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Spiralförmige Fußbälle wackeln mit einer von zwei spezifischen Frequenzen

Beim American Football werden einige Pässe gefangen und einige fallen gelassen – aber alle wackeln, wenn sie fliegen.

Spiralförmige Schweinehäute neigen dazu, sichtbar entweder mit langsamer oder schneller Frequenz zu wackeln, je nachdem, wie der Ball geworfen wird, berichten Forscher online am 23. Juni in der ASME Open Journal of Engineering. Dieses Wackeln und in geringerem Maße die Erdrotation und der Spin des Balls führen dazu, dass Pässe seitwärts streunen – also geben Sie dem Quarterback in der kommenden Saison nicht die ganze Schuld.

„Die Tatsache, dass [a football] wackelt und die Tatsache, dass es nicht gerade läuft – das sind die beiden großen Auswirkungen, die man bei einem Pass sieht“, sagt Maschinenbauingenieur John Dzielski vom Stevens Institute of Technology in Hoboken, NJ

Unter Verwendung physikalischer Gleichungen aus Ballistikstudien und Daten aus Windkanalexperimenten mit Fußbällen führten Dzielski und der Softwareingenieur Mark Blackburn, ebenfalls vom Stevens Institute, Computersimulationen eines spiralförmigen Fußballpasses durch.

Sie fanden heraus, dass ein Schweinsleder, das mit etwa 27 Metern pro Sekunde und etwa 600 Umdrehungen pro Minute fliegt, entweder ein- oder fünfmal pro Sekunde sichtbar wackelt. Wackeln tritt auf, wenn der Drehimpuls des Balls mit einer Drehkraft interagiert, die dazu dient, die Nase des Fußballs von der Flugrichtung wegzudrehen. Das schnellere Wackeln dominiert, wenn während des Wurfs zusätzliche Energie durch Drehen des Handgelenks oder seitliche Bewegung des Arms aufgebracht wird.

Dieses Wackeln erzeugt Auftrieb, der den Ball seitwärts drückt und möglicherweise den Landepunkt um mehrere Meter verändert, berichtet das Team. Die Erdrotation könnte auch dazu führen, dass ein Pass mehrere Zentimeter driftet. Und der Magnus-Effekt – bei dem ein sich drehendes Projektil von Luftzonen mit niedrigem und hohem Druck eingeschlossen wird und seine Flugbahn verbiegt – hatte doppelt so viel Einfluss.

Dzielski und Blackburn sind nun daran interessiert, ihre Simulationen zu verfeinern, indem sie ein Instrument entwickeln, um Daten von Fußbällen im Flug zu sammeln.

J. Dzielski und M. Blackburn. Modellierung der Dynamik eines American Football und der Spinstabilität. ASME Open Journal of Engineering. Online veröffentlicht am 23. Juni 2022. doi: 10.1115/1.4054692.

WJ Rae. Flugdynamik eines American Football beim Vorwärtspass. Sporttechnik. Vol. 6, September 2003, p. 149. doi: 10.1007/BF02859892.

Autoren: Nikk Ogasa von Sciencenews

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