Zur Europameisterschaft 2016: Der Magnus-Effekt (oder: Wie funktioniert eine Bananenflanke?) 07.06.2016, 05:31

So entsteht die Bananenkurve

Nach H. G. Magnus ist der von ihm 1852 entdeckte strömungstechnische Effekt benannt, der Fußbälle eine Kurve fliegen lässt - die sogenannte "Bananenflanke". Hinweise zur Vermittlung im Unterricht (Physikunterricht, Technik).

Anzeige

Bananenkurve beim FreistoßDer Magnuseffekt

Ab dem 10. Juni 2016 treten in Frankreich die 24 besten Fußballmannschaften Europas gegeneinander an. Die deutsche Mannschaft muss gegen die Polen, Nordirländer und die Ukrainer zeigen, was es kann. Der tec.LEHRERFREUND erinnert an einen physikalischen Trick, mit dem nicht nur einmal ein Torhüter in die Bredouille geriet. Der Beitrag entstand 2008, als ebenfalls das Euro-Fieber herrschte.

Wenn es dem Fußballer gelingt, dem Leder beim Abschuss den richtigen Eigendrall zu geben, tritt auch hier durch unterschiedliche Geschwindigkeiten ein Druckunterschied auf, der den Ball auf eine Seite ablenkt: Der Ball fliegt dadurch eine »Bananenflanke« (auch: Bananenkurve), mit der er die vor dem Tor stehende Spielerwand täuscht. Diesen Effekt entdeckte 1852 der Berliner Forscher Heinrich Gustav Magnus, daher auch »Magnuseffekt«.

Der für die Europa-Meisterschaft konstruierte neue Ball, der »Europass«, besitzt einige weitere Eigenheiten, die den Ball in der Luft stabiler machen. Das so genannte und unberechenbare Flattern wird durch eine rauere Oberfläche ausgeschaltet.

Die Bananenflanke im Unterricht

Vorschlag, wie man das Zustandekommen der »Bananenflanke« der Schülern im Unterricht plausibel machen könnte: 
Der Bernoulli-Versuch muss vorausgehen. Ersatzweise genügt auch der Freihandversuch mit den beiden Papierblättern. Er zeigt mit geringem Aufwand, dass eine größere Strömungsgeschwindigkeit einen kleineren Druck zur Folge hat. 

Bild Fußball »Bananenflanke«

  • Auf dem Lehrerpult liegt ein Fußball. Wenn möglich, schlägt der Lehrer eine Bananenflanke oder zeigt ein Bananenflanken-Youtube-Video. Alternativ kann auch ein/e fußballkompetente/r Schüler/in erklären, was eine Bananenflanke ist und wie man sie schlägt. Ergänzend kann die Folie rechts (“Bananenkurve”) gezeigt werden.
  •  
  • Den Schülern wird dies verraten: 
    • Beim Fliegen muss der Ball sich um sich selbst sich drehen. 
    • Der Effekt hängt mit dem Bernoulli-Versuch zusammen. 

  • Die Schüler bekommen 10-15 Minuten Zeit, in Dreiergruppen eine Erklärung für das Funktionieren der Bananenflanke vorzubereiten.
  • Vorträge der Schüler/innen.
  • Ergänzende Veranschaulichung durch die beiden Folien (Klick aufs Bild zum Vergrößern, dann Rechtsklick aufs Bild zum Speichern).

 

Siehe auch: 

Topspin beim Tischtennis

Schweißbrenner 


Erweiterung 

Magnus-Effekt und Flettner-Rotor 

Ein alternativer aerodynamischer Schiffsantrieb ist der Flettner-Rotor. Er setzt einen senkrecht stehenden, rotierenden Zylinder der Windströmung aus. Dabei entwickelt der Magnus-Effekt eine Schubkraft quer zur Anströmung. Der Antrieb ist nach seinem Erfinder Anton Flettner (1885 - 1961) benannt. 

Das erste Rotorschiff war die BUCKAU; sie stach 1924 in Kiel in See und die erstaunten Beobachter sahen ein ungewohntes Schiff mit riesigen, sich lautlos drehenden „Litfaßsäulen“ an Deck.  
Die Walzen hatten 2,8 m Durchmesser, waren über 18 m hoch und wurden von einem 7,5 kW-Elektromotor angetrieben. Den Strom lieferte ein 33 kW starker Dieselmotor. 

Bild Flettner-Rotor

Ein weiteres Schiff, das mit Flettner-Rotoren ausgestattet war, war die BARBARA.

Die Grundlage für die Entwicklung des Flettner-Rotors ging auf den Physiker Heinrich Gustav Magnus (1802-1870) zurück. Er wies erstmals eine bis dahin unbekannte Kraft nach, die immer dann entsteht, wenn eine Luftströmung auf einen rotierenden Körper trifft, den später nach ihm benannten Magnus-Effekt. Die noch junge Wissenschaft der Aerodynamik lieferte Flettner die nötigen physikalischen Daten, auf deren Basis er die Funktionsfähigkeit seines Rotor-Antriebs nachweisen konnte.  
Die BARBARA wurde zwischen 1926 und 1929 für Handelsfahrten ins Mittelmeer eingesetzt. Trotzdem blieben weitere Aufträge für Rotorschiffe aus, auch in den USA, wohin Flettner die BUCKAU 1926 zu Werbezwecken fahren ließ. Brennstoff war damals so preiswert, dass sich für die Reeder der Flettner-Rotor nicht schnell genug rentierte. 
Heute, unter dem Eindruck wieder steigender Ölpreise, gewinnt der Flettner-Rotor neu an Aktualität – auch der Wunsch, regenerative Energien zu nutzen, spricht für das Rotorschiff.

Quelle Deutsches Technik-Museum Berlin 
http://www.sdtb.de/Flettner-Rotor.1619.0.html

Anzeige