Flatternde Bälle?

[Ryker]

Wer Lust hat kann ja mal folgenden Versuch machen:

Schaltet Euren Fön (oder wie immer man das jetzt schreibt) auf volle Kanne und haltet ihn so, daß er nach oben bläst. Dann legt einfach mal einen TT-Ball in den Luftstrom. Ihr werdet beobachten, daß der Ball einigermaßen stabil in der Luft hängt, was natürlich mit dem Luftstrom, zusammenhängt. Aber er hängt eben nur EINIGERMAßEN stabil in der Luft, selbst wenn er in Drehung versetzt ist.
Natürlich gebe DrDom recht, daß bereits geringe Rotation das System stabilisiert, aber je geringer die Rotation ist, desto geringer ist auch der Magnus-Effekt und und umso stärker wirken sich andere Effekte aus (leichte Luftbewegungen in der Halle zum Beispiel).

Das in meinem Profil stimmt, ich studiere Jura, aber ich habe schon früher immer das Physik-Telekolleg gekuckt . Außerdem hatte Physik Leistungskurs.

Nein, mein Wissen habe ich nicht aus einem schlauen Buch, sondern sowas lernt in Hessen bei der C-Trainer-Ausbildung (die ich übrigens für sehr gut halte - schöne Grüße Dieter, wenn Du ab und zu mal hier sein solltest).


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Rock Hard, Ride Free, Hau rein!

[Cogito]

Sorry,

alles falsch. Ursache liegt eben an den langen Noppen:

diese verursachen eine Taumelbewegung, indem sie den Ball um eine Achse rotieren lassen, die eben nicht durch den Ballmittelpunkt verläuft.
Stichwort : Präzession [lat.], eine Form der Kreiselbewegung, bei der die Figurenachse des Kreisels eine durch äußere Kräfte aufgezwungene Drehbewegung ausführt; i. e. S. Bewegung der Erdachse in etwa 25 800 Jahren (platon. Jahr) um den Pol der Ekliptik, die durch die Gravitationskräfte des Mondes und der Sonne (Lunisolarpräzession) und in geringerem Maße durch die Wirkung der Planeten (Planetenpräzession) erzwungen wird.

(c) Meyers Lexikonverlag.

Warum wird dies jetzt nur durch lange Noppen hervorgerufen ?

Stellen wir uns zunächst vor der Ball trifft senkrecht auf einen normalen Belag. Er wird dort eintauchen und erfährt eine bezogen auf den ersten Auftreffpunkt (der nach dem Eintauchen am tiefsten im Belag liegt) geometrisch gleichmäßige Rückstellkraft, die geradewegs wieder herauskatapultiert. Wird der Schläger dabei tangential bewegt, wird der Ball um seine Mittelachse in Rotation versetzt (Spin oder Schnitt).

Trifft er aber senkrecht auf einen Langnoppenbelag auf, so sieht man sofort, daß unregelmäßige Verhältnisse herrschen. Er wird 2-4 Noppen knicken, dies aber für jede einzelne Noppe anders (anderer Winkel zum Ball, anderer Auftreffzeitpunkt). Also erfährt er auch von jeder einzelnen geknickten Noppe einen anderen Impuls für seinen Abgang und dies z.T. nacheinander. Dadurch kann er in eine Rotation um eine Achse parallel zum Mittelpunkt versetzt werden.

Diese Präzession (wesentlich schwächer und langsamer als die Spin-/Schnittrotation) wird als Eiern oder Flattern wahrgenommen. Der Effekt ist am stärksten, wenn der Schläger senkrecht auf den Ball trifft (gerade gegen den Ball gehen oder mit offenem Schlägerblatt leicht anheben) und am schwächsten wenn eine starke Tangentialbewegung (Unterschnitt) ausgeführt wird. Letzteres erklärt auch, warum die behandelten Beläge am stärksten flattern: bei ihnen hat die Gummioberfläche der Noppen durch die Behandlung extrem wenig Reibung, was den tangentialen Effekt stark mindert.


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[Cogito]

Sorry,

alles falsch. Ursache liegt eben an den langen Noppen:

diese verursachen eine Taumelbewegung, indem sie den Ball um eine Achse rotieren lassen, die eben nicht durch den Ballmittelpunkt verläuft.
Stichwort : Präzession [lat.], eine Form der Kreiselbewegung, bei der die Figurenachse des Kreisels eine durch äußere Kräfte aufgezwungene Drehbewegung ausführt; i. e. S. Bewegung der Erdachse in etwa 25 800 Jahren (platon. Jahr) um den Pol der Ekliptik, die durch die Gravitationskräfte des Mondes und der Sonne (Lunisolarpräzession) und in geringerem Maße durch die Wirkung der Planeten (Planetenpräzession) erzwungen wird.

(c) Meyers Lexikonverlag.

Warum wird dies jetzt nur durch lange Noppen hervorgerufen ?

Stellen wir uns zunächst vor der Ball trifft senkrecht auf einen normalen Belag. Er wird dort eintauchen und erfährt eine bezogen auf den ersten Auftreffpunkt (der nach dem Eintauchen am tiefsten im Belag liegt) geometrisch gleichmäßige Rückstellkraft, die geradewegs wieder herauskatapultiert. Wird der Schläger dabei tangential bewegt, wird der Ball um seine Mittelachse in Rotation versetzt (Spin oder Schnitt).

Trifft er aber senkrecht auf einen Langnoppenbelag auf, so sieht man sofort, daß unregelmäßige Verhältnisse herrschen. Er wird 2-4 Noppen knicken, dies aber für jede einzelne Noppe anders (anderer Winkel zum Ball, anderer Auftreffzeitpunkt). Also erfährt er auch von jeder einzelnen geknickten Noppe einen anderen Impuls für seinen Abgang und dies z.T. nacheinander. Dadurch kann er in eine Rotation um eine Achse parallel zum Mittelpunkt versetzt werden.

Diese Präzession (wesentlich schwächer und langsamer als die Spin-/Schnittrotation) wird als Eiern oder Flattern wahrgenommen. Der Effekt ist am stärksten, wenn der Schläger senkrecht auf den Ball trifft (gerade gegen den Ball gehen oder mit offenem Schlägerblatt leicht anheben) und am schwächsten wenn eine starke Tangentialbewegung (Unterschnitt) ausgeführt wird. Letzteres erklärt auch, warum die behandelten Beläge am stärksten flattern: bei ihnen hat die Gummioberfläche der Noppen durch die Behandlung extrem wenig Reibung, was den tangentialen Effekt stark mindert.

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[Ryker]

Hi Cogito,

leider muß ICH an dieser Stelle schreiben "alles falsch". Das ist natürlich übertrieben, denn alles ist selbstverständlich nicht falsch. Das von Dir beschriebene Phänomen der Präzession tritt wohl sicherlich auf und ich muß zugeben, daß ich darauf nicht gekommen wäre. Allerdings muß ich Dir an einem ganz entscheidenden Punkt widersprechen. Es ist nämlich physikalisch vollkommen unmöglich, daß sich ein Körper um eine Achse dreht, die nicht durch den Mittelpunkt (richtiger: Schwerpunkt, daß wird später noch einmal wichtig!) verläuft. Sobald nämlich der Schwerpunkt von der Drehachse abweicht, müßte er um diese Achse kreisen. Dazu wäre eine Zentripedalkraft erforderlich, um ihn auf der Kreisbahn zu halten. Diese ist indes nicht vorhanden.

Daraus folgt, daß die Präzessionsachse durch den Ballmittelpunkt führen muß, was wiederum dazu führt, daß der Ball wegen seiner gleichmäßigen Form, keine äußerlich wahrnehmbare Schlingerbewegung vollzieht.

Um einem Gegenargument "vorzubeugen" möchte ich darauf hinweisen, daß mir bekannt ist, daß die Erde "taumelt". Dies ist aber nicht auf die Präzession, sondern darauf zurückzuführen, daß sich die Erde nicht um IHREN Schwerpunkt dreht, sondern um den Schwerpunkt des Erde-Mond-Systems (mit geringer Beeinflussung durch Sonne und Planeten).

Ergo: Ich bleibe dabei, daß der Flattereffekt eines TT-Balles allein auf die von mir beschriebenen aerodynamischen Effekte zurückzuführen ist.

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[Diese Nachricht wurde von Ryker am 15-04-2000 editiert.]

[DrDom]

Hallo Kinders!

Cogito, Ryker hat Recht. Ich glaube Du hast in Physik nicht recht aufgepasst. Nur zur Info, ich hab im Studium Physik, Mechanik und Dynamik. :-)))

Es ist in der Tat so, daß Du eine Kugel niemals mit einer tangentialen oder zentralen Kraft aus ihrem Gleichgewicht bzw. aus der Hauptsache heraus beschleunigen kannst. Jede andere Kraft kannst Du (per Vektoraddition ...) in eben diese beiden Kräfte unterteilen!
:-))

Ryker: Physik Note 1 , gut, setzen!

Also noch was zu dem ohne Schnitt, Fön und so!
Ohne Schnitt geht gar nicht! (Zumindest ist es unwarscheinlicher als Lottogewinn)
Das mit dem Fön stimmt, allerdings treten hier auch nur 2 Kräfte auf. Die Gravitatitionskraft und die Luftreibung! Da, aber die Luftreibung sehr hoch ist, hat sie den einzigen Einfluß auf die Flugbahn, beim TT dürfte der Lufteinfluß aber sicherlich nicht so hoch sein!

Also, ich halte also immer noch an der These fest, daß es unmöglich ist, daß ein Ball flattert, aber werd nächste Woche mal unserem Prof die Pistole auf die Brust setzen und noch mal nachfragen.

Dominik

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[ML]

Ich glaube wenn wir hier so weiter machen, dann dürfen wir bald offizielle Gutachten ausstellen, haha.


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[Cogito]

@DrDom/Ryker

dann erklärt doch bitte mal, wieso der Effekt nur bei langen Noppen auftritt ?

Nebenbei gibt es Flatterbälle auch beim Fußball und bei dessen Gewicht (und der relativen niedrigen Geschwindigkeit) spielen Reibungseffekte der Luft sicherlich keine Rolle.

Obwohl ihr natürlich recht habt, was die Rotation um eine andere als die Mittelachse angeht. Ohne Zentripetalkraft geht das wirklich nicht und wo die herkommen soll, weiß ich auch nicht.



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[Ryker]

Hi Cogito!

1. Hast Du schon jemals gesehen, daß ein Ball von einem normalen Backside-Belag ohne oder auch nur fast ohne Spin zurückkommt. Wenn ich Dir Topspin auf Backside spiele kommt Spin zurück.

2. Der Flattereffekt tritt (in kleinerem Rahmen) auch bei Antitop-Belägen auf.

3. Offenbar sind die Effekte beim schweren großen Fußball doch stark genug. Auf jeden Fall habe ich noch nie erlebt, daß ein Fußball mit 2-4 abknickenden Füßen nacheinander getroffen wird .
Zudem tritt der Flattereffekt beim Fußball auch nur auf, wenn der Ball ohne Rotation getreten wird (zB wenn man mit der Spitze draufhaut - besonders schön zu beobachten, wenn man gegen einen leichten Gummiball tritt).

Bis also keinen neuen Gegenargumente höre bleibe ich bei meiner Version.


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[Cogito]

@ryker

ein Fußball wird aber relativ stärker im Moment des Trittes verformt als ein TT-Ball beim Schlag. Da seine Umhüllung zudem inhomogener und relativ (zum Volumen)dicker ist als der aus nur einem Material bestehende TT-Ball, können hier noch andere Faktoren ins Spiel kommen = größere Trägheit der innerhalb des Balles wirkenden Rückstellkräfte zur Kugelform. Da würde es auch Sinn machen, daß mit der Pike geschossene Bälle am meisten flattern: die asymmetrische Verformung innerhalb des Balles ist dabei nämlich am größten (ebenso wie beim TT-Ball und Noppen).

Luftreibung und Turbulenz als Ursache halte ich beim Fußball für ähnlich wahrscheinlich wie 4 abknickende Füße.

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[Ryker]

Dann bleibt noch die Frage, warum beim Baseball der "Knuckle-Ball" so gefürchtet ist. Dieser wird nämlich im Gegensatz zum Curve-Ball oder Fast-Ball ohne Schnitt geworfen, was ebenfalls einen berüchtigten Flattereffekt zur Folge hat (was natürlich für den Batter unangenehm ist, da er den Ball nicht trifft und für den Pitcher ebenfalls, da er oft die Strikezone nicht trifft). Ein Baseball ist aber noch nicht mal hohl, dafür aber schwer und wird beim Wurf nicht deformiert.

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[Diese Nachricht wurde von Ryker am 17-04-2000 editiert.]