Anzeige
Anzeige

Astronomie+Physik Nachgefragt Technik+Digitales

Wie kann ein Ball flattern?

Freistoß-Situation beim Fußball. (Foto: ilbusca/iStock)

Schöne Tore sind die Krönung eines jeden Fußballspiels. Und die Krone unter den Schusstechniken trägt vermutlich der Flatterball. Bei diesem Schuss ändert der Ball seine Flugbahn – solche Schüsse sind fast unhaltbar. Doch wie lässt sich das physikalisch erklären? Französische Forscher haben das Phänomen untersucht. Dabei fanden sie nicht nur die gesuchte Erklärung, sondern auch Hinweise darauf, warum der eigenwillige Flug typisch für Fuß-, Volley- und Baseball ist.

Der Flatterball ist berühmt-berüchtigt: Das Leder segelt dabei über die Mauer und dreht plötzlich in eine andere Richtung ab. Für einen Torwart, der sich für seine Abwehrbewegung an der Flugbahn des Balls orientiert, sind solche Schüsse kaum einzuschätzen. Doch wie ist es möglich, dass ein Ball in der Luft seine Flugbahn ändert? Die Physiker Baptiste Darbois Texier und Christophe Clanet von der École Polytechnique in Paris haben sich das Phänomen genauer angesehen. Dafür haben die Forscher zunächst eine „Kick-Maschine“ konstruiert, die aus einem Stahlschaft mit Platte besteht. Der Schaft imitiert das Bein, ein Motor lässt den Metallfuß – alias die Platte – dann durschwingen und kickt den Ball. Um Messdaten zu sammeln, jagten die Forscher verschiedene Ballarten durch einen Windkanal und zeichneten deren Flugbahn per High-Speed-Kamera auf. Die Kick-Maschine programmierten sie so, dass sie die Schusstechnik des Flatterballs nachahmte.

Instationäre Kräfte wirken auf den Ball ein

Und die geht so: Damit der Ball seine Flugbahn abrupt ändert, treten die Spieler das Leder so, dass es in der Luft kaum rotiert und extrem langsam fliegt. Messungen in früheren Studien haben ergeben, dass Flatterbälle beim Fußball zwischen 20 bis 25 Meter in der Sekunde zurücklegen, während die Höchstgeschwindigkeit 51 Meter pro Sekunde beträgt. Bis zum Ziel vollführt der Ball zudem nicht mehr als ein Zehntel einer vollständigen Umdrehung. Ähnlich verhält es sich beim Volley- und Baseball – den Sportarten, in denen bisher ebenfalls das Phänomen des Flatterballs beobachtet werden konnte.

Im Windkanal haben Texier und Clanet das Verhalten eines Flatterballs im Verhältnis zur Luftströmung gemessen und festgestellt, dass sogenannte instationäre Kräfte auf den Ball einwirken und ihn ablenken. Das heißt, Kräfte, die zufällig und unterschiedlich stark auftreten, vergleichbar mit den Turbulenzen während einer Reise im Flugzeug. „Instationäre Kräfte wirken aber in jeder Sportart auf Bälle ein, die durch die Luft fliegen“, erklärt Physiker Texier. „Um unsere Arbeit abzuschließen, wollten wir deshalb herausfinden, warum es solche Zick-Zack-Schüsse nur in einigen wenigen Sportarten wie Fußball und Baseball gibt.“

Genügend Distanz, richtige Geschwindigkeit, keine Rotation

Dazu berechneten die Wissenschaftler, wie stark der Ball von seiner Flugbahn im Mittel abweicht. Ebenso modellierten sie die Wellenlänge eines Flatterballs, genauer die typische Schwingungsweite, wenn der Ball auf Seitwärtskurs geht. Ihr Ergebnis: Nach rund 30 Metern hatte sich ein Fußball um die Länge seines Durchmessers zur Seite verschoben. Dieses Phänomen trat allerdings nur bei bestimmten, außergewöhnlich langsamen Schussgeschwindigkeiten auf – und wenn der Ball eine bestimmte Mindestdistanz zurücklegte. Dies könnte erklären, so die Forscher, warum bei anderen Sportarten wie Handball, Basketball oder Boccia Flatterbälle nicht möglich sind. „Beim Boccia zum Beispiel müsste eine Zick-Zack-Bahn nach einer Länge von 27 Metern auftreten. Aber diese Distanz ist viel länger als die typische Wurfweite“, sagt Darbois Texier. „Das heißt der Flatterball-Effekt ist nicht vollständig.“

Anzeige

Quelle:

© wissenschaft.de – Karin Schlott

Anzeige

bild der wissenschaft | Aktuelles Heft

Anzeige

Aktueller Buchtipp

Sonderpublikation in Zusammenarbeit  mit der Baden-Württemberg Stiftung
Jetzt ist morgen
Wie Forscher aus dem Südwesten die digitale Zukunft gestalten

Wissenschaftslexikon

Ther|mo|che|mie  〈[–çe–] f.; –; unz.〉 Zweig der Chemie, der sich mit der bei chem. Reaktionen auftretenden Wärme befasst [<grch. thermos ... mehr

ha|lo|phil  〈Adj.; Biol.〉 salzreiche Umgebung liebend [<grch. hals ... mehr

See|schiff|fahrt  〈f. 20; unz.〉 Schifffahrt auf hoher See

» im Lexikon stöbern
Anzeige
Anzeige