Thema: Ein neuer Ansatz zur Intensitätsbetrachtung

[lusch3]

Der nachfolgende Beitrag ist schon in einem anderen Forum diskutiert, jedoch möchte ich ihn auch hier gern zur Diskussion stellen. Ausgangspunkt war die Intensitätsbestimmung im Besonderen bei BWE-Training, da es dazu keinerlei (sinnvolle) Ansätze soweit gibt, ganz im Gegensatz zum Hanteltraining. Der komplette Beitrag besteht aus 2 Beiträgen und ein paar Auszügen aus PNs. Viel Erfolg beim Lesen .


########## 1. Beitrag ##########


Grundlagen

grundlage meiner betrachtung ist die mathematische beschreibung von leistung wie sie im wechselstromkreis vorkommt. auf grund der physikalischen eigenschaften des stromes ist die leistung eines wechselstromes nicht nur reell, sondern auch imaginär, also komplex. zur vertiefung empfehle ich: [Link nur für registrierte und freigeschaltete Mitglieder sichtbar. ] , [Link nur für registrierte und freigeschaltete Mitglieder sichtbar. ] und [Link nur für registrierte und freigeschaltete Mitglieder sichtbar. ].
greife ich die komplexe darstellung auf, dann benennt man die leistung die an einer elektrischen schaltung umgesetzt wird "Scheinleistung S", welche sich in die geometrischen anteile "Wirkleistung P" und "Blindleistung Q" aufteilt. der mathematische zusammenhang ist: S² = P² + Q².

die wirkleistung P ist dabei die leistung in der schaltung, die effektiv nutzbar ist um z.b. einen motor anzutreiben, die blindleistung Q entsteht an bauteilen wie kondensatoren und spulen und ist am schwierigsten vom verständnis her. im gesamtenergieverbrauch (=scheinleistung) hat die blindleistung einen zuweilen sehr großen anteil, jedoch kann dieser anteil nicht genutzt werden, da er dazu genutzt wird in den betreffenden bauteilen entweder ein magnetfeld aufzubauen oder den kondensator zu laden. im zeitlichen mittel kommt also nichts bei rum was tatsächlich nutzbar ist.

Übertragung

die wirkleistung P wird, genau wie in der ET, als die leistung bezeichnet, die aufgebracht werden muss, um eine ortsveränderung einer masse zu erreichen (z.b.: heben eines gewichtes, werfen eines balles, hochziehen des körpers,...). die blindleistung Q ist dann die leistung die im körper umgesetzt wird, um selbigen zu stabilisieren, in position zu halten, zu stützen, etc., also quasi die "hilfsenergie". beispiele wären das gleichgewicht halten bei pistols, die rumpfstabilität bei oapus oder das verspannen des körpers beim kreuzheben/kniebeugen.
die scheinleistung S ist dann wiederum die geometrische summe der beiden leistungen und ist die gesamtmenge der energie, die der körper aufbringen muss um eine bestimmte übung zu absolvieren. durch die aufteilung dieser scheinleistung kann man nun auch z.b. den energiebedarf von so unterschiedlichen übungen wie kreuzheben und einem malteser kreuz an den ringen vergleichen.

dazu ein kleines illustrierendes beispiel:
ein wettkämpfer hebt 400kg beim kreuzheben. der wirkleistungsanteil ist hier um einiges größer als der blindleistungsanteil, da die leistung die aufzubringen ist um das gewicht zu bewegen wesentlich höher ist, als den körper anzuspannen und in position zu halten.
im vergleich dazu ein turner der eine komplizierte figur an den ringen aufführt. er bewegt nur relativ wenig masse von A nach B (P ist klein), jedoch führt die extreme hohe körperspannung und -beherrschung zu einem sehr hohen blindleistungsanteil.
betrachtet man die scheinleistungen der beiden sportler sollte sich ein annähernd gleicher wert ergeben.

ich hoffe soweit konnte mir ein großteil der leser folgen .

Ausarbeitung

nun haben wir einigermaßen geklärt was die biomechanische scheinleistung ist, jedoch wurde zur intensität noch kein wort verloren. das hole ich jetzt nach .

um die intensität einer übung zu bestimmen kann man (vorausgesetzt man hat die dafür nötigen daten) die nötige scheinleistung bestimmen, aber was nützt das dem einzelnen sportler?
erst einmal gar nichts, denn wichtig ist die höhe an scheinleistung die man maximal aufbringen kan. diesen wert habe ich WC, "Work Capacitiy", genannt. setzt man nun die scheinleistung S einer übung mit der eigenen maximal aufzubringenden scheinleistung WC in relation erhält man die persönliche intensität I = S / WC.
ist die intensität im rahmen der eigenen leistungsfähigkeit erhält man einen wert zwischen 0 und 1, ist er größer, kann man von einer überanspruchung sprechen.

Anwendung

Wursti hat eine kleine rechenaufgabe gestellt, anhand derer ich mein modell überprüfen will. die probeaufgabe:

Trainierender A:
70x5 Liegestütz --(Progression)--> 100x5 Liegstütz

Trainierender B:
70x5 Liegestütz --(Progression)-->50x5 einarmige Liegestütz

folgende annahmen sollen gelten:

1. die WC ist beiden anfangs gleich
2. die intensität I ist anfangs genau 1 (70x5 LS stellt exakt das leistungsmaximum dar) und bleibt 1
3. S_oapu (scheinleistung von oapus) ist 10*S_ls (scheinleistung von normalen LS)
4. alle parameter (alter, gewicht, körpermaße,etc.) sind bei A und B gleich
5. die zeit zur progression ist gleich
6. die zeit zur absolvierung der wiederholungen ist vor und nach der progression gleich
7. 50x5 einarmige LS meint 50x5 oapu PRO arm

Trainierender A:

S_neu verbessert sich auf 142,85% von S_alt . deutliche verbesserung in der wirkleistung, da die wiederholungsanzahl gesteigert wurde (öfter eine bestimmte masse in der gleichen zeit bewegt, siehe f). blindleistung wurde nicht gesteigert, da die koordinative herausforderung die gleiche geblieben ist.

Trainierender B:

insgesamt absolvierte oapus: 100x5 (da 50 pro arm); verbesserung der S_neu auf 1.428,57% von S_alt. merkliche verbesserung der wirkleistung, verringerung der einzelnen wiederholung pro arm auf die hälfte, dafür abfrage höherer leistung des einzelnen arms pro einzelwiederholung, außerdem werden insgesamt mehr wiederholungen in der gleichen zeit gemacht. herausragende steigerung der blindleistung auf ein vielfaches des ausgangswertes, da koordinative herausforderung stark gestiegen ist.


Auswertung
da b gilt, ist die steigerung der scheinleistung 1-zu-1 auf eine steigerung von WC zu übertragen. würde B das pensum von A absolvieren, wäre die intensität bei gerade mal 0,1. würde A das pensum von B absolvieren, wäre es eine überlastung um den faktor 10!

Und nun?

Wurstis fragen kann ich auch mit diesem modell nicht beantworten, wo bei das diesmal eher an den fragen als am modell iegt . ich denke jedoch, dass es ein ganz brauchbarer ansatz ist, um sich über die intensität einer übung im klaren werden zu lassen. das große problem dabei ist natürlich, dass es einfach keinerlei daten gibt, wie sich z.b. die scheinleistung beim liegestütz oder bei einer schweren kniebeuge zusammensetzt oder wie man die WC bekommt.

deswegen geb ich mein modell in die runde zur diskussion, vielleicht fällt einem noch ein fehler auf oder eine verbesserung. vielleicht finden wir ja die weltformel so ganz nebenbei .



########## 2. Beitrag ##########



Energie/Arbeit, Leistung

Energie und Arbeit sind Synomyme, zumindest im akademischen und technischen Sprachgebrauch. Es ist die Möglichkeit etwas zu bewegen bzw. umgedeutet auf den Sport die Mindestmenge an "Zeuch" die aufzubringen ist, um etwas zu bewegen.
Leistung ist die Arbeit/Energie betrachtet auf eine bestimmte Menge Zeit.

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Betrachtung am Beispiel

Nehmen wir an ein 80kg schwerer Mensch hebt, technisch sauber, maximal 250kg etwa 50cm hoch (er hat kurze Beine ). Das heißt er muss eine Arbeit von 250kg * 0.5m * 9,81 (gerundet zu 10) m/s² = 1250Nm verrichten. Macht er das in einer Zeitspanne von 1s wird eine (Wirk-)Leistung von 1250 Nm/s = 1250W erbracht. Braucht er dafür 2s sind es nur noch 625W. Diese rein physikalische Betrachtung ist aber irreführend, da der physiologische Effekt einer längeren Hebedauer durchaus nicht zu verachten ist und sich hauptsächlich in der Blind- bzw. Verlustleistung niederschlägt.

Die zu erbringende Scheinleistung bei einer 2 sekündigen Hebedauer ist höher, da mehr Blind- und Verlustleistung erbracht werden muss.
Die Intensität, also der Quotient von "zu erbringender Scheinleistung" zu "maximal zu erbringender Scheinleistung" wird immer größer und das obwohl die reine Wirkleistung niedriger ist.

Und was nun?

Vorausgesetzt die Technik wird perfekt beherrscht, kann man die Intensität einer Übung natürlich beliebig mit obigen ansatz variieren:
* z.B. bei Deadlifts einen langsameren Bewegungsablauf wählen
* z.B. bei Malteser Kreuz den Hebel verändern (z.B. mit dem Elite Strength Trainer den OAC auf seinem Blog vorgestellt hat)
Die Frage ist dabei, was man bezwecken will:
- für ein Hypertrophietraining ist eine relativ hohe Scheinleistung mit einem annähernd gleichem Verhältnis von Wirk- zu Blindleistung wünschenswert
- für ein Maximalkrafttraining möchte man den Blindleistungsanteil tunlichst minimieren
- etc...


Dennoch möchte ich dococylinder noch auf seine Ausgangsfrage (es ging um die Möglichkeit Liegestütze zu erschweren und wie man das zur Trainingsplanung nutzen kann) antworten:

Bei normalen Liegestützen nimmt man die 2/3 des Körpergewichts an. Sehr schön, ich würde da etwa 60kg angezeigt bekommen. Nun nehme ich einen Arm weg, Mist, immer noch 60kg angezeigt, aber es wird auf einmal wesentlich schwieriger eine ordentliche Form zu halten.
Die Intensität hat also extrem zugenommen, obwohl rein physikalisch nicht mehr Arbeit verrichtet werden muss. Die Lösung liegt in der zu erbringenden Blindleistung bei OAPUs. Dieser stark wachsende Anteil erhöht die Intensität ungemein und überlastet viele Menschen, so dass nur OAPUs mit einer erbärmlichen Form rauskommen.
D.h. für die Trainingsplanung mit BWEs:

Du kannst 10 perfekte OAPUs pro arm maximal, möchtest aber heute nur mit 70% trainieren, dann machst du 10 OAEPUs, also one arm extend push ups (ein Arm dient der Stabilisierung, ist aber weit vom Körper weg und arbeitet nicht, nimmt aber viel Stabiarbeit ab) und hast nur eine 70%ige Intensität, als wenn du dein persönliches Maximum von 10 perfekten OAPUs machen würdest.
Das ist natürlich, wie beim Eisentraining auch von jeder Übung abhängig, ist aber erstmal ein Ansatz.

########## PN-Auszüge #########


lusch3:
ich werde dahingehend noch eine erweiterung bringen, da mir heute morgen endlich die idee gekommen ist, wie man die zeitkomponente bei der blindleistung einzurechnen hat: reziprok.

Bsp.: die wirkleistung beträgt 1000Nm/s, das wären in 2s dann 500Nm/s. Soweit klar. die aufzubringende blindleistung ist für 1s, sagen wir 400 Nm/s, das wären dann bei 2s 800Nm/s, da 2^(-1)= 1/2. Da die Leistung Arbeit/Zeit ist, ergibt sich die Verdoppelung.
Bei t=1s eine Scheinleistung von

S² = (1000Nm/s)² + (400Nm/s)² -> S = 1 077.03296

bei t=2s:

S² = (500Nm/s)² + (800Nm/s)² -> S = 943.398113

Die psychologische Komponente (die sich besonders in der Blindleistung niederschlägt) erhöht die gefühlte Intensität, tatsächlich ist sie niedriger.

Wursti:
Je langsamer man die Hantel hebt, desto stärker nähert man sich der reinen Haltearbeit. Wenn du das in einen Graphen abträgst mit x=Scheinleistung und y=Zeit, wirst du also eine x-Parallele bekommen, wenn die Geschwindigkeit = 0.
Das müsste eigentlich genau die Blindleistung sein, die schließlich bei statischen Übungen der Scheinleistungs entsprechen müsste. Irgendwie muss man an die Haltearbeit herankommen. Ich habe heute erst auf Wikipedia irgendetwas von einer wegunabhängigen Arbeit gelesen. Da müsste dir etwas sagen und da kannst du auch fündig werden.

Die Wirkleistung ist dann die tatsächliche, verrichtete Arbeit pro Zeit (naives Modell). Beides zusammen dann schließlich die Scheinleistung.

Bei der psychologischen Komponente bin ich mir nicht so sicher, ob diese ein notwendiges Konzept für das ganze ist. Schließlich hat man auch doppelt so lange die Blindleistung (s.o.) erbracht. 10km/h für 1h fühlt sich lange nicht so "intensiv" an wie 10km/h für 2h. Wenigstens am Ende nicht.

lusch3:
die blindleistung ist ja eh wegunabhängig, dass macht sie ja so verflucht schwer zu erfassen. haltearbeit gibt es in dem sinne nicht, man muss dann schon von halteleistung sprechen, es wird ja über eine bestimmte zeit gehalten und braucht eine bestimmte arbeit das gewicht/den körper dort zu halten. deswegen dachte ich daran die zeit reziprok eingehen zu lassen.

mit dem gedanken, dass bei reiner haltearbeit der graph sich einer asymptote nähert hast du vollkommen recht. die zeitabhängigkeit der scheinleistung, als auch ihrer komponenten hatte ich auch bisher im kopf, nur keine stelle sie einzubauen.

mir kommt gerade noch ein gedanke:
mathematisch kommt man schnell mit deinem ansatz in die bredouille. [Link nur für registrierte und freigeschaltete Mitglieder sichtbar. ]) die leistung ist ja selber nur ein integral der arbeitsänderung in der zeit....das wird grad etwas eklig.


########## Beiträge von Wursti zum Thema ##########

Wursti Beitrag

Also ich sehe da etwas mehr Potential. Man langfristig quantative Aussagen über naive Funktionalität (mit bestimmten Definitionen) von Bewegungen machen, was ein extrem wichtiges Mittel für das Techniktraining sein könnte.
Desweiteren können bestimmte Effekte erklärbar gemacht werden, und zwar in der Hinsicht, dass es für die Trainingsplanung nutzbar ist. Ich denke da vor allem an Übungen die Variationen voneinander oder sich ähnlich sind oder wengistens die gleichen Muskelgruppen belasten.
Über diese Aussagen kann man dann Hypothesen anlegen, die über die naive Funktionalität hinausgehen und Implikationen für die Funktionalität in Bezug auf Trainingstransfer und Trainingsplanung machen.

Zumindest sind das Möglichkeiten, die ich für sehr denkbar halte. Weitere sollten sich eigentlich auch noch ergeben können.