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Stoßwellen an die Kette gelegt

Astronomie|Physik Technik|Digitales

Stoßwellen an die Kette gelegt
Um einen kräftigen Stoß abzudämpfen, ist unter Umständen nichts weiter nötig als eine Kette aus kleinen Kugeln. Ein Wissenschaftler der Nationaluniversität von Seoul in Südkorea hat herausgefunden, dass eine derartige Kette einen energiereichen Stoß für kurze Zeit speichern und dann in einer Folge von schwächeren, harmloseren Stößen am anderen Ende abgeben kann. Das berichtet Jongbae Hong im Fachmagazin Physical Review Letters (Band 94 Artikel 108001).

Dass körnige Materialen Stöße effektiv dämpfen können, ist wohlbekannt ? man denke nur an die im Boxsport eingesetzten Sandsäcke. Die Energie des Aufpralls wird dabei zum größten Teil in Reibungswärme umgewandelt. Hong hat nun durch eine umfangreiche Computersimulation herausgefunden, dass derartige Materialien zusätzlich die Energie eines Aufpralls für kurze Zeit speichern und dann in Form kleinerer “Häppchen” wieder abgeben können.

Dazu analysierte der Forscher eine Kette aus kleinen Kugeln unterschiedlicher Masse, die an einem ihrer Enden durch einen Stoß angeregt wurde. Die Stoßwelle bei Übergängen zwischen schwereren zu leichteren Kugeln wurde dabei in mehrere Wellen mit kleineren Amplituden aufgespaltet, entdeckte der Wissenschaftler. Im umgekehrten Fall hingegen ? dem Übergang von leichteren zu schwereren Kugeln ? wurde ein Teil des Pulses reflektiert.

Wenn daher die leichtesten Kugeln einer Kette in deren Mitte zu finden waren, konnte diese einen kräftigen Puls zunächst in eine Reihe harmloserer Wellen aufspalten, die dann durch mehrfache Reflexionen an den schwereren Kugeln der Enden in der Mitte der Kette gespeichert wurden. Nach einiger Zeit wurde der Ausgangspuls somit in Form vieler kleinerer Pulse am anderen Ende der Kette abgegeben.

Hong spekuliert, dass seine Entdeckung die Herstellung von schockabsorbierenden Schutzgehäusen ermöglichen könnte. Bevor diese Vision Wirklichkeit werden kann, müssen seine Simulationen allerdings erst noch auf die anderen beiden Raumdimensionen erweitert werden.

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Stefan Maier
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