Wie war das beim Fußball eigentlich mit dem Effet?

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Freistoßspezialisten wie Roberto Carlos, Andrea Pirlo oder Toni Kroos haben viel trainiert, um die Bälle so exakt treten zu können. Sie nehmen Maß, schießen und der Ball fliegt im perfekten Bogen über die Mauer und dreht sich ins Eck des Tores. Doch auf eine technische Komponente haben sie allesamt keinen Einfluss.

“Der Ball. Das liegt am Ball.” Die scheinbar billige Ausrede nach einem verkorksten Freistoß oder Eckball wird in der Regel nur müde belächelt. Wissenschaftler schreiben den unterschiedlichen Spielgeräten mittlerweile aber eine tragende Rolle beim Einfluss auf den Effet des Balles  zu.

Grundsätzlich weiß man, dass die Spieler beim Berühren des Fußballes eine Rotation der Kugel auslösen. Diese führt zu einer Ablenkung im Sinne des Magnus-Effekts, bei dem die sogenannte Grenzschichtablösung, an Stellen, an denen ein Druckanstieg nach Bernoulli erzwungen wird, auf der Seite der Kugel später erfolgt, auf der die Luftströmung gleichgerichtet mit der Drehrichtung der Kugel ist.

Hierdurch erhält laut Wikipedia die Strömung einen Impuls in Richtung der Seite der Kugel, die entgegen der Strömung dreht. Die Gegenkraft hierzu ist die seitliche Ablenkungskraft der Kugel.

Wissenschaftler wie John Bush, Professor für Angewandte Mathematik am Massachusetts Institute of Technology (MIT) sind der Meinung, auch die Oberfläche des Balles spiele bei der Drehung der Kugel in der Luft eine große Rolle. Besonders glatte Fußbälle, wie der viel diskutierte “Jabulani”, Spielball der Fußball-Weltmeisterschaft 2010 in Südafrika, würden seiner Ansicht nach deutlich schwerer kontrolliert zu schießen sein.

Der “Brazuca”, mit dem derzeit in Brasilien gespielt wird, hat über 50 Prozent längere Säume, die seine Oberfläche im Vergleich etwas rauer und seine Flugbahn vorhersagbarer machen. “Die Details des Luftstroms um Bälle sind kompliziert und beruhen zum Teil darauf, wie rau der Ball ist”, so Bush, der kürzlich auch einen Artikel über die Aerodynamik von Fußbällen veröffentlichte. “Wenn der Ball perfekt glatt ist, biegt er sich im falschen Weg.”

Mit dem “falschen Weg” meint Bush, dass zwei exakt auf die gleiche Art und Weise vom selben Spieler gespielten Bälle in verschiedene Richtungen abdriften können, abhängig von der Oberfläche der Bälle.

[Quelle: imgflip.com / MIT Newsoffice]

[Quelle: imgflip.com / MIT Newsoffice]

OK, aber… Wieso?

Bush sagt, auch die Oberfläche des Balles kreiere eine Bewegung an der Grenzschicht zwischen dem rotierenden Ball und der Luft. Je rauer der Ball, desto einfacher tritt das Musterbeispiel des “positiven” Magnus-Effekts ein, der die Flugkurve des Balles in die erwartete Richtung krümmt.

“Die Grenzschicht kann flächig und weich fließend sein, oder turbulent und Gegenströmungen erzeugen”, so Bush. “Diese Grenzschicht wechselt an verschiedenen Stellen von weich fließend zu turbulent, abhängig davon wie schnell sich der Ball dreht. Wo dieser Übergang stattfindet, hängt von der Rauigkeit der Oberfläche ab, der Näherei des Balls. Ändert man nur die Musterung des Balles, verändern sich auch der Übergangspunkt und damit die Druckverteilung.”

Selbstverständlich sind Fußbälle noch nicht perfekt glatt – doch die Entwicklung der letzten Jahrzehnte steuerte in diese Richtung. Das liegt daran, das im Fußball, entgegen vielen anderen Sportarten, keine strikten Regeln für die Beschaffenheit und Näherei des Balles existieren. So wurden Bälle immer glatter, bekamen weichere Designs – zumindest bis zum aktuellen Brazuca.

Auch zu Flatterbällen äußerte sich Bush: “Die auffällige Bewegung von flatternden Freistößen entsteht, weil die Punkte des Grenzschichtübergangs auf den beiden Seiten des Balles verschieden sind.” Hat der Ball keinen anfänglichen Spin, hat die Bewegung der umgebenden Luft einen noch größeren Einfluss auf den Flug des Balles. “Solch ein Ball bewegt sich als eine Antwort auf die Druckverteilung, die sich ständig ändert.” Gesehen hat man das vergangenes Wochenende, als ein Freistoß von Pirlo im Spiel Italien gegen England zwar den Torhüter narrte, doch nur die Querlatte traf.

Mit einem anderen Ball hätten manche Standardsituationen der aktuellen Fußball-Weltmeisterschaft in Brasilien also vielleicht nicht, beziehungsweise schon zu Toren geführt. Da lache noch einer über die Ausrede “Der Ball ist schuld.”

[Via MIT News Office, Bild: Shutterstock]

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