Physik bewegt Beachvolleyball
Beachvolleyball: Sand, Spaß - und viel Physik: Woher nimmst du die Kraft beim Sprung in den Block? Wie schmetterst du am härtesten? Ohne Verständnis für physikalische Prinzipien kommst du auch nicht hinter die Tricks beim Beachen.
Michael Wehl, Mittelblocker beim Volleyball-Bundesligisten Herrsching, und Torsten Pohl, der an der TU München in Sportwissenschaften promoviert, erklären uns, worauf's beim Springen, Schlagen und Rennen ankommt.
Der Ball ist mit bis zu 120 km/h unterwegs, wenn du ihm beim Schlag genug Impuls mit gibst – je steifer die Hand desto besser. Und um einen Angriffsschlag sauber abzuwehren? Musst du dem Ball eine möglichst große Fläche bieten - ein Art "Brett". Dann gilt: Einfallswinkel gleich Ausfallswinkel. Die Formel fürs perfekte Baggern.
Beim Absprung musst du die Gewichtskraft überwinden, die nach unten wirkt. Solang du einfach da stehst, passiert nichts. Denn eine "Bodenreaktionskraft" wirkt dem Gewicht entgegen. Die kannst du vergrößern, wenn deine Muskeln nach unten drücken – und obwohl dich der Sand bremst, hebst du ab. Fazit: Der Sand macht das Spiel schwer – aber dafür gibt er auch dieses ganz spezielle Sommerfeeling.
Physik auf die Schnelle
kinetische Energie
Bewegungsenergie entsteht zum Beispiel durch Muskelkraft und ist im Sport extrem wichtig. Wer im Fussball den Ball tritt, gibt kinetische Energie an den Ball weiter. Für einen harten Schuss zählt: Unterschenkel und Fuß gut und lang beschleunigen, also weit ausholen und voll durchziehen. Die Geschwindigkeit vom Fuß ist dadurch beim Aufprall maximal - und so seine Bewegungsenergie. Der Ball wird erst eingedellt. Aus der Deformationsenergie wird großteils wieder Bewegungsenergie - die vom Ball. Je mehr, desto schneller wird er.
Reibung
Berühren sich zwei Körper, hemmen sie ihre Bewegung gegeneinander. Das gilt, wenn sie relativ zueinander in Ruhe sind, etwa beim Tisch, der nicht einfach wegrutscht (Haftreibung), und in Bewegung - sonst würden Bremsen nicht bremsen und Reifen nicht greifen (Gleitreibung). Jonas nutzt beide Reibungsarten, um das Brett auch in der Luft mit den Füßen zu führen.
Fliehkraft
Die Fliehkraft oder Zentrifugalkraft wirkt auf alle Körper, die sich kreisförmig um eine Achse bewegen - sie drückt auch Jonas in der Halfpipe nach außen. Streckt er sich in Richtung Drehachse, arbeitet er der Fliehkraft entgegen. Per Muskelarbeit bringt er so mehr Bewegungsenergie ins System - und wird schneller.
Impuls
Der Impuls beschreibt die Bewegung von Körpern: wie schnell bewegt sich was in welche Richtung. Und der Impuls ändert sich erst, wenn eine neue Kraft auf den Körper wirkt. Nachdem Toni gesprungen ist, bleibt seine Horizontalgeschwindigkeit gleich. In der Vertikalen aber wirkt die Schwerkraft, bremst die Steigbewegung bis auf Null und beschleunigt dann nach unten.
Scheitelpunkt
Beim Bouldern fallen Sprünge in die Kategorie dynamische Kletterzüge,"Dynamos". Um oben nicht abzurutschen, muss Monika am Zielpunkt genau den ruhigsten Punkt des Dynamos erwischen: den Scheitelpunkt ihrer parabelförmigen Flugbahn. Da hat sie fast keinen überschüssigen Impuls mehr, den sie mit viel Kraft abfangen müsste.
Auftrieb
Surfer brauchen davon gleich zwei Sorten: einmal den statischen Auftrieb. Der lässt jeden Körper schwimmen, wenn er genug Wasser verdängt, um sein Gewicht auszugleichen. Bei kleinen Brettern reicht das aber nicht. Damit der Surfer oben bleibt, braucht er zusätzlich den dynamischen Auftrieb, der auch Flugzeuge in der Luft hält. Das Prinzip: Umströmt Flüssigkeit oder ein Gas einen Gegenstand, drückt es ihn je nach Form auf-, abwärts oder auch zur Seite.
Anströmwinkel
Je nachdem, ob und zu welcher Seite das Brett gekippt ist, drückt der dynamische Auftrieb das Surfbrett nicht nur nach oben, er bewegt es auch quer zu Welle. Wie stark, das entscheidet der Anströmwinkel: Je steiler, desto stärker. Um die Richtung zu wechseln, muss Gerry auf die andere Kante kommen, denn das kehrt den seitlichen Anströmwinkel um.