Eine vergleichende biomechanische Analyse zwischen dem leichtathletischen und dem fußballspezifischen Sprint. Mit ent- sprechenden trainingswissenschaftlichen Empfehlungen für (jugendliche) Fußballspieler. BAUDISCH, PHILLIPP B.o.A. Bewegungswissenschaften / Chemie Auftraggeber : Hamburger Sport Verein e.V., Nachwuchsleistungszentrum
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Eine vergleichende biomechanische Analyse zwischen dem
leichtathletischen und dem fußballspezifischen Sprint. Mit ent-
sprechenden trainingswissenschaftlichen Empfehlungen für
(jugendliche) Fußballspieler.
BAUDISCH, PHILLIPP
B.o.A. Bewegungswissenschaften / Chemie
Auftraggeber:
Hamburger Sport Verein e.V., Nachwuchsleistungszentrum
Baudisch (2011) Biomechanik & Training des fußballspezifischen Sprints
Theoretisch lässt sich nun in jeder Laufphase jede Schrittphase analysieren. Viele
Merkmale würden sich wiederholen bzw. nur in Nuancen unterscheiden. Deswegen
werden die Merkmale nur für die Beschleunigungsphase und die Höchstgeschwin-
digkeitsphase unterschieden (siehe Kapitel 3.2 und 3.3). In der späteren Trainings-
empfehlung sollte jedoch deutlich werden, dass die hier genannten Laufphasen
durchaus eigen Shwerpunkte bzw. Zielstellungen sein können und somit auch ge-
sondert trainiert werden können.
3 Die Phase negativer Beschleunigung spielt in dieser Arbeit keine Rolle. Außerdem der Vollständigkeit halber bemerkt: Der leichtathletische Tiefstart soll eine schnelle Reaktion und eine maximale Beschleuni-gung des Körperschwerpunkts in Laufrichtung ermöglichen. Die Startposition ist durch viele geometrische Merkmale gekennzeichnet, die für diese Arbeit allerdings irrelevant sind. Es sei nur so viel gesagt: Schnelle-re Starter können horizontale Impulse maximieren und vertikale minimieren, was ein Hinweis auf langsame-res Aufrichten des Oberkörpers ist (Baumann, Schwirtz, & Groß, 1986). 4 Andere Autoren unterscheiden zwischen „intensiver Beschleunigung“ und extensiver „pick-up-Beschleunigung“. Die pick-up-Beschleunigung oder transition dient dem Gewinn der Schrittlänge und ist als Übergang von Beschleunigungs- zu Höchstgeschwindigkeitsphase zu sehen.
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Die maximalen vertikalen Kräfte Fy betragen das 3-3,5fache des Körperge-
wichts. Dies sollte im Bereich der Verletzungshistorie bzw. –prophylaxe eines
Athleten Beachtung finden
Ein parabelförmiger Kurvenverlauf der vertikalen Kraft ohne Einbrüche und
ohne Abflachungen im Maximum ist ein Kennzeichen der zweckmäßigen
Ausführung. So entspricht die Kraft einem Abprallen eines Balles vom Boden
mit nahezu symmetrischem Stoßkraftverlauf.
Das Verhältnis von horizontalem Bremsimpuls zu Beschleunigungsimpuls
(Px- / Px+ x 100)
Der relative Anteil der Bremsdauer (~ 45%) wird mit zunehmender Laufge-
schwindigkeit kleiner, was sich besonders bemerkbar macht, da die gesamte
Stützdauer geringer wird
Mit zunehmender Laufgeschwindigkeit nehmen alle Kräfte zu!
Eine gute Lauftechnik würde „die Verminderung des Bremsimpulses bei Ver-
größerung der horizontalen Bremskraft auf Kosten der Bremsdauer“ bedeu-
ten (Baumann, Schwirtz, & Groß, 1986, S. 14). D.h.: ein Athlet muss sehr
kräftig sein und diese Kraft in kurzer Zeit realisieren können.
Stützphase tSt ~ 100ms nur relativ kurze Zeit zur Übertragung maximaler
vertikaler Kräfte. Das Boden-Schuh-Bein-System muss daher ziemlich steif
sein.6
Entscheidend ist die Fußaufsatzgeschwindigkeit relativ zum Boden eine
negative Geschwindigkeit (in Laufrichtung) des Fußaufsatzes (durch aktives
Zurückführen, „greifen“, „aktiven Fußaufsatz“) begünstigt somit schon beim
ersten Bodenkontakt die summierte horizontale Geschwindigkeit des KSP in
Laufrichtung
Die Aufsetzgeschwindigkeit des Fußes ist in horizontaler Richtung relativ
zum KSP nach hinten gerichtet (8-9 m/s), relativ zum Boden in Laufrichtung
zeigend
Die vertikale Komponente VyFuß ist ein Maß für das aktive Fußaufsetzen
Wesentlich ist die Übertragung der horizontalen Kräfte zwischen Fuß (Schuh)
und Boden. 7 Wesentlich ist hier die Vorspannung der Streckmuskulatur
von Fuß, Knie und Hüfte. Je gestreckter das Kniegelenk, desto steifer kann
das Bein sein.
Je größer die Körperrücklage, desto höher die Bremskräfte. KSP zu Beginn
der Stützphase leicht in Rücklage, nach ~ 25% tSt passiert der KSP das Lot
Rumpf-, Schulter und Halsmuskulatur sind antagonistisch entspannt
6 Deswegen sind härtere Laufbahnen günstiger für gute Sprintleistungen 7 Die Verwendung von Spikes eliminiert Reibungsprobleme und ermöglicht eine bessere Übertragung der horizontalen Kräfte
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Die vordere Schwungphase (beginnend ab dem Vertikalmoment des KSP,
d.h.: φKSP = 0) sichert die Schrittlänge, bereitet die aktive Landung vor und
dient dem Aufbau der oben bereits mehrfach erwähnten wichtigen Vorspan-
nung der ischiocruralen Muskulatur. Wirkungsvoll wird diese Phase, wenn
der Kniehub aktiv und schnell mit spitzem Kniewinkel unterhalb der Waage-
rechten ist. Der Unterschenkel pendelt weit nach vorne und wird aktiv zu-
rückgeführt („greifen“).
Die Füße setzen nur auf dem Vorfuß, meist im Bereich der Zehengrundge-
lenke auf der lateralen Seite mit dem Fuß in Supinationsstellung auf. Nur so
kann die vertikale Kraft optimal entfaltet werden. So treten auch keine Kraft-
spitzen auf. Außerdem zeigen die Füße nach vorne.
Kniewinkelstreckung geringer als in Beschleunigungsphase (ca. 155-160°)8
Kniewinkel beim Aufsatz leicht gebeugt (~17°)
Kniewinkel unterliegen allerdings erheblicher individueller Unterschiede, ob-
wohl die Laufgeschwindigkeiten gleich sind (Baumann, Schwirtz, & Groß,
1986, S. 13)
Über den ganzen Laufschritt (einschließlich Flugphase) gemittelt, gleichen
die vertikalen Kräfte die Gewichtskraft des Körpers aus KSP verändert
seine vertikale Lage nicht (!). d.h.: nicht in Hüfte abknicken
Die Hüfte wird schnell über den Fußaufsatzpunkt gebracht
Wechselseitige Armarbeit in Laufrichtung bei ca. 90°- Ellenbogenwinkel
Die Schultern sind entspannt
Die Arme gelangen etwa in Höhe des Gesichts
8 Laut Letzelter (2004, 27,29) strecken schnellere Sprinter das hintere Bein in geringerem Maße (Werte über 160° gelten als ungünstig und haben eine geringere Kniewinkeländerung während der Stützphase als Schwächere, was dem Zeitgewinn dienst (Weineck, 2007, S. 632)
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Fußballer ein Vorteil sind oder aber ein eklatantes Problem darstellen, soll nun er-
örtert werden. Wahrscheinlich liegt die Wahrheit – wie gewöhnlich – in der Mitte…
Die nun dargestellten Auffälligkeiten beziehen sich auf das Geradeauslaufen:
Niedriger KSP, niedrige Beckenposition
Vorgeneigte Rumpfpositionierung
Geringer Kniehub
Keine „ziehendes Laufen“
Keine schnelle Hüftstreckung bzw. oft nur mangelhafte Hüftstreckung. Meis-
tens sogar aufgrund verkürzter Muskeln gar nicht realisierbar. 10 Somit „fällt“
der Läufer auf den Schritt und wird langsamer
Füße rotieren oft, zeigen nicht gerade nach vorne
Wie oben erwähnt sind „die Beschleunigungsphase[n] [in der Leichtathletik] dem-
entsprechend ein ‚Mittel zum Zweck„ [=dem Erreichen der Höchstgeschwindigkeit]“.
Nach dieser Definition bewegen sich Fußballer allerdings nahezu nie im Sprint – sie
bewegen sich vornehmlich in der Beschleunigungsphase. Das ist so, weil der
„Zweck“ nicht das Erreichen maximaler Geschwindigkeiten ist, sondern das Errei-
chen des Balles bzw. der gewünschten Position im Raum. Wer das außer Acht
lässt, läuft Gefahr aus Fußballern Leichtathleten machen zu wollen. Es stellt sich
also die Frage nach sinnvollem Schnelligkeitstraining im Fußball umso mehr. Aller-
dings gilt diese Aussage für das statistische Mittel. „Statistische Extreme“ auf dem
Fußballplatz, d.h.: längere Sprints und Sprints im Höchstgeschwindigkeitsbereich
(auch nach Steigerungen und Re-Akzelerationen), sind zwar seltener (Flügelspie-
ler), aber dafür vielleicht spielentscheidend. Ein positionsbezogenes Schnelligkeits-
training könnte (bzw. sollte im Herrenbereich) somit evtl. eine Überlegung sein.
Leider fehlt in der aktuellen wissenschaftlichen Literatur eine spezielle, d.h. eigens
für diese Fragestellung designierte, Studie darüber, wie oft Sprints aus Steige-
rungsläufen bzw. aus dem schnellen Lauf heraus erfolgen. Natürlich sprintet ein
Fußballer zu 96% im Streckenbereich unter 30m (Stolen, Chamari, Castagna, &
Wisloff, 2005), doch wird bei solchen Werten nicht erfasst, was der Spieler vorher
tat. Bei einem Konter mag es durchaus vorkommen, dass eine Spieler eine längere
Distanz im schnellen Lauf zurücklegt und für kurze Zeit in den Sprint geht. Dann
würde er sogar im Höchstgeschwindigkeitsbereich laufen. Für gewisse Spieler-
Typen und Spielpositionen lässt sich das vermuten und beobachten.
In einer Untersuchung von Broich (2009) an Profi-Spielern wird zwischen 6
Geschwindigkeitsintervallen unterschieden:
Intervall 1 „Traben“: 0-11,0 km/h
Intervall 2 „Joggen“: 11,1-14,0 km/h
Intervall 3 „Moderates Laufen“: 14,1-17,0 km/h
10 Auch Sprinter haben tendenziell verkürzte Hüftbeuger. Das führt zu Problemen im Bereich der Beckenkippung. Somit besteht hier ein ähnliches Problem in beiden Sportarten. Nur dass im Fußball i.d.r. nicht daran gearbeitet wird.
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Abbildung 15: „Mittlere Laufdistanzen ± Standardabweichung in verschiedenen Geschwindigkeitsintervallen
in Fußballspielen in der Primera División und 1. Fußball-Bundesliga. Die abgebildeten Werte basieren auf
dem Spielanalysesystem „Amisco Pro“ und beziehen sich auf die Untersuchung von di Salvo et al. (2007)
(hellgrau) und der eigenen Untersuchung (dunkelgrau). Die mit Stern markierten Werte stellen die Ergebnis-
se in identischen Geschwindigkeitsintervallen in beiden Untersuchungen dar.“ (Broich, 2009, S. 36)
Aber wie gesagt: „Es sind jedoch weitere umfangreiche Datensätze vorhanden, die
angesichts der hier geschilderten ersten Tendenzen intensivere Auswertungen als
sinnvoll erscheinen lassen“ (Broich, 2009, S. 36). Eventuell kann dadurch die Be-
deutsamkeit von Maximalgeschwindigkeitsläufen besser eingeschätzt werden.
Seit Saison 2011/12 gibt es differenziertere Auswertungsmöglichkeiten. Die Bun-
desliga nutzt GPS-Technik der Firma Impire AG.12.13 Vielleicht bringen diese Da-
ten genau die erhofften Ergebnisse. Die Datenbank ist somit sicherlich vorhanden –
sie müsste nur entsprechend ausgewertet werden.
„Die positiven Korrelationen zwischen den Geschwindigkeitsintervallen 2 (11,1–14,0 km/h) und
3 (14,1–17,0 km/h), 3 (14,1-17,0 km/h) und 4 (17,1-21,0 km/h), 4 (17,1-21,0 km/h) und 5 (21,1-
24,0 km/h) sowie 5 (21,1-24,0 km/h) und 6 (>24,0 km/h) verdeutlichen, dass Spieler, die sich
vorwiegend im niedrigeren der beiden Geschwindigkeitsbereiche bewegen, auch den nächst
höheren Bereich bevorzugen. Darüber hinaus zeigt die positive Korrelation zwischen dem 4.
(17,1-21,0 km/h) und 6. (>24,0 km/h) Geschwindigkeitsintervall, dass auch Spieler, die sich
überwiegend im Geschwindigkeitsbereich zwischen 17,1-21,0 km/h aufhalten, besonders auch
im Bereich > 24km/h zu finden sind. Hingegen zeigt die negative Korrelation zwischen den Ge-
schwindigkeitsintervallen 1 (0-11,0 km/h) und 6 (>24,0 km/h), dass Spieler, die sich vornehmlich
im Bereich zwischen 0-11,0 km/h bewegen, sich selten in dem Höchstgeschwindigkeitsbereich
aufhalten und umgekehrt. Daraus kann der Schluss gezogen werden, dass einzelne Spieler be-
stimmte Geschwindigkeitszonen (hoch-mittel-niedrig) mit den verbundenen Laufstrecken bevor-
zugen. Auf diese Weise sind individuelle Charakterisierungen möglich, die bis dato mit anderen
Spielbeobachtungssystemen nicht erstellt werden konnten. Daraus lassen sich unmittelbar
12 http://www.bundesliga-datenbank.de/index.php?topic=Unternehmen 13 Abrufbar unter: www.bundesliga.de. Allerdings wird dort momentan nur zwischen „Sprint“ und „intensiven Läufen“ unterschieden. Aber durch die GPS-Technik müssten entsprechende Auswertungen genauer Bezie-hungen möglich sein.
Fuß direkt vom Boden zum Gesäß. Aktives Aufsetzen im Vorder-stütz. Arme koordinativ führend.
Stechschritte vorwärts/rückwärts. Koordinative Trennung der Armarbeit.
4b ischiocrurale Muskulatur. gestreckte Knie.
A-Skips
Frequenz.Kinematisch/dynamische Vorga-ben.vorwärts/rückwärts/seitwärts.rechts/links-Trennungen.Verbindung elementarer Übungen; Übergang in den LaufKoordinative Trennungen der Armarbeit.
5a Kniehub und Rückfüh-rung.Hüftbeuge/-streckmuskulatur.
mangelnde Streckung.Keine Veränderung der Haltung beim Übergang in den Lauf.
Running-A-Skips
Frequenz. Kinematisch/dynamische Vorgaben. vorwärts/rückwärts/seitwärts. rechts/links-Trennungen. Verbindung elementarer Übungen; Übergang in den Lauf Koordinative Trennungen der Armarbeit.
5b Kniehub und Rückführung. Hüftbeuge/-streckmuskulatur.
mangelnde Streckung. Keine Veränderung der Hal-tung beim Übergang in den Lauf.
B-Skips
Frequenz. Kinematisch/dynamische Vorgaben. vorwärts/rückwärts/seitwärts. rechts/links-Trennungen. Verbindung elementarer Übungen; Übergang in den Lauf Koordinative Trennungen der Armarbeit.
5c
Kniehub und Rückführung. Hüftbeuge/-streckmuskulatur. Aktives Zurückführen (ISC).
mangelnde Streckung. Keine Veränderung der Hal-tung beim Übergang in den Lauf.
Running-B-Skips
Frequenz. Kinematisch/dynamische Vorgaben. vorwärts/rückwärts/seitwärts. rechts/links-Trennungen. Verbindung elementarer Übungen; Übergang in den Lauf Koordinative Trennungen der Armarbeit.
5d
Kniehub und Rückführung. Hüftbeuge/-streckmuskulatur. Aktives Zurückführen (ISC).
mangelnde Streckung. Keine Veränderung der Hal-tung beim Übergang in den Lauf.
Skippings aus dem Stand
Frequenz. Kinematisch/dynamische Vorgaben. vorwärts/rückwärts/seitwärts. rechts/links-Trennungen. Verbindung elementarer Übungen; Übergang in den Lauf Koordinative Trennungen der Armarbeit.
5e
max. Kontraktions-Geschwindigkeit: Kniehub und Rückführung (ISC) mit max. Geschwindig-keit trainieren.
volle Streckung. Erst korrekt ausführen, dann Geschwin-digkeit bewerten. Schneller Kniehub und schnelle Rückführung. Bedeutung der Armarbeit demonstrierbar!
Knieheblauf
Frequenz. Kinematisch/dynamische Vorgaben. vorwärts/rückwärts/seitwärts. rechts/links-Trennungen. Verbindung elementarer Übungen; Übergang in den Lauf Koordinative Trennungen der Armarbeit.
5f Kniehub und Rückführung. Hüftbeuge/-streckmuskulatur.
mangelnde Streckung. Keine Veränderung der Hal-tung beim Übergang in den Lauf.
vertikale Wechsel-sprünge
Frequenz. Kinematisch/dynamische Vorgaben. vorwärts/rückwärts/seitwärts. rechts/links-Trennungen. Verbindung elementarer Übungen; Übergang in den Lauf Koordinative Trennungen der Armarbeit.
6a Plyometrie
Füße kommen parallel zur gleichen Zeit am Boden auf. Ansonsten Beobachtungs-punkte wie bei Skippings.
Baudisch (2011) Biomechanik & Training des fußballspezifischen Sprints
Frequenz. Kinematisch/dynamische Vorgaben. vorwärts/rückwärts/seitwärts. rechts/links-Trennungen. Verbindung elementarer Übungen; Übergang in den Lauf Koordinative Trennungen der Armarbeit.
6b Plyometrie
Füße kommen parallel zur gleichen Zeit am Boden auf. Ansonsten Beobachtungs-punkte wie bei Skippings.
Hopserlauf
Frequenz. Kinematisch/dynamische Vorgaben. vorwärts/rückwärts/seitwärts. rechts/links-Trennungen. Verbindung elementarer Übungen; Übergang in den Lauf Koordinative Trennungen der Armarbeit.
7 Plyometrie
volle Streckung. In der Luft verweilen; dabei korrekte Sprint-Position (Arme, Knie-hub, etc)
Laufsprünge
Frequenz. Kinematisch/dynamische Vorgaben. vorwärts/rückwärts/seitwärts. rechts/links-Trennungen. Verbindung elementarer Übungen; Übergang in den Lauf Koordinative Trennungen der Armarbeit.
8 Plyometrie
volle Streckung. In der Luft verweilen; dabei korrekte Sprint-Position (Arme, Knie-hub, etc)
Sprint-Lauf Verbindung mit elementarer Übungen: Übergang in den Lauf.Tempowechselläufe.Bergläufe. Zugwider-standsläufe.Wettkämpfe
9 Transfer / Sybthese Synthese aller Einzelübun-gen.Fließende Übergän-ge"wait for it"
Sprint-Lauf: Beschleu-nigung aus fußballspe-zifischen Bewegungen
aus dem vertikalen Sprung. aus dem horizontalen Sprung. Aus Richtungswechseln. Mit / ohne Ball: Nach Passen o.ä. Wettkämpfe
10 Transfer in die Fußballspezi-fik
Automatischer Transfer? z.B. "wait for it"
Abbildung 16: Übungs-Pool des biomechanischen Techniktrainings für Fußballer. Die rot markierten Übun-
gen sind aufgrund der fußballspezifik Schwerpunktübungen – allerdings gilt diese Schwerpunktsetzung nur,
wenn die darauffolgenden Übungen technisch sauber beherrscht werden! Die Variationshinweise geben
dem Katalog ein breites und abwechslungsreiches Spektrum und fördern auch die allgemeinen
koordinativen Fähigkeiten durch das permanente Schaffen neuer Bewegungsaufgaben.
6.1.2 Allgemeines zu Belastungskennziffern & Ontogenese
Häufigkeit: 1-2 TE (~20-30min) pro Woche
Intensität: Standard Körpergewicht: Impulse steigen automatisch mit steigen-
dem Körpergewicht und mit qualitativ steigender (explosiverer) Ausführung.
Ab U17 mit Zusatzgewichten (idealerweise Gewichtswesten) arbeiten.
Umfänge: Die Umfänge (Anzahl Sprünge) werden linear zum biologischen Al-
ter gesteigert.
Reizdichte: Die Dichte nimmt mit steigendem Alter zu. Je geringer die Dichte,
desto mehr Wert wird auf koordinativ korrektes Ausführen Wert gelegt. Trai-
ningsältere Athleten können durch reduzierte Pausenzeiten vermehrt kondi-
tionelle Effekte anstreben.
Übungen unter ontogenetisch notwendiger Begrenzung in den entsprechen-
den Altersstufen einführen.
Baudisch (2011) Biomechanik & Training des fußballspezifischen Sprints
Die durchaus vorkommenden Höchstgeschwindigkeitsbereiche (siehe Kap.
4) werden zumindest durch biomechanisches Training nicht vernachlässigt,
auch wenn das Maximalgeschwindigkeitstraining kein Schwerpunkt ist.
Nachteile:
Es muss eine Regelmäßigkeit gewährleistet sein. Als integratives Training
von ca. 2x 20-30 min pro Woche sollte ausgegangen werden. Das erfordert
Zeitkapazitäten und (vor allem im Winter) Raumkapazitäten. 14
Es geht um ein Langzeitprojekte, d.h.: die kontinuierliche Durchführung über
Jahre erfüllt die Zwecke. Daraus resultieren Kosten und es müssen eine Pla-
nungsstabilitäten geschaffen werden.
Es besteht die Gefahr, dass ein solches Training zu leichtathletisch durchge-
führt wird, wenn die in dieser Arbeit genannten Schwerpunkte nicht berück-
sichtigt werden. Fachpersonal ist somit zwingend notwendig. Das schwierige
ist an dieser Stelle, dass die Übungen an sich sowohl in der Leichtathletik,
als auch im Fußball oder anderen Sportarten durchgeführt werden. Es ist
entscheidende Aufgabe des Trainers, die Coaching Punkte entsprechend für
Fußballer zu gewichten.
Insgesamt lässt sich zusammenfassen, dass es eine Grundsatzentscheidung ist,
ob man ein solches Training in einem Verein integrieren möchte.
14 Gleiches gilt auch für das Schnellkraft- und Sprungkrafttraining, das idealerweise mit dem Sprint-ABC kombiniert werden sollte. „Anhaltspunkte für den effektiven Einsatz sprint- und sprungkraftfördernder Maßahmen sind den Befunden von Gorostiaga et al. (10) zu entnehmen. Diese Gruppe fand heraus, dass ein niedrigvolumiges Schnellkraftprogramm (Kombination von Langhantelübungen [Squats, Power Cleans] Vertikalsprungtechniken, Sprintläufe) zu einer Verbesserung des Sprungkraftverhaltens führt. Eine aktive Kontrollgruppe, die nur fußballspezifisch trainierte, erzielte diese Verbesserungen nicht. Es kann daher ge-schlussfolgert werden, dass relativ niedrigvolumige Schnellkraft- und Schnelligkeitsprogramme für Fußballer bei einer Trainingshäufigkeit von 2-3x/Woche im Rahmen der Gesamttrainingsbelastung als adäquat be-zeichnet werden können (vgl. auch 21)…. Im Hinblick auf die Optimierung des Schnellkraftniveaus innerhalb einer Trainingswoche zeigen die Ergebnisse von Schmidtbleicher/Frick (24), dass ein neuronal-aktivierendes Krafttraining mit maximalen Lasten 48-72 Stunden nach einer singulären Trainingseinheit leichte Potenzie-rungseffekte der Schnellkraftleistungsfähigkeit auslösen kann. Möglicherweise kann dieser Effekt auch für die Optimierung der neuromuskulären Leistungsbereitschaft für ein Spiel am Wochenende gezielt genutzt werden.“ (Schlumberger, 2006)
Baudisch (2011) Biomechanik & Training des fußballspezifischen Sprints
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