1×1 der Biomechanik

Die Analyse der Laufbewegung und ihre Auswirkung auf die Schuhkonstruktion und Schuhtechnologien
Wenn ein Mensch mit Höchstgeschwindigkeit läuft, kann man Details der Bewegung mit blossem Auge einfach nicht mehr erkennen wie zum Beispiel die Unterschiede in den Bewegungsabläufen oder die einwirkenden Kräfte. Hier kommt die Biomechanik ins Spiel. Sie studiert die Bewegung einzelner Beinsegmente und vor allem die Kräfte, die auf Fuss und Schuh einwirken, und berechnet Werte wie zum Beispiel die Höhe der Muskelkräfte. Wir konzentrieren uns im Folgenden auf die Kräfte und den Druck unter dem Fuss – denn hier kommen Laufschuh und Laufbewegung zusammen. Und hier werden die wirkenden Kräfte gemessen.

Die Bodenreaktionskräfte
Bei der Berührung des Fusses mit dem Boden entstehen Bodenreaktionskräfte.

Regel 1: Jeder Kraft ist eine gleich hohe Kraft entgegengerichtet. Der entscheidende Kraftmesspunkt ist der Bereich, an dem der Schuh auf den Boden auftrifft. Hier kann man nicht nur die Höhe der einwirkenden Kraft messen, sondern auch viel über den jeweiligen Laufstil lernen. Während der Abrollbewegung läuft der Druck unter dem Schuh nicht in einer geraden Linie, sondern in der sogenannten Kraftverlaufslinie. Diese Kraftverlaufslinie variiert stark bei den individuellen Laufstilen. Genau das ist die Herausforderung für den Laufschuh: Er muss sich in jeder Phase der Abrollbewegung des Fusses an den jeweiligen Untergrund und Laufstil anpassen, um ein optimales Laufgefühl zu schaffen.

Regel 2: Beim Laufen steigen die Bodenreaktionskräfte mit der Geschwindigkeit. Und das bis auf das Zwei- bis Dreifache des Körpergewichts: Beim Laufen wird nicht nur das Körpergewicht getragen, es wird auch die Abwärtsbewegung gestoppt und in eine Aufwärtsbewegung umgewandelt. Mit jedem Schritt.

Die Dimensionen der Bodenreaktionskräfte
Die Kräfte, die beim Kontakt mit dem Boden auf den Körper einwirken, lassen sich dann in drei Teile aufteilen: Die vertikale Kraft, die Laufrichtungskraft und die Seitwärtskraft.

Die vertikale Kraft
Sie verläuft in zwei Phasen: Auf – Ab, Ab – Auf. Der erste Part ist die Aufprallphase – sie entsteht durch den Aufprall auf dem Boden. In dieser Phase beträgt die einwirkende Kraft das 1,6- bis 2,3-Fache des Körpergewichts, das ist dann der Höhepunkt, der Impact Peak dieser Phase. Die zweite Phase ist die Standphase-/Abdruckphase. Zu diesem Zeitpunkt ist der Impact Peak das 2,5- bis 2,8-Fache des Körpergewichts.

Die Laufrichtungskraft (Fachbegriff: Anterio-Posterior)
Auch sie kann man in zwei Phasen unterteilen: Bremskraft und Beschleunigungskraft. Beide Phasen wirken aufeinander ein. Wenn die Bremskraft überwiegt, wird der Sportler langsamer. Wenn die Beschleunigungskraft überwiegt, wird der Sportler hingegen schneller. Bei einem Ausgleich der beiden Kräfte hat der Sportler eine konstante Laufgeschwindigkeit.

Die Seitwärtskraft (Fachbegriff: Medio-Lateral)
Sie variiert stark zwischen einzelnen Läufern. Das liegt vor allem daran, wie der Fuss aufgesetzt wird, das macht dann den Laufstil aus. Gerade wenn man die Höhe der Laufrichtungskraft bedenkt, fällt die Seitwärtskraft jedoch viel weniger ins Gewicht: im Höchstfall das 0,15-Fache des Körpergewichts.