Was steckt hinter Pirlos „verfluchtem“ Wechsel: Der Magnus-Effekt und andere physikalische Effekte im Fußball

Pirlos berühmter Schuss, der aufgrund der Unvorhersehbarkeit der Flugbahn des Balls den Spitznamen „der Verfluchte“ trägt, ist nichts anderes als das Ergebnis bekannter Gesetze der Strömungsdynamik, die der Spieler ausnutzte, um seine Gegner zu verwirren.

Pirlos „verfluchter“ Schachzug erklärt durch die Gesetze der Physik

Pirlo, mittlerweile ehemaliger Fußballspieler und aktueller Trainer, wird zugeschrieben, eine neue Art des Ballschlags aus dem Stand eingeführt zu haben, die als „der verfluchte Schuss” bekannt ist, weil sie den Gegner wirklich verflucht. Der „verfluchte Schuss” ist im Wesentlichen ein Schuss, der so ausgeführt wird, dass die Flugbahn des Balls unvorhersehbar wird und den Gegner verwirrt.

Wenn der Ball aus dem Stand in Richtung Tor geschossen und dabei mit dem Fuß so getroffen wird, dass er einen Drall erhält, folgt er gemäß dem physikalischen Bernoulli-Prinzip nicht einer geraden Flugbahn, sondern einer gekrümmten Linie, einer Art Parabel.

Der Ball folgt einer gekrümmten Flugbahn, weil und nur weil er so geschlagen wurde, dass er sich dreht. Die gekrümmte Flugbahn ist eine Folge der Drehung des Balls um seine eigene Achse, und dieser Effekt wird als Magnus-Effekt bezeichnet. Pirlo hingegen nutzte die fluid-dynamischen Eigenschaften eines Balls, der sich nicht dreht!

Was passiert, wenn sich der Ball dreht?

Die folgende Abbildung hilft uns dabei, das physikalische Phänomen zu beschreiben, das auf den Ball einwirkt und durch seine Drehung um sich selbst ausgelöst wird. Wenn sich der Ball dreht, zieht er die Luft, mit der er in Kontakt kommt, in die gleiche Richtung wie seine Drehung. Das bedeutet, dass der Ball von einem Luftstrom umgeben ist, der sich in die gleiche Richtung wie seine Drehung dreht. Der Ball dreht sich nicht nur um sich selbst, sondern bewegt sich auch auf das Tor zu und trifft dabei auf einen Luftstrom in entgegengesetzter Richtung (genauso wie ein fahrendes Auto auf einen Luftstrom trifft, der ihm entgegenwirkt, wenn es sich in die entgegengesetzte Richtung bewegt).

Magnus-Effekt, Fußball. — Das Diagramm zeigt, wie eine rotierende Kugel einer Querkraft (schwarzer Pfeil nach oben) ausgesetzt ist, die ihre Flugbahn ablenkt. Dies wird durch einen Unterschied im Luftdruck zwischen den gegenüberliegenden Seiten der Kugel verursacht, der sich aus der Zusammensetzung der Luftgeschwindigkeiten ergibt.

Wie in der Abbildung gezeigt, ist jedoch oauf einer Seite des Ballons die Strömung entgegengesetzt zur Strömung, die sich mit dem Ballon dreht, während auf der gegenüberliegenden Seite die Strömung gleich ist. Daraus folgt, dass auf der einen Seite eine Strömung mit höherer Geschwindigkeit und auf der anderen Seite eine Strömung mit niedrigerer Geschwindigkeit auftritt.

Nach dem Bernoulli-Prinzip unterliegt ein sich bewegender Körper (der Ballon), wenn er einer Geschwindigkeitsdifferenz der Strömung ausgesetzt ist, durch die er sich bewegt (die Luft), einer Druckdifferenz: Die Seite mit der geringeren Strömungsgeschwindigkeit hat einen höheren Druck als die Seite mit der höheren Geschwindigkeit.

Infolge dieses Druckunterschieds wirkt auf den Ballon eine Kraft, die als Magnus-Kraft bezeichnet wird und senkrecht zu seiner Flugbahn steht, wodurch er einer gekrümmten statt einer geraden Bahn folgt.

Was mit dem Ball passiert, passiert auch mit Flugzeugflügeln. Diese sind so geformt, dass die Luft, die sie während des Fluges durchschneiden, auf der Unterseite eine geringere Geschwindigkeit und auf der Oberseite eine höhere Geschwindigkeit hat. Daraus folgt, dass der Flügel aufgrund dieses Unterschieds einer Kraft (Auftrieb) von unten nach oben ausgesetzt ist, die genau dafür sorgt, dass das Flugzeug in der Luft bleibt.

Dank Bernoulli gelingt es dem Spieler also, einen Schuss mit einer gekrümmten Flugbahn zu schießen. Aber Pirlos „verfluchter Schuss” ist gerade deshalb verflucht, weil der Ball mit sehr wenig Spin geschossen wird und seine Flugbahn dadurch fast unvorhersehbar wird.

Was passiert, wenn sich der Ball nicht dreht?

Ohne Rotation bewegt sich der Ballon in einem Bereich zwischen laminarer und turbulenter Strömung durch die Luft. Im ersten Fall bewegen sich die einzelnen Schichten parallel zueinander, ohne sich zu vermischen; im zweiten Fall handelt es sich um eine chaotische Bewegung mit Wirbeln und zufälligen Schwankungen.

Unter diesen Bedingungen unterliegt der Ball einem Effekt, der als Knuckleball-Effekt bekannt ist, wodurch der Ball plötzlich seine Flugbahn verkürzt, seitlich abweicht und mehrmals die Richtung ändert, bevor er unvorhersehbar zu Boden fällt, sobald seine Geschwindigkeit abnimmt: der „Fluch“ für Torhüter und Fußballer. Pirlo hatte die Fähigkeit, den Ball fast in der Mitte zu treffen, um ihm keinen Spin zu verleihen, sondern eine Translationsgeschwindigkeit von etwa 70-80 km/h, wodurch er sich in einem Grenzbereich zwischen laminarer und turbulenter Strömung bewegte.

Das Fehlen des Magnus-Effekts machte die Flugbahn des Balls unvorhersehbar und verwirrte die gegnerischen Spieler und den Torwart.

Mehr Effekte als die Gesetze der Physik im Dienste des Scudetto!