Physik beim Fussball Das Runde muss ins Eckige
Harter Schuss und schneller Sprint - Zum perfekten Kick gehört nicht nur Training, sondern auch Physik. Wir zeigen mit "FC Bayern"-Nachwuchsspielern, welche Formeln im Spiel stecken.
Ein Ball, zwei Tore und jede Menge Formeln. In dieser Folge von "Physik bewegt" geht es auf den Fußballplatz. Wie wird der Schuss besonders hart? Welche Rolle spielen die Fußball-Stollen beim sprinten? Und hat der Torwart überhaupt eine Chance beim Elfmeter? Wir begleiten U19-Spieler vom FC Bayern und zeigen die physikalischen Tricks hinterm Kick.
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.