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Stabhochsprung
Stabhochsprung ist eine Disziplin in der Leichtathletik, bei der die Springer nach ihrem Anlauf eine Sprunglatte mit Hilfe eines langen, flexiblen Stabes überwinden. Diese Latte ist 4.50 Meter lang und so auf zwei Sprungständern gelagert, dass sie bei leichter Berührung herunterfällt.
Moderne Stäbe bestehen aus carbonfaserverstärktem Kunststoff und haben einen Durchmesser von etwa fünf Zentimetern und sind innen hohl. Länge und Dicke des Stabes variieren nach Gewicht und Kraft des Springers. Mit Fiberglas-Stäben erreichen die besten Springer 6.14 Meter bei den Männern und 5.05 Meter bei den Frauen. Die Anlaufbahn ist mindestens 45 m lang und 1.22 m breit.
Sprungverlauf
Grob lässt sich der Stabhochsprung in die Phasen Anlauf - Einstich-Absprung - Eindringen - Aufrollen - Lattenüberquerung - Landung einteilen.
Der Springer hält den Stab auf der dem Absprungbein entgegengesetzten Seite. In der Startstellung greift ein Links-Springer den Stab mit der rechten Hand am oberen Ende von unten und mit der linken Hand in ca. 90 bis 120 Zentimetern Entfernung von oben. Bei Anheben des Stabes vor dem Anlauf dreht sich die rechte Hand mit dem Handrücken nach oben, so dass Zeige- und Mittelfinger von oben auf den Stab drücken und ihn anheben können. Bei der linken Hand ruht der Stab auf dem Daumen, die anderen Finger greifen ihn von oben (Rechtsspringer: umgekehrt). Der Springer startet den Anlauf mit dem Ende neben dem Körper in Hüfthöhe, der Stab steht nahezu senkrecht.
Der Anlauf ist ein bis zu 45 Meter bzw. 20 Schritte langer Steigerungslauf, bei dem Geschwindigkeiten bis zu 9,5 m/s (Männer) bzw. 8,3 m/s (Frauen) auf den letzten fünf Metern erreicht werden. Während des Anlaufs wird der Stab kontinuierlich gesenkt, so dass er auf den letzten drei bis fünf Schritten eine waagrechte Position erreicht; der Körper richtet sich in eine senkrechte Position auf.
Der folgende Einstich-Absprung-Komplex ist das zentrale Element des Stabhochsprungs. Während der letzten drei Schritte beschleunigt der Springer sein Stabende nach oben, verbunden mit Drehbewegungen der Hände, über den Kopf, bis der hintere Arm gestreckt ist; die Stabspitze "fällt" dabei in den Einstichkasten. Bevor der Stab die rückwärtige Wand des Einstichkastens berührt, erfolgt der vorwärts-aufwärts gerichtete Absprung in Form einer schnellen Ganzkörperstreckung, wobei der Absprungpunkt genau unter der oberen Griffhand sein muss. Hier gibt es zwei verschiedene Techniken. Einerseits kann der Springer "Vorspringen", das heisst er führt den vollen Absprung ohne Kontakt zu haben mit der Rückwand des Kastens, oder er springt, wie schon Beschrieben, im gleichen Moment ab, in welchem der Stab die Rückwand des Kastens berührt.
Bevor sich der Stab wieder streckt, muss der Körper in eine gestreckte Kopfunten-Position gebracht werden. Dieses Aufrollen wird durch ein möglichst kraftvolles und schnelles Schliessen des Arm-Rumpf-Winkels erzeugt, bei dem der Körper in eine I-Stellung kommt. Der Springer hält sich am Stab mit gestrecktem linken und angezogenem rechten Arm. Während der Stabstreckung bleibt der Körperschwerpunkt möglichst nahe an der Streckachse des Stabes, so dass der Springer fast senkrecht in die Höhe katapultiert wird. Am Ende dieser Bewegung beginnt der Springer mit dem Drehumstütz, d. h. er dreht sich um seine Körperlängsachse mit der Brust zur Latte, um diese sicher überqueren zu können und stösst sich vom Stab ab. Die Latte wird bei richtiger Vorbereitung fliegend im Bogen überquert, die Landung erfolgt bei einem gelungenen Sprung auf dem Rücken.
Impuls, Drehimpuls und Energie
In der Anlaufphase pumpt der Springer mit Hilfe seiner Muskeln x-Impuls aus der Erde in sich hinein. Die zusammen mit dem Impuls gespeicherte Energie nennt man kinetische. Die kinetische Energie ist gleich Impulsinhalt man halbe Endgeschwindigkeit
- [math]W_{kin}=\frac{v_x}{2}p_x=\frac m2 v_x^2[/math]
Sobald der Stab im Einstichkasten steckt, beginnt der x-Impuls des Springers über den Stab an die Erde wegzufliessen. Weil das hintere Stabende höher als das vordere liegt, fliesst der x-Impuls seitwärts zu seiner Bezugsrichtung. Dies führt zu y-Drehimpulssenken im Stab. Nun geht gleichzeitig auch z-Impuls vom Springer über den Stab weg. Dieser ebenfalls quer zu seiner Bezugsrichtung strömende z-Impuls erzeugt y-Drehimpulsquellen. Weil das Massenträgheitsmoment des Stabes klein ist, weil der Stab über wenig Speicherkapazität bezüglich Drehimpuls verfügt, heben sich Quellen- und Senkenstärken praktisch auf. Quellen und Senken sind aber nicht gleich über den Stab verteilt, weshalb ein Ausgleichstrom durch den Stab fliesst. Diesen Strom der y-Komponente des Drehimpulses nennt man Biegemoment. Im vom Drehimpulsstrom gebogenen Stab steckt der grösste Teil der vormals kinetischen Energie des Springers. Danach geht die Stärke des x-Impulsstromes zurück und die Biegung nimmt ab. Die dadurch wieder freigesetzten Energie hebt den Springer weiter an. Kraft seiner Muskeln kann der Springer seinen Körper noch ein Stück mehr anheben. Nun lässt sich der Sprung nicht ganz so schöne wie geschildert in getrennte Phasen unterteilen.
Die Basisgrössen der Mechanik, Impuls und Drehimpuls, werden oft gar nicht erwähnt. Man redet dann nur von Umwandlung von Energie längs der Kette kinetische Energie - Deformationsenergie - potentielle Energie. Dies ist keine falsche, aber eine unvollständige Argumentation. Dennoch liefert sie eine untere Grenze für die Sprunghöhe. Setzt man die kinetische Energie gleich der Änderung der Gravitationsenergie, folgt für die Höhe bei einer maximalen Geschwindigkeit von 9.5 m/s
- [math]h=\frac{v^2}{2g}[/math] = 4.6 m