Biomechanische Analyse der Kniebeuge: Drehmoment am Knie und an der Hüfte

Es gibt viele biomechanische Analysen der Kniebeuge im Internet, aber es gibt viele Dinge, die für mich nicht klar sind.

Betrachten wir zum Beispiel eine Kniebeuge mit hoher Stange. Eine Analyse erfolgt durch diese Website :

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Es steht dass:

Bei dieser Kniebeuge sieht man die Momentarme um Hüfte und Knie – sie messen von der Gelenkachse bis zur Kraftlinie. In dieser Stangenposition ist der Momentarm um die Hüfte etwas länger als der um das Knie. Dies bedeutet , dass die Hüftstrecker (Gesäßmuskulatur) etwas mehr Arbeit leisten als die Kniestrecker (Quadrizeps), was die Kraft betrifft, die sie aufbringen müssen, um die Belastung zu überwinden.

Und

Die Rumpf-, Knie- und Hüftstabilisatoren werden erheblich beansprucht, insbesondere wenn mehr Last hinzugefügt wird.

Meine Fragen sind:

  1. Um richtig ausbalanciert zu sein (und nicht nach vorne oder hinten zu fallen), sollten die beiden Drehmomente (bezogen auf den Mittelfuß) nicht gleich und entgegengesetzt sein? Warum wird diese Tatsache von all den biomechanischen Analysen (die ich gesehen habe) im Internet nicht gut hervorgehoben? Weitere Beispiele 1 , 2 .

Ich habe das dargestellte Szenario folgendermaßen skizziert:

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Da die beiden Kraftarme nicht notwendigerweise gleich sind (es hängt von der Rückenneigung ab), können sie nur dann gleich und entgegengesetzt sein, wenn das Kniegelenk ein anderes Gewicht als das Hüftgelenk hat. Wie können wir sicherstellen, dass wir ausgeglichen sind?

  1. Ist es nur wichtig (wenn Frage 1 richtig ist), dass die beiden Drehmomente gleich und entgegengesetzt sind, oder auch, dass sie nicht zu hoch sind? Diese Analysen betonen die Tatsache, dass das Kniedrehmoment entsprechend der von uns gewählten Squat-Variante (Front, Low Bar, High Bar) größer (schlecht) oder niedriger (gut) sein kann. Aber es erscheint mir unsinnig, da wir die Belastung schrittweise so weit wie möglich steigern wollen, während wir die richtige Form beibehalten. Und da das Drehmoment ist: Gewicht x Momentarm, erhöht es jede Variation, die wir wählen.

  2. Auf welche "Kniestabilisatoren" bezieht sich die Website und welche Rolle spielen sie?

Äußere Kräfte, die in der Hocke unten wirken:

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Antworten (1)

Um richtig ausbalanciert zu sein (und nicht nach vorne oder hinten zu fallen), sollten die beiden Drehmomente (bezogen auf den Mittelfuß) nicht gleich und entgegengesetzt sein?

Nein. Damit ein Körper ausgewuchtet werden kann, muss die Summe aller äußeren Drehmomente, sowohl reiner Drehmomente als auch Drehmomente, die aus gekoppelten Kräften resultieren, Null sein.

Im Fall eines hockenden Menschen werden keine externen reinen Drehmomente auf den Körper ausgeübt, und es wirken nur drei Kräfte, nämlich die auf den Körper des Hebers wirkende Schwerkraft, die auf die Stange wirkende Schwerkraft und die Bodenreaktionskraft des Bodens die Füße des Hebers nach oben drücken. Diese drei Kräfte können in zwei Momente gekoppelt werden – das Moment zwischen der Gewichtskraft des Hebers und einem Teil der Bodenreaktionskraft, mit einem Momentarm, der gleich dem horizontalen Abstand vom Massenmittelpunkt des Hebers zu seinem Mittelfuß ist, und ein Moment zwischen dem der Gewichtskraft der Langhantel und dem anderen Teil der Bodenreaktionskraft, mit einem Momentarm gleich dem horizontalen Abstand von der Stange zum Mittelfuß des Hebers. Diese beiden müssen sich gegenseitig aufheben, damit der Heber im Gleichgewicht bleibt.

Sowohl das Hüft- als auch das Kniedrehmoment sind innere Drehmomente und gleichen sich daher bereits bei der Betrachtung des gesamten Körpers aus und haben keinen Einfluss darauf, ob sich der gesamte Körper dreht. Der Grund dafür, dass sie sich selbst ausbalancieren, ist, dass das Hüftdrehmoment tatsächlich aus einem Drehmoment gegen den Uhrzeigersinn besteht, das von den Oberschenkeln auf den Oberkörper ausgeübt wird, und einem gleichen Drehmoment im Uhrzeigersinn, das vom Oberkörper auf die Oberschenkel ausgeübt wird, während das Knie (bei Betrachtung wie im obigen Diagramm). Drehmoment besteht aus einem Drehmoment im Uhrzeigersinn, das durch die Schienbeine auf die Oberschenkel ausgeübt wird, und einem Drehmoment gegen den Uhrzeigersinn, das durch die Oberschenkel auf die Schienbeine ausgeübt wird.

Ist es wichtig, [...] dass die beiden Drehmomente [...] nicht zu hoch sind? Diese Analysen betonen die Tatsache, dass das Kniedrehmoment entsprechend der von uns gewählten Squat-Variante (Front, Low Bar, High Bar) größer (schlecht) oder niedriger (gut) sein kann. Aber es erscheint mir unsinnig, da wir die Belastung schrittweise so weit wie möglich steigern wollen, während wir die richtige Form beibehalten.

Ja, Ihre Intuition ist hier richtig. Es ist ein häufiger Fehler bei der biomechanischen Analyse von Aufzügen, zu versuchen, das Kniedrehmoment zu minimieren, aus Angst, Knieverletzungen zu verursachen. Daher kommt der Mythos, dass Kniebeugen mit über die Zehen hinausragenden Knien schädlich sind. Aber das Erzeugen von Stress auf dem Knie ist eigentlich der ganze Zweck von Beinkräftigungsübungen und ist der Mechanismus, durch den das Wachstum des Quadrizeps stimuliert wird.

Die Folge eines Hebeversuchs, bei dem die Kniedrehmomentanforderungen größer sind als das, was Ihr Körper leisten kann, ist keine Verletzung, sondern lediglich, dass der Hebevorgang fehlschlägt.

Auf welche "Kniestabilisatoren" bezieht sich die Website und welche Rolle spielen sie?

Als Faustregel würde ich vorschlagen, dass jedes Mal, wenn jemand über "Stabilisierungsmuskeln" oder schlimmer noch, die allgegenwärtig verwendeten "kleinen Stabilisierungsmuskeln" spricht, ohne diese Muskeln wirklich benennen zu können, diese Person wahrscheinlich nicht weiß, was sie sprechen und sollten ignoriert werden.

Es gibt zwei Definitionen von "Stabilisatormuskeln": Sie sind entweder Muskeln, die sich isometrisch zusammenziehen, um die Haltung zu halten oder ein Gelenk zu fixieren (wie der vordere Deltamuskel während eines Bizepscurls oder die Rumpfmuskulatur während einer Kniebeuge), oder die Muskeln, die für das Halten verantwortlich sind die Last im Freihantellift im Gleichgewicht.

Ich werde die letztgenannte Definition verwenden, da das Einbeziehen eines isometrisch aktiven Muskels als Stabilisator bedeutet, dass der Rücken ein Stabilisator für das Kreuzheben ist oder dass der Rectus abdominis ein Stabilisator für die Planke ist, anstatt dass sie das primäre Ziel dieser Übungen sind .

Bei der Kniebeuge besteht die einzige Herausforderung für das Gleichgewicht darin, dass das Gewicht zu weit nach vorne oder hinten kippt, und es sind tatsächlich die Hauptbewegungskräfte der Übung (Waden, Quadrizeps und Gesäßmuskeln), die für die Stabilität verantwortlich sind.

Einige Übungen haben jedoch ausgeprägte Stabilisatormuskeln, zum Beispiel trainiert das Bankdrücken hauptsächlich die Brust- und Trizepsmuskeln, verwendet aber den Latissimus dorsi und die Deltoideusmuskeln für die Stabilität, wobei der Latissimus aktiviert wird, um die Stange zurückzubringen, wenn sie sich über das Gesicht nach oben verschiebt. oder die Deltamuskeln werden aktiviert, wenn sich die Stange zu weit nach unten auf die Brust verschiebt.

Vielen Dank. Ein paar letzte Fragen.
1) Über "Das Hüftdrehmoment besteht tatsächlich aus (bei Betrachtung wie im obigen Diagramm) einem Drehmoment gegen den Uhrzeigersinn, das von den Oberschenkeln auf den Oberkörper ausgeübt wird, und einem gleichen Drehmoment im Uhrzeigersinn, das vom Oberkörper auf die Oberschenkel ausgeübt wird": ist das erste Drehmoment, das von ausgeübt wird Schwerkraft und die zweite, die von unserem Hüftgelenk angewendet wird? Wer garantiert, dass der letzte gleich und entgegengesetzt zum ersten ist?
2) Was garantiert, dass wir bei einer Kniebeuge mit dem eigenen Körpergewicht ausbalanciert sind?
Zu 1): Sind die Hüft- und Kniemomente nicht auf die Schwerkraft und damit auf äußere Kräfte zurückzuführen?
1) Keines der Drehmomente ist auf die Schwerkraft zurückzuführen. Man kann sich vorstellen, dass die Schwerkraft auf den Rumpf wirkt und nur eine nach unten gerichtete Kraft erzeugt, keinen Moment. Das Torsionspaar tritt auf, weil die Gesäßmuskeln an der Hüfte in einer Richtung am Becken und in der anderen Richtung am Femur ziehen. Wenn also der Rumpf (einschließlich des Beckens) starr gehalten wird, führt dies zu einem Drehmoment gegen den Uhrzeigersinn, das auf den Oberkörper ausgeübt wird, und einem gleichen Drehmoment im Uhrzeigersinn, das auf die Oberschenkel ausgeübt wird.
2) Bei einer Kniebeuge mit dem eigenen Körpergewicht muss der Schwerpunkt der Person über ihrem Mittelfuß bleiben. Dies bedeutet, dass die nach unten gerichtete Schwerkraft mit der nach oben gerichteten Bodenreaktionskraft übereinstimmt, sodass zwischen ihnen kein Moment entsteht.
Für Ihre letzte Frage wäre ein externes Drehmoment so, als würde jemand Ihre Hüften packen und sie mit den Händen drehen. Die Schwerkraft ist eine externe Kraft, aber sie wirkt nach unten auf Ihren Schwerpunkt, und obwohl die Hüft- und Kniedrehmomente dadurch entstehen, werden sie nicht direkt dadurch verursacht. Die Hüft- und Kniedrehmomente sind nur die internen Versuche des Körpers, zu verhindern, dass der gesamte Körper unter der Schwerkraft zusammenbricht.
Perfekt, klar. Ich habe meiner Frage ein Bild hinzugefügt, in dem ich versucht habe, die drei äußeren Kräfte zu zeichnen, die Sie gut beschrieben haben. Ein Zweifel an der Bodenreaktionskraft: Ist es falsch zu sagen, dass sie auf den Mittelfuß wirkt? Sollte ich drei Reaktionskräfte (Stativ) zeichnen müssen, um zu sehen, wie es sich mit den anderen Kräften verbindet, um zwei Momente zu erzeugen? Sind die Drehmomente der drei Reaktionskräfte gleich und entgegengesetzt?
Ja, das zusätzliche Bild ist genau richtig. Genau genommen sind sowohl Körpergewichts- als auch Bodenreaktionskräfte verteilte Kräfte, da die Körpergewichtskraft über den ganzen Körper und die Bodenreaktionskraft über die gesamte Fußsohle verteilt wird (vielleicht mehr in Ferse und Ballen als im Fußgewölbe). . Für diese Art der Analyse werden diese Kräfte jedoch normalerweise zu einer einzigen Kraft vereinfacht, die im Zentrum der verteilten Kraft wirkt, dh durch den Massenmittelpunkt für das Körpergewicht oder durch den Mittelfuß für die Bodenreaktion.