Muskelleistung

Physikalisch ist Leistung (P) definiert als Arbeit (W) pro Zeit (t):

$${\displaystyle P={\frac {W}{t}}}$$

Die mechanische Arbeit ist wiederum definiert als die Kraft (F), die entlang einer Strecke (s) auf einen Körper einwirkt:

$${\displaystyle W=F\times s}$$

Daraus ergibt sich für die Leistung, dass sie als Produkt aus der Kraft (F) und der Geschwindigkeit (Strecke pro Zeiteinheit) angegeben werden kann:

$${\displaystyle P={\frac {F\times s}{t}}=F\times v}$$

Für die Muskelleistung bedeutet das also, dass sie sich aus dem Produkt der Muskelkraft (Kontraktionskraft, F) und der Kontraktionsgeschwindigkeit (v) ergibt.

Der Zusammenhang zwischen Muskelkraft und der Kontraktionsgeschwindigkeit kann mit Hilfe der Hill-Gleichung beschrieben werden:

$${\displaystyle (F+\alpha )\times (v+\beta )=\beta \times (F_{0}+\alpha )=konstant}$$

Hierbei stehen α und β für empirische Konstanten und F₀ für die Maximalkraft bei isometrischer Kontraktion.

Löst man diese Formel nach der Muskelkraft auf, erhält man:

$${\displaystyle F={\frac {F_{0}\times \beta -\alpha \times v}{v+\beta }}}$$

Setzt man dies in die Formel für die Berechnung der Muskelleistung ein, kann die Leistung in Abhängigkeit von der Kontraktionsgeschwindigkeit wie folgt dargestellt werden:

$${\displaystyle P=F\times v={\frac {F_{0}\times \beta -\alpha \times v}{v+\beta }}\times v}$$

Aus dieser Funktion ergibt sich, dass das Leistungsmaximum eines Muskels bei etwa 1/3 der maximalen Kontraktionsgeschwindigkeit liegt. Dasselbe lässt sich auch auf die Muskelkraft anwenden, dementsprechend liegt das Leistungsmaximum bei etwa 1/3 der Maximalkraft.

siehe auch: Kraft-Geschwindigkeits-Relation, Kraft-Längen-Relation

Bezogen auf sportliches Training fällt die maximal mögliche Muskelleistung im Verlauf ab und erreicht mit Ende des Trainings ihr Minimum. Anschließend folgt eine Erholungsphase (Regeneration), die (je nach Intensität des Trainings meist innerhalb von 24 bis 96 Stunden) die ursprüngliche Leistungsfähigkeit wiederherstellt. Dies erfolgt durch den Abtransport von Laktat und die Auffüllung der muskulären Energiedepots.

Nach der Superkompensationstheorie schließt sich an die Regenerationsphase eine Phase erhöhter Leistungsfähigkeit (Superkompensation) an, die zu ihrem Ende auf das ursprüngliche Niveau vor Beginn des Trainings abfällt. Für einen optimalen Trainingserfolg legt der Sportler also idealerweise das nächste Training in das Maximum der Superkompensation, um dieselben Abläufe auf einem neuen Niveau zu vollziehen. Dieses Vorgehen bezieht sich jedoch hauptsächlich auf die muskuläre (und ggf. kardiopulmonale) Leistungsfähigkeit. Da die Belastbarkeit von bradytrophen Geweben wie Sehnen und Knochen meist nicht im gleichen Maße gesteigert werden kann, besteht bei zu rascher Intensitätssteigerung das Risiko eines Überlastungssyndroms. Diese Gefahr ist umso größer, je kürzer die Sportart bereits betrieben wird oder je länger man das Training pausiert.

• Brown University - Hill Equation, abgerufen am 02.12.2021