engineering and biomechanics in cycling
Prinzipien – Muskeln, Gelenke und Aktivierungen während des Tretens
Einfluß der Sitzposition auf Muskelkraft, resultierende Momente und tangentialer Kraftbeitrag an der Kurbel
Während muskulärer Aktivität beim Treten kommt es zu einem
bestimmten Zeitpunkt zu einem muskulären Kraftmaximum. Die
Übertragung dieser Kräfte auf die Tretkurbel ist abhängig von
einer bestimmten geometrischen Stellung der Glieder
zueinander.
Diese Geometrie wird, abhängig vom Bahnverlauf des
Sprunggelenks, von der eingenommenen Sitzposition
bestimmt.
Sinnvoll ist es, dass Kraftmaximum der biologisch stärksten
Muskulatur (Oberschenkelstrecker) dann zu erreichen, wenn durch
die Stellung der Glieder maximal große Gelenkhebel* entstehen.
Damit ist gewährleistet, daß die Kraft optimal auf die Kurbel
zur Drehmomenterzeugung übertragen werden kann.
Physikalisch wird das größte Drehmoment an der Kurbel in
waagerechter Stellung (90°, p/2) erbracht.
Zu diesem Zeitpunkt sollte das Kraftmaximum bei optimaler
Stellung der Glieder zueinander erreicht werden.
Um Voraussagen über die Wirkung von physiologischen Bewegungen zu machen, bedarf es eines muskelmechanischen Modells, mit dem sich die Bewegungsgleichungen unter Vorgabe von funktionalen Kontrollsignalen lösen lassen. [Yamaguchi und Zajac]
Die Wirkung der Muskulatur auf das Skelett wird durch die Geometrie der Krafteinleitung und die Beträge der Muskelkräfte bestimmt. [Zajac und Gordon]
Die Summierung der aktiv erzeugten Momente und die kinetischen Randbedingungen sowie die Trägheitskräfte des Körpers bestimmen, wie die Körpersegmente bewegt werden.
Grundsätzlich läßt sich über die Beurteilung der Sitzposition auf dem Strassenrad folgendes feststellen:
"Untersucht und gefunden werden muß eine Körperhaltung auf dem Rad, die den biomechanischen körperlichen Gegebenheiten in der Form Rechnung trägt, dass alle erzeugten Kräfte während des Tretens physikalisch maximal übertragen werden. Dies erfolgt nicht als iteratives Optimierungsverfahren, sondern ist die Bestimmung eines relativen Maximalwertes."
Dies liefert zwar noch keine Definition, reduziert aber die Kriterien auf die wesentlichen physikalischen Zusammenhänge zwischen menschlichem Körper und dem technischen Gestell Fahrrad.
Etwas sehr bemerkenswertes hat Jachen Denoth von der ETH in
Zürich, Schweiz dazu geschrieben:
"Reale muskuläre Bewegungen sind (vielleicht) das Resultat
von Optimierungsprozessen; vielleicht sind sie auch
nur das Resultat der mechanischen Eigenschaften der Muskulatur
und der gegebenen neurologischen Schlaufen. Welche Anteile von
spezifischen Eigenschaften der Muskulatur herrühren, und welche
Phasen von Bewegungsabläufen im motorischen Cortex gespeichert
sind und Komponenten der Regelung darstellen, sind und bleiben
faszinierende - bis heute im Detail jedoch
unbeantwortete – Fragen."
aus: Denoth, Jachen Vorlesung Biomechanik II – Biologische und mechanische Grundlagen des Bewegungsapparates, Kapitel 4.1 Seite 132,