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Boden kommt
In welcher Form lässt sich nun ein biomechanischer Zugang zu den Bewegungen
des Taiji finden? Hierzu wollen wir mit dem oben bereits erwähnten Begriff der
«Ground Strength» beginnen. Dieser Begriff verweist auf eine enge Verbindung
des Taijiquan-Praktizierenden zur Erde, welche sich in plastischer Form bereits
in den tradierten Überlieferungen des Taiji finden lässt. Von besonderer Klarheit
in diesem Zusammenhang erscheint folgendes, Zhang Sanfeng zugeschriebene
Zitat (Jou, 2001):
The Jing [Jin-Kraft] is rooted in the feet, bursts out in the legs, is controlled by the waist, and
functions through the fingers.
Was in diesem Zitat beschrieben ist, lässt sich aus biomechanischer Sicht als eine
mechanische Kette bezeichnen. Das Zitat beschreibt in klaren Worten den Weg
einer aus den Füßen stammenden Kraft, welche durch den Körper wirkt und sich
über die Beine und die Hüfte bis in die Finger fortsetzt. Von besonderem Interesse
ist hierbei die Formulierung, dass die Kraft aus den Beinen generiert und durch die
Hüfte gesteuert wird. Wie können wir uns dies aus mechanischer Sicht vorstellen?
Hierzu wollen wir kurz einen kleinen Exkurs in die Biomechanik unternehmen,
bevor wir zu der obigen Fragestellung zurückkehren werden.
In der Biomechanik unterscheidet man bei der Betrachtung eines Körpers
grundsätzlich zwischen zwei Arten von Kräften: Dies sind zum einen die inneren
Kräfte, welche im Körper durch einzelne Muskeln erzeugt werden, und zum
anderen die äußeren Kräfte, welche auf den Körper von außen einwirken, wie
z. B. die Schwerkraft, Bodenreibungskräfte oder die Widerstandkraft der Luft
(Luftwiderstand). Betrachtet man nun einen Körper in einer gegebenen Situation
aus biomechanischer Sicht, so stellt sich die Situation wie folgt dar: Der Körper
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ist zunächst einmal einer Gewichtskraft ausgesetzt, welche sich aus der Masse des
Körpers und der Erdbeschleunigung errechnen lässt und den betrachteten Körper
in Richtung Ermittelpunkt beschleunigt. Diese Beschleunigung führt dazu, dass
der Körper «fällt», bis er gegen die feste Erdoberfläche gedrückt wird. Hier kann
der entsprechende Körper nun entweder im Falle eines starren Körpers aufrecht
stehen bleiben oder aber, z. B. im Falle eines Flüssigkeitstropfens, auseinander
laufen. Die Endposition des Körpers hängt dabei im Wesentlichen von den in
seinem Inneren wirkenden Kräften ab. Im Falle eines starren Körpers sind dies
die inneren Kräfte des Materials, z. B. Holz oder Metall, die dafür sorgen, dass
an der Erdoberfläche eine so genannte Bodenreaktionskraft erzeugt wird, welche
in diesem Fall der Gewichtskraft des Körpers in ihrer Richtung entgegengesetzt
ist und in ihrer Stärke entspricht. Diese Reaktionskraft ist eine abgeleitete Kraft,
welche sich aus dem 3. Newtonschen Gesetz ergibt, welches aussagt, dass jede
Kraft eine Gegenkraft hervorbringt, die in ihrer Richtung der Ursprungskraft
entgegengesetzt ist und von der gleichen Stärke wie diese ist. Das 3. Newtonsche
Gesetz wird häufig auch in Kurzform als «Actio gleich Reactio» bezeichnet
(siehe z.B. Hochmuth, 1984). Wichtig zum Verständnis dieses Beispiels ist die
Tatsache, dass die oben angesprochenen inneren Kräfte in den genannten Körpern
ihre Begründung in der atomaren oder molekularen Struktur der Materie
finden, aus der sich die betrachteten Massen zusammensetzen. Im Falle eines
Holz- oder Eisenstabes handelt es sich um die molekularen respektive atomaren
Anziehungskräfte zwischen den Grundelementen des Holzes und Eisens. Ohne
diese inneren Kräfte würden die betrachteten Körper auf der Erdoberfläche flach
als molekularer oder atomarer Film aufliegen. Im Falles des zuvor betrachteten
Flüssigkeitstropfens kommt die Bewegung der Flüssigkeit erst dann zum Stehen,
wenn die so genannte Oberflächenspannung der Flüssigkeit eine weitere Verteilung
des Flüssigkeitstropfens unter der Wirkung der Schwerkraft verhindert, da sie
diese Kraft kompensiert und ein Kräftegleichgewicht entsteht.
Betrachtet man nun die Situation, in der ein menschlicher Körper im Schwerefeld
der Erde auf einer festen Oberfläche steht, so kann man auch hier analog zu
den vorherigen Überlegungen den Schluss ziehen, dass dieser Körper nur aufrecht
steht, da es innere Kräfte gibt, die dies erlauben. Der Ursprung dieser inneren
Kräfte ist dabei zum einen in der Festigkeit des menschlichen Skelettes zu suchen,
und zum anderen in inneren muskulären Kräften zu sehen. Für die folgenden
Betrachtungen wollen wir uns aber nur auf letztere Kräfte konzentrieren, da sie
für die Biomechanik der Taiji-Bewegungen von besonderer Bedeutung sind.
Die inneren Muskelkräfte führen in der gegebenen Situation, z.B. bei einer
Kontraktion der Wadenmuskulatur, dazu, dass eine Kraft durch den Körper auf den
Boden ausgeübt wird (F* m
). Diese ruft wiederum dem Prinzip von «Actio gleich
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Reactio» folgend eine gleichgroße, aber entgegengesetzte Bodenreaktionskraft
hervor (B). Gleichzeitig bewirkt die aus den Muskeln durch Kontraktion erzeugte
Kraft aber auch im Körper das Entstehen einer Kraft (F m
), welche der nach unten
auf den Boden gerichteten Kraft entgegengesetzt ist. Dies lässt sich am besten
dadurch verstehen, dass man sich klar macht, dass der kontrahierende Muskel an
zwei Punkten am Skelett aufgehängt ist und somit bei Kontraktion an zwei Punkten
gehalten werden muss. Hierdurch entstehen die vorher beschriebenen, in ihrer
Richtung entgegengesetzten Kräfte im Körper paarweise. Welchen Bewegungszustand
ein Körper nun als Resultat dieses Kräftespiels erreicht, hängt von der aus der
Überlagerung aller wirkenden Kräfte resultierenden Kraftkomponente (- ma) ab,
welche den Körper dann entsprechend des 2. Newtonschen Gesetzes – Kraft (F) ist
gleich Masse (m) mal Beschleunigung (a) oder, in diesem Fall, Beschleunigung ist
gleich Kraft geteilt durch Masse – beschleunigt und damit in Bewegung setzt. Ist
z.B. die aus der Muskelkraft resultierende Beschleunigung des Körpers größer als
die Gewichtskraft des Körpers, so ist dieser in der Lage, einen Sprung zu vollführen
und kurzfristig vom Boden abzuheben.
Um die zuvor beschriebene Situation einer mathematischen Lösung zuführen zu
können, verwendet man einen von dem französischen Physiker und Mathematiker
D’Alembert (1717–1783) eingeführten Berechnungstrick. D’Alembert formulierte
für praktische mechanische Berechnungen das so genannte D’Alembertsche Prinzip,
welches aussagt, dass jedes dynamische, also bewegte, mechanische System
als statisches System (also kräftefreies System) betrachtet werden kann. Hierzu
erweitert er die obige Betrachtung um eine sogenannte Inertialkraft, welche in
unserem Fall der resultierenden Kraftwirkung vom Körper auf die Erdoberfläche
entspricht, da auch die Erde durch die muskuläre Kraftausübung eines Menschen
beschleunigt wird (wenn auch in sehr geringem Maße). Nimmt man diese Kraft in
die Betrachtung mit auf, so erhält man in Summe ein System, in dem nur innere
Kräfte vorkommen, so dass die Summe aller wirkenden Kräfte gleich Null ist
(Definition eines statischen Systems). Die sich aus diesem Kunstgriff ergebenden
physikalischen Gleichungen sind in Abbildung 67 dargestellt und zeigen nach etwas
mathematischer Arbeit in letzter Konsequenz, dass die am Anfang unserer Betrachtung
stehende Situation eines menschlichen Körpers im Schwerefeld der Erde
aus biomechanischer Sicht über die inneren Muskelkräfte und die Gewichtskraft
des Körpers hinreichend beschrieben ist. Die letztendliche Bewegungsgleichung in
Abbildung 67 sagt hierbei nichts anderes aus, als dass der Bewegungszustand eines
Körper auf einer festen Oberfläche davon abhängt, ob dessen innere Muskelkräfte
größer, gleich oder kleiner als die auf diesen Körper wirkende Schwerkraft ist. Im
ersten Fall würde der Körper einen Sprung vollführen, im zweiten ruhig stehen
und im letzten Fall zu Boden sinken.
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Actio = Reactio F*m = B
Fm
- m a
F*m
CG
G
B
B + Fm - G - F*m - m a = 0
Fm - G = m a
Abbildung 67: Die Kräftezerlegung einer reinen Vertikalbewegung: Die inneren Kräfte Fm und
F*m sowie die äußeren Kräfte G (Schwerkraft) und B (Bodenreaktionskraft) addieren sich zu der
resultierenden Kraft m a, welche am Schwerpunkt (CG) des Körpers ansetzt.
Die in Abbildung 67 dargestellte Situation kann ebenfalls für einen schiefen
Sprung analysiert werden. Führt man dies durch, so findet man in der resultierenden
Kraft (F m
) nicht nur eine Vertikalkomponente (hoch/runter), sondern
auch Komponenten, die nach rechts oder links (medial-lateral) oder nach vorne
und nach hinten (anterior-posterior) wirken. Dies bedeutet, dass je nach der
Komplexität der inneren Muskelkräfte auch ebenso komplexe Bodenreaktionskräfte
gebildet werden. Diese können auch gemessen werden, indem man z.B. so
genannte Dynamometer einsetzt (Hochmuth, 1984; Wu and Hitt, 2005; Yu-Hsiang
et al., 2005; Hoffman et al., 2008), die die einzelnen Kraftkomponenten der auf
den Boden wirkenden Kraft im Zeitverlauf aufzeichnen können.
Die obigen Ausführungen gingen bisher implizit von der Annahme aus, dass
alle dargestellten Kräfte genau am Schwerpunkt der betrachteten Körpers ansetzen.
Dies ist nicht immer so. Es kann auch Situationen geben, in denen die auf den
Boden übertragenen Kräfte nicht direkt am Schwerpunkt ansetzen. In diesem Fall
entstehen zusätzlich zu den bereits dargestellten Kräften so genannte Drehmomente,
welche zu einer Rotation des betrachteten Körpers führen. Eine derartige
Situation ist für den Fall eines Sprints in Abbildung 68 dargestellt. Im Falle des
schnellen Laufs führt dies dazu, dass in der Phase des Aufsetzens auf den Boden der
Körper nach vorne zum Boden gedreht wird und in der Phase des Abdrückens eine
Aufrichtung des Körpers erfolgt. Derartige zusätzliche Bewegungskomponenten
erhöhen die Komplexität einer Körperbewegung. Sie stellen für die Analyse von
Bewegungsformen im Taiji potenziell interessante Mechanismen bereit, die zur
Interpretation der von diesen Bewegungen ausgehenden Wirkungen bei – z.B.
Partnerübungen – genutzt werden können.
Kehren wir nun zu der oben gestellten Frage zurück, wie wir uns den in der
klassischen Literatur formulierten Mechanismus der aus dem Boden stammenden
Kraft aus mechanischer Sicht vorstellen können. Hierbei fallen zwei Aspekte auf:
Zum einen, dass wir, je nach dem wie die resultierende Kraft einer Bewegung
ausfällt, neben einer reinen linearen Kraftwirkung auch noch eine Drehbewe-
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Fm
CG
CG
Fm
F*m F*m
Abbildung 68: Beim Laufen setzen die resultierenden Kräfte nicht am Schwerpunkt des Körpers
(CG) an und führen daher dazu, dass Drehmomente mit einer Rotationsbeschleunigung (α) entstehen.
In der Phase des Aufsetzens (oben links) entsteht so eine vorwärts rollende und in der Phase
des Abdrückens (oben rechts) ein rückwärts rollende Bewegung.
gung erzeugen können; zum anderen der Punkt, dass die vom Boden ausgehende
Boden reaktionskraft in der Realität nicht direkt am abstrakt gedachten Körperschwerpunkt
ansetzt, sondern durch die komplizierte Bewegungskette Fuß-Unterschenkel-Knie-Oberschenkel-Hüfte-Oberkörper-Arme-Finger
vermittelt werden
muss, wenn wir einen Impuls auf einen Gegner übertragen wollen. Dies bedeutet,
die Aufgabe des Taijiquan aus mechanischer Sicht könnte man so formulieren: Es
kommt darauf an, den Körper so auszurichten, dass eine innere Kraft so erzeugt
wird, dass sie nach Vermittlung durch die Bewegungskette des Körpers mit auf
einen Gegenüber in intendierter Form einwirken kann. Hierbei kann, je nach dem
wie die inneren Kräfte des Taiji-Praktizierenden aktiviert werden, ein hohes Maß
an Kraftkomplexität aufgebaut werden. Diese Komplexität äußert sich dadurch,
dass die resultierende Kraft nicht nur in eine Richtung wirkt, sondern gleichzeitig
schiebend, hebend und kippend wirken kann. Hierbei ist zu beachten, dass bei
Interaktion mit einem Gegenüber die vom Körper vollführte Drehbewegung auf
den Gegenüber übertragen werden kann. Dies bedeutet, dass in der Situation, in
der die Richtung der Bodenreaktionskraft hinter den Körperschwerpunkt zeigt und
somit der Körper als Reaktion eine nach vorne rollende Komponente ausweist, ein
Gegenüber dieser Bewegung folgen und somit ebenfalls zu Boden gedrückt würde.
Im Gegensatz dazu führt ein vor dem Körperschwerpunkt vorbei laufender Bodenreaktionsvektor
zu einer aufrichtenden Körperdrehung, welche auf ein Gegenüber
übertragen zu einer Hebewirkung führen würde. Eine solche Kraft ist deutlich
komplexer in ihrer Wirkung als z.B. der in direkter Linie durchgeführte Schlag
eines Boxers, welcher im Wesentlichen eine lineare Schiebewirkung aufweist.
Ein weiterer wichtiger Aspekt der ausgeübten Kraft ist aus mechanischer Sicht
die Dauer der Kraftwirkung. Hier kann man typischerweise zwei Arten der Kraftausübung
unterscheiden: erstens einen mit hoher Schnellkraft durchgeführter
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