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Fluidphysik: Warum Bälle so gut über das Wasser springen

Steinehüpfen, Ditschen, Flitschen oder Flippen - es gibt viele Worte für den Spaß, einen Stein übers Wasser hüpfen zu lassen. Die Physik dahinter ist aber nicht genau bekannt.
Ein ditschender BallLaden...

Wer schafft mehr Sprünge? Steine über das Wasser hüpfen zu lassen, ist eine Kunst für sich: Die Kiesel müssen die richtige Größe und Form haben – und im richtigen Winkel auf die Teich- oder Flussoberfläche treffen. Um wie viel einfacher ist es da, einen Plastikball zu ditschen, der, egal wie er geworfen wurde, ungleich öfter über das Wasser springt. Aber warum? Dazu haben Tadd Truscott von der Utah State University und sein Team elastische wie starre Körper mehrfach über Flüssigkeiten schnellen lassen und das Ganze mit Hochgeschwindigkeitskameras gefilmt. Die Auswertung bestätigte zum einen frühere Studien: Die harten Steine mussten eine bestimmte Form haben – scheibenartige Kiesel – und in einem perfekten Winkel geworfen werden beziehungsweise auf die Oberfläche treffen. Nur wenige Grad Abweichung sorgten dafür, dass das Geschoss sofort versank.

Die elastischen Bälle hingegen erleichterten das Kunststück: Wenn sie auf das Wasser treffen, verformen sie sich in Richtung einer scheibenförmigen Geometrie und ähneln damit perfekt geformten Kieseln. Zusätzlich sorgt die Deformation dafür, dass das Wasser eine stärkere Hubkraft auf den Ball ausübt als auf nicht verformbare Steine. Zugleich können die elastischen Gegenstände dank der Verformung auch aus steileren Winkeln auf die Flüssigkeit prallen und öfter hüpfen als feste Materialien. Je nach Wurf- und Aufprallwinkel, der auftretenden Beschleunigung und anderen Parametern können die Forscher sogar berechnen, wie oft beispielsweise ein Ball ditschen kann, bevor er versinkt oder davonschwimmt. Diese Forschung habe nicht nur einen spielerischen Aspekt, so Truscott, sondern diene auch der Materialforschung. Mit den Erkenntnissen könnten nicht nur neue Wasserspielzeuge, sondern ebenso schwer sinkbare Kunststoffrettungsboote entwickelt werden.

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