (über Semipartialkorrelationen abgeschätzt) für die Blockzeit 18%, für das Maximum der Horizontalkraft von 11% und für den Drehimpuls 1%. Die bivariate Korrelation zwischen Drehimpuls und der Startleistung fiel hochsignifikant aus und lag bei r=0,71.

  14. So werden für den Schrittstart mit hinterer Gewichtsverlagerung sowohl bei Vilas-Boas et al. (2003) mit 4,05 m/s als auch bei Welcher et al. (2008) mit 3,99 m/s die höchsten horizontalen Abfluggeschwindigkeiten beobachtet, die sich signifikant von den Werten für die anderen Absprungtechniken unterscheiden.

  15. Hier stehen die Schwimmer in leicht gebückter Körperhaltung und einer Schrittstellung auf dem Block, wobei der vordere Fuß die Blockkante berührt. Für den beidbeinigen Absprung wird das hintere Bein beigestellt (z. B. McLean et al., 2000).

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Der korrespondierende Autor gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

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Correspondence to Armin Kibele.

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Die diesem Beitrag zugrundeliegenden Untersuchungen wurden mit finanzieller Unterstützung des Bundesinstituts für Sportwissenschaft (0407150102, 0708652004, 07060408, 07060308) sowie des Deutschen Olympischen Sportbundes durchgeführt.

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Kibele, A., Fischer, S. & Biel, K. Biomechanische Grundlagen des Startsprungs im Schwimmen. Sportwiss 41, 202 (2011). https://doi.org/10.1007/s12662-011-0196-6

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  • DOI: https://doi.org/10.1007/s12662-011-0196-6

Schlüsselwörter

  • Schwimmstart
  • Staffelstart
  • Biomechanische Analyse
  • Drehimpuls
  • Trainingssteuerung

Keywords

  • Swimming start
  • Relay start
  • Biomechanical analysis
  • Angular momentum
  • Training control