Technologie: Aerodynamik: Page 3

Wozu braucht es die Luft?

In Anbetracht dessen, dass Golf ein Sport ist, in dem Technik entscheidend ist, und dass Wissenschaftler neue Techniken entwickeln, war es nur eine Frage der Zeit, bis die beiden zusammen kommen würden. Von einem aerodynamischen Standpunkt aus ist dies eigentlich erst um die Jahrhundertwende geschehen, zu einer Zeit, als Golf bereits Hunderte von Jahren alt war. Demgegenüber aber waren die Kenntnisse um die Aerodynamik noch jung zu diesem Zeitpunkt. Es sollte eigentlich keine Überraschung sein, dass das ausschlaggebende Ereignis in Schottland stattfand, nämlich als der Physiker Peter Guthrie Tait 1890 wissenschaftliche Arbeiten darüber publizierte, dass die Luft eine Menge mit der erstaunlichen Flugbahn eines Golfballs tun habe.

Es ist eigentlich überhaupt nicht eingängig, dass Luft letztendlich einen positiven Effekt auf den Ballflug hat. Denn, würde man nicht denken, dass der Windwiderstand den Ball verlangsamen und ihn herunterfallen lassen müsste wie einen Stein? Sie können es glauben, ein Schlag, der 230 Yards weit fliegt in normaler Umgebung, würde im Vakuum keine 160 Yards weit fliegen. Woher kommt das? Es ist erstaunlich, aber Golfbälle sind wie Flügel, und diese funktionieren nicht ohne Luft. Es ist der Drall, der den Ball in die Luft steigen lässt und die Schwerkraft außer Kraft setzt. Und so fliegt er letztlich weiter sogar obwohl ihn der Windwiderstand (oder Luftwiderstand wie der Aerodynamiker sagen würde) abbremst. Gäbe es keine Luft, würde der Luftwiderstand verschwinden – und mit ihm der Auftrieb. Und unterm Strich, müsste man ohne Luft den Driver auspacken, um ein mittleres Par 3 zu erreichen (vorausgesetzt man könnte schwingen in einem Raumanzug).

Jedes Mal, wenn wir bei rund hundert Stundenkilometern die Hand aus dem Fenster strecken, werden wir daran erinnert, dass Luft auf ein Objekt, das sich durch sie hindurch bewegt, eine Kraft ausübt. Wissenschaftler teilen diese Kraft in zwei Grundkomponenten auf: Widerstand, welcher der Bewegung direkt entgegen wirkt und das Objekt bremst; und Auftrieb, der rechtwinklig zum Widerstand verläuft, in der Regel aufwärts.

Der Ursprung des Auftriebs

Für einen Unbeteiligten, der sieht, wie ein Golfball fliegt, ist es eine verblüffende Erfahrung. Er hängt eine erstaunlich lange Zeit in der Luft – als würde er von einem Kräftefeld getragen. Und er fliegt doppelt so weit, wie ein gewaltiger Home Run. Möglich wird diese Leistung aufgrund der Auftriebskraft. Woher kommt sie?

Während ein Mensch kaum einen Golfball mit dem Flügel einer 747 verwechseln würde, sind für einen Windkanal beide ähnlich. Für die Luft sehen sie beide recht gleich aus. Wenn ein einfacher Flügel in den Luftstrom gestellt und mit der Windströmung ausgerichtet wird, schneidet er einfach und unspektakulär durch die Luft und erzeugt keinen Auftrieb. Wenn er aber angewinkelt ist und einen Angriffswinkel bietet, dann passieren interessante Dinge: Er leitet den Luftstrom abwärts ab und erzeugt dadurch eine Aufwärtsreaktion (nach dem dritten Gesetz von Newton: "Jede Kraft, die auf einen Körper ausgeübt wird, erfährt eine Gegenkraft"– in diesem Fall den Auftrieb).

Gegenüber einem stromlinienförmig aussehenden Flügel mag ein Golfball recht klobig aussehen, aber er schafft es, eine ähnliche Luftströmung zu erzeugen. Wird ein Golfball in einen Luftstrom platziert, schiebt er durch die Luft und erzeugt eine beträchtliche Verwirbelung (weil er eben klobig ist), aber erzeugt keinen Auftrieb. Nun aber die gute Seite: Gibt man ihm Backspin, also Rückwärtsdrall, passiert mit dem Luftstrom Ähnliches wie beim angewinkelten Flügel – Luft wird abwärts abgeleitet und siehe da, es entsteht Auftrieb, der den Ball gleichsam trägt.