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19		Winkelspezifische Kraft
		Beachte die Kraftkurve des Muskels

Muskeln bewegen Gelenke. Die Kraft, die ein Muskel entwickeln kann, ist allerdings in hohem Maße von der Winkelstellung des Gelenks abhängig, das er bewegt. Die Winkelstellung beeinflusst die momentane Länge des Muskels und den Hebelarm (= Kraftarm) mit dem er arbeiten kann. Die momentane Länge bestimmt die für eine Kontraktion bedeutsame Überlappung der Filamente des Aktomyosins im Sarkomer, der kleinsten kontraktilen Einheit im Muskel. Bei einer Kontraktion gleiten die Filamente stärker ineinander, während sie bei einer Dehnung auseinander gezogen werden. Bei starker Verkürzung (Endkontraktion) oder starker Dehnung ist infolgedessen die Überlappung der Filamente ungünstig, was dazu führt, dass der Muskel nur wenig Kraft entwickeln kann.

Bei einer leichten Dehnung des Muskels ist die Überlappung jedoch noch günstig und es addieren sich zu der reinen Kontraktionskraft zusätzlich elastische Rückstellkräfte, die die Kraftentwicklung unterstützen. Viele Muskeln können daher in einer leicht gedehnten Stellung (= günstige Überlappung + elastische Rückstellkräfte) eine besonders hohe Kraft entwickeln. Bei starker Verkürzung entfällt der Vorteil elastischer Kräfte und die Filament-Überlappung ist sehr ungünstig. Daher ist in dieser Position (Endkontraktion) die effektive Kontraktionskraft häufig am geringsten.

Der Kraftarm, das heißt der Abstand der Kraftwirkungslinie der Muskelkontraktion zur Gelenkachse wird durch unterschiedliche Winkelstellungen verkürzt oder verlängert. Ein großer Abstand (= langer Kraftarm) bewirkt ein großes (günstiges) Drehmoment, ein geringer Abstand ein kleines (ungünstiges).

Kraftarm- (rot) und Muskellängenänderung (blau) bei unterschiedlichen Gelenkwinkeln bei der Armbeugung (schematisch).

Wie hoch nun die Krafterzeugung des Muskels im jeweiligen Gelenkwinkel unter den genannten Voraussetzungen ist, kann durch Tests ermittelt werden. Diese Tests ergeben die Kraftkurve eines Muskels (siehe Diagramm). Wie die Kraftkurve sich in der Bewegung einer Last tatsächlich auswirkt, hängt allerdings zusätzlich von der Länge des Lastarms ab, d. h. vom Abstand des Lastschwerpunkts zur Gelenkachse. Der Bizeps hat z. B. die größte Kraftentwicklung im 90°-Ellbogenwinkel (Zatsiorsky 1996, S. 74). Beim Bizepscurl mit senkrecht herabhängendem Oberarm ist in diesem Gelenkwinkel allerdings auch der längste Lastarm wirksam, was den muskelphysiologischen Vorteil aufhebt.

Im Training ist die Kenntnis der Kraftkurven von Muskeln nützlich, um den Widerstand gezielt auf Schwachpunkte im Bewegungsablauf zu konzentrieren (z. B. Prinzip der Spitzenkontraktion) oder ihn an die Kraftkurve anzupassen, damit in jedem Gelenkwinkel eine maximale Ausbelastung des Muskels ermöglicht wird. Letzteres wird durch Exzenter-Vorrichtungen an Kraftmaschinen angestrebt.

Kraftkurve der Beinstreckerkraft im Sitzen (offenes System)

VERWEISE:

Endkontraktionen (22)

Beweglichkeit (17)

Hantel oder Maschine? (50)

Widerstandsarten (49)