Die klassische Bananenflanke l�sst einen rotierenden Ball vom geraden Kurs abdriften. Doch was passiert auf dem Mars?

a) Ball fliegt genauso
b) Flanke noch st�rker gebogen
c) Ball bewegt sich geradeaus
d) Bananenflanke ist spiegelverkehrt
e) Ball implodiert

Antwort:

In der Tat, auf dem Mars w�rden unsere Mannen nicht schlecht staunen, denn eine sauber geschossene Bananenflanke, also ein mit Effet gespielter Ball w�rde eine Flugbahn bewirken, die entgegengesetzt zur irdischen gebogen ist - "spiegelverkehrt" lautet also die richtige L�sung.

Erkl�rung:

Aber was bewirkt �berhaupt einen krummen Kurs? Die Eigenrotation ist es, die das Leder von der eigentlich geradlinigen Bahn ablenkt, denn dabei wird Luft mitgerissen. Zusammen mit dem Gegenwind ergibt sich damit auf einer Seite der Lederkugel eine h�here Str�mungsgeschwindigkeit als auf der anderen. Mit diesem Geschwindigkeitsunterschied ist nach der Bernoulli'schen Gleichung auch ein Druckungleichgewicht verbunden, das schlie�lich in einer Kraft senkrecht zur Flugbahn resultiert. Diese wiederum zwingt das Flugobjekt schlie�lich auf seine gekr�mmte Bahn.

Vor gut 150 Jahren entdeckte der deutsche Physiker Heinrich Gustav Magnus diesen sp�ter nach ihm benannten Effekt. Interessanterweise lassen sich Magnus' Ergebnisse nicht eins zu eins auf andere Planeten �bertragen - hier ist der mitunter geringere Luftdruck zu ber�cksichtigen. So besitzt der Mars eine deutlich d�nnere Atmosph�re, und das f�hrt zu einem ungew�hnlichen Effekt wie Karl Borg, Lars S�derholm und Hanno Ess�n vom K�niglichen Institut f�r Technologie in Stockholm herausfanden.

Der Grund daf�r sind die Kollisionen der Luftmolek�le untereinander. Auf der Erde bewegt sich ein Molek�l statistisch noch nicht einmal einen Mikrometer weit, ohne erneut mit einem anderen zusammenzusto�en. Deshalb ist in einem statischen System der Druck auch �berall gleich. In der d�nnen Atmosph�re des Mars ist das jedoch anders, hier kann die durchschnittliche Distanz zwischen zwei St��en durchaus gr��er als der Durchmesser eines Fu�balls werden. Das wiederum bedeutet nun, dass mehr Molek�le frontal auf den Ball treffen als von hinten.

Da all diese Molek�le vom Ball wieder abprallen - und zwar mit Vorliebe in die Richtung, in der dieser rotiert - und dabei ihre Bewegungsrichtung �ndern, muss irgendetwas diese �nderung kompensieren. Denn ein ehernes Gesetz der Physik besagt, dass der Gesamtimpuls - also das Produkt von Masse und Geschwindigkeit aller sich bewegenden Objekte - erhalten bleiben muss. Damit das auch weiterhin gilt, muss der Ball entsprechend seines Gewichtes eine kleine Kurskorrektur in die Richtung durchf�hren, in welche die Molek�le nicht fliegen. Da es auch bei geringem Luftdruck immer noch sehr viele Molek�le sind, die auf den Ball treffen, macht sich dieser Effekt durchaus bemerkbar. Der Ball vollzieht eine Kurve, die der klassischen Bananenflanke entgegengerichtet ist.

Normaler Luftdruck (links): Ein sich drehender Ball wird beim Flug aufgrund des Magnus-Effekts in Drehrichtung abgelenkt. Die Kraft (gr�ner Pfeil) wirkt senkrecht zur Bewegungsrichtung (blauer Pfeil).

Sehr niedriger Luftdruck (rechts): Da vor allem frontal auftreffende Luftmolek�le mitgerissen werden und der Gesamtimpuls des Systems erhalten bleiben muss, wird der Ball entgegen der Drehrichtung abgelenkt.