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Gleichgewicht, Geschwindigkeit, Drehimpuls Physik beim Trickbiken

Schwerpunkt, Pendel, Rotation: Mit Balanceakten, Sprüngen und Drehungen machen Biker Tobi und Sportwissenschaftlerin Romina klar, welche physikalischen Gesetze wirken, wenn BMX-Fahrer ihre Tricks machen.

Von: Ein Film von Friederike Kühn

Stand: 16.01.2014

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.


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