Magnuseffekt

Wieso ist die Bananenflanke krumm?

Fußbälle können sich entlang einer gekrümmten Bahn bewegen, wenn sie nur richtig angeschnitten werden. Dahinter steckt der Magnus-Effekt und jede Menge Physik.

Mit der Bananenflanke trickste Fußballer Manni Kaltz vom HSV in den 1980ern die gegnerische Abwehr aus: Dadurch dass er den Ball durch Anschneiden in Rotation versetzte, bewegte sich dieser elegant um die gegnerische Mauer herum in Richtung Tor. Auch bei Tennis, Tischtennis und vielen anderen Ballsportarten nutzen Spieler einen physikalischen Effekt, der Bälle um Ecken fliegen lässt: den Magnus-Effekt.

Der Magnus-Effekt

Dreht sich ein Ball beim Flug durch die Luft um die eigene Achse, so wird er zu der Seite hin abgelenkt, auf der sich die Oberfläche mit der Luftströmung bewegt. Dort wird in der Nähe des Balles Luft mitgerissen, so dass sie sich schneller bewegt und im Vergleich zur gegenüberliegenden Seite ein Unterdruck entsteht.
Magnus-Effekt

Benannt ist der Effekt, der zur Bananenflanke führt, nach seinem Entdecker, dem deutschen Physiker und Chemiker Heinrich Gustav Magnus (1802–1870). Das Phänomen tritt immer dann auf, wenn sich eine Kugel zugleich um die eigene Achse dreht und sich durch ein Medium wie Luft oder Wasser bewegt.

Durch die Drehung um die eigene Achse entsteht ein Druckungleichgewicht, das den Ball zu der Seite hin ablenkt, auf der sich die Balloberfläche mit der Luft bewegt (siehe Grafik). Das Druckungleichgewicht entsteht, weil die raue Oberfläche des Balls Luft mit sich führt. Die eine Ballseite dreht sich mit der Luftströmung, wodurch die Luft nahe am Ball schneller fließt. Auf der anderen Seite bremst die mitgerissene Luft die entgegenkommende ab. Wenn man jetzt noch weiß, dass mit zunehmender Luftgeschwindigkeit der Druck abnimmt (ein Effekt, der dafür sorgt, dass Flugzeuge abheben), sind Druckungleichgewicht und Bahnablenkung schon geklärt.

Was beim Ball so einfach aussieht, ist in Wirklichkeit dann meist doch weit komplizierter. So lässt sich die Strömungen um komplexe Gegenstände nur selten mit Bleistift und Papier berechnen, in der Forschung und bei der Konstruktion von Schiffen und Flugzeugen gehören vielmehr Modelle und Hochleistungsrechner zum Alltag.

Turbulenz im Stadion

Turbulenz im Stadion

Zur Bananenflanke trägt neben dem Magnus-Effekt ein zweites Phänomen bei – ein Phänomen, das Physiker vor unlösbare Mathematikaufgaben stellt und bei Flugpassagieren schon einmal für ein flaues Gefühl in der Magengegend sorgt: Turbulenzen.

Turbulenzen sind chaotische und unberechenbare Luftverwirbelungen, die sich bilden, wenn Gegenstände durch die Luft fliegen. Bei der Bananenflanke sorgt die Drehung des Balles dafür, dass Turbulenzen auf der sich mit der Strömung drehenden Seite erst später entstehen als auf der Seite, die gegen die Luftströmung rotiert. Dadurch neigt sich der Turbulenzenschweif  hinter dem Ball zu der sich gegenläufig drehenden Seite und sorgt – wie ein Ruder bei einem Boot – dafür, dass der Ball zu der anderen Seite driftet.