Mechanik

Kraft und Kraftarten

Muskelkraft

  • Kräfte – manchmal anziehend, manchmal abstoßend …
  • Was hält unsere Welt eigentlich zusammen?
  • Warum spricht man von Kernkraftwerken?

Muskelkraft

Abb. 1 angespannter Oberarmmuskel (Bizeps),CC0/daniel64 via pixabay

Viele Sportstudios werben damit, dass man bei ihnen durch gezieltes Training einen "gestählten" Körper erreichen kann (vgl. Abb. 1). Tatsächlich lässt sich durch geeignetes Üben der Querschnitt eines Muskels und somit die Zahl der aktivierten Muskelfasern erhöhen. In den Sportwissenschaften unterscheidet man zwischen verschiedenen Arten der Muskelkraft:

Maximalkraft

Schnellkraft

Ausdauerkraft

Diese Festlegungen der Muskelkraftarten im Sport stimmt nur z.T. mit der physikalischen Kraftdefinition überein. Sie beschreiben auch nur die Leistung einer bestimmten Art von Muskulatur unseres Körpers, der sogenannten Skelettmuskulatur. Die mehr als 400 Skelettmuskeln machen beim erwachsenen Mann ca. 40%-50% des Körpergewichts aus. Die Skelettmuskeln können wir bewusst durch unser Gehirn steuern.

Neben der Skelettmuskulatur haben wir noch die sogenannte glatte Muskulatur (z.B. Herz-Muskel, Darmmuskulatur), die wir im Gegensatz zur Skelettmuskulatur nicht willentlich steuern können.

2 Zusammenwirken von Bizeps und Trizeps bei der Armbewegung.

Funktionsweise eines Skelett-Muskels

Jeder Skelett-Muskel besteht aus einem Muskelbauch, der beidseits an seinen Enden in eine Sehne übergeht, die am Knochen eines Gelenksystems befestigt ist. Zieht sich der Biceps-Muskel zusammen, wird die wirkende Muskelkraft durch die Sehne übertragen und der Unterarm bewegt sich nach oben. Bei dieser Bewegung muss sich der Triceps-Muskel entspannen. Soll der Unterarm wieder gesenkt werden, muss sich der Biceps-Muskel entspannen und der Triceps-Muskel spannen.

4 Schematische Darstellung der Funktion einer Muskelfaser, die angespannt und entspannt wird.

Die eigentliche Funktion des Muskels, nämlich das Spannen (Verkürzen) und das Entspannen (Verlängern) wird durch zwei unterschiedliche Typen von Eiweißfäden, das Aktinfilament und das Myosinfilament bewirkt.

Die Myosinfilamente mit ihren Köpfchen "zerren" bei Spannen des Muskels die Aktinfilamente an sich vorbei und verkürzen so die Fibrillen und damit den Muskel (die Steuerung erfolgt durch chemische Prozesse, auf die hier nicht eingegangen wird).

Beim Entspannen des Muskels gleiten die Myosin- und Aktinfilamente wieder auseinander.

Detaillierter Aufbau eines Muskels

Abb. 3 Aufbau eines Muskels; CC BY 4.0 by Steven Telleen via OpenStax, Download for free at http://cnx.org

Jeder Muskel besteht aus Bündeln von Muskelfasern.

Bei den Muskelfasern gibt es sogenannte "schnelle" und "langsame" Fasern. Schnelle Fasern ziehen sich im Vergleich zu langsamen Fasern mit der doppelten Geschwindigkeit zusammen sie brauchen aber mehr Energie und ermüden deshalb schneller. Menschen mit einem hohen Anteil schneller Fasern eignen sich im Sport z.B. als Sprinter. Besitzt ein Sportler überwiegend langsame Fasern, eignet er sich z.B. Marathonläufer. Das Verhältnis von langsamen zu schnellen Fasern ist teilweise angeboren, lässt sich aber auch durch gezieltes Training beeinflussen.

Die Muskelfasern bestehen wiederum aus sogenannten Fibrillen.

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