Built for speed: Warum Supersprinter einen schnellen Start hinlegen

Längere Zehen und ein verkürzter Hebelarm der Achillessehne ermöglichen ihnen einen kraftvollen, effektiven Start.

University Park (USA) - Lügen haben bekanntlich kurze Beine - Elitesprinter nicht, dafür aber offenbar auffällig kurze Hebelwege in der Ferse. Genau gesagt ist es ein um 25 Prozent kürzerer Hebelarm der Achillessehne, die vom Wadenmuskel um die Ferse herum führt. Das haben amerikanische Forscher herausgefunden, als sie die Anatomie der Unterschenkel und Fußgelenke hervorragender Sprinter mit jener Normalsterblicher verglichen. Der Hebel selbst ist dadurch zwar weniger effektiv, jedoch kann die Muskelkraft wirksamer eingesetzt werden. Darüber hinaus besitzen herausragende Sprinter längere Zehen, was ihnen einen längeren Bodenkontakt ermöglicht. Gemeinsam mit dem verkürzten Hebelarm der Sehne ermöglicht ihnen dies einen effektiveren Start, berichten die Wissenschaftler im "Journal of Experimental Biology". Da die ersten paar Schritte nach dem Start häufig die letztlich entscheidenden sind, können die anatomischen Feinheiten den Unterschied zwischen Elitesprinter und Durchschnittsläufer ausmachen.

"Eine einfache Computersimulation des Abstoßens beim Sprint demonstrierte, dass kürzere Hebelarme zur Bewegung im Fußgelenk und längere Zehen, wie die bei Sprintern gemessenen, die Erzeugung eines größeren Vorwärts-Impulses erlauben", schreiben Stephen J. Piazza von der Pennsylvania State University in University Park und seine Kollegin Sabrina S. M. Lee. Zwar gilt rein theoretisch, nach den Hebelgesetzen der Physik: je länger der Hebel, desto effektiver. Daher hatten die Forscher eigentlich eher mit besonders langen Hebelwegen in den Fußgelenken von Sprintern gerechnet, als sie ihre Untersuchungen bei Sprintern und Nicht-Sprintern mit vergleichbarer Größe begannen.

Mithilfe von Ultraschall vermaßen sie bei zwölf College-Sprintern die anatomischen Details in Unterschenkel und Fußgelenk, darunter Hebelwege und Übersetzungsleistungen, und verglichen die Werte mit jenen von zwölf Nicht-Athleten. Bei Sprintern war der Hebelarm der Achillessehne mit durchschnittlich 31 Millimetern rund 25 Prozent kürzer als bei Nicht-Sprintern, wo er im Schnitt 41,6 Millimeter maß. Piazza und Lee waren zunächst verblüfft von dem unerwarteten Ergebnis, stellten dann allerdings fest, dass auch bei guten Sprintern im Tierreich wie etwa dem Gepard ähnliche anatomische Konstruktionen zu finden sind. Offensichtlich überwiegt der Vorteil, bei kürzerem Hebelweg die sehr kraftvollen, langsam kontrahierenden Muskeln in der Wade effektiver einsetzen zu können.

Darüber hinaus stellten die Forscher bei ihren Untersuchungen fest, dass die Zehen von Sprintern im Durchschnitt einen knappen Zentimeter länger sind und damit längeren Bodenkontakt erlauben. Die Effektivität der Startbeschleunigung beim Sprint hängt unter anderem von der Effektivität der Hebelkraft der Wadenmuskeln ab, wenn sich die Ferse hebt, während die Zehen sich vom Boden abdrücken. So verhelfen die längeren Zehen zusammen mit dem verkürzten Hebelarm zu einem sehr kraftvollen und effektiven Start.

Quelle: https://www.weltderphysik.de/gebiet/leben/news/2009/built-for-speed-warum-supersprinter-einen-schnellen-start-hinlegen/