Den Magnus-Effekt sollte jeder kennen, der seine Freund:innen beim Fußball mal so richtig beeindrucken oder den/die Gegner:in beim Tischtennis austricksen will. Dabei wird ein Ball nämlich so angeschnitten, dass er sich in einer gekrümmten Bahn bewegt. Was das mit der sogenannten Querkraft zu tun hat und wie die coole Technik funktioniert, verraten wir Dir in diesem Beitrag! Außerdem kannst Du Dich auf unser spannendes Experiment zum Magnus-Effekt freuen, mit dem Du diesem in nur 3 einfachen Schritten auf die Schliche kommst. Dafür musst Du nicht mal Fußball-Profi sein!
Was ist der Magnus-Effekt?
Der Magnus-Effekt wurde nach seinem Entdecker, Heinrich Gustav Magnus, benannt. Herr Magnus hat herausgefunden, dass ein Ball in einer Kurve fliegt, wenn er sich durch die Luft bewegt und gleichzeitig um sich selbst dreht. Durch diese Rotation wird der Luftdruck, der auf den Ball einwirkt, ungleichmäßig verteilt. Der Ball gerät dadurch ins Schlingern und kann nicht mehr einfach geradeaus fliegen. Die eine Ballseite dreht sich nämlich mit der Luftströmung, während die entgegenkommende Luft durch die Geschwindigkeit des Balls abgebremst wird.
Besagte Kurve entsteht, wenn man den Ball vorher in eine bestimmte Richtung schubst. Das nennt man auch„den Ball anschneiden“. Dabei wirkt eine bestimmte Kraft auf den fliegenden Gegenstand, die ihn rotieren lässt. Diese Kraft wird als Querkraft bezeichnet und ist so etwas Ähnliches wie die Erdanziehungskraft (vgl. Bond/Kliche 2011).
Tabelle 1: Verschiedene Kräfte und ihre Wirkung
| Erdanziehungskraft | Magnetische Kraft | Querkraft (Magnus-Effekt) | |
| Wo wirkt sie? | Sie wirkt auf alle Dinge auf der Erde. | Zwischen einem Magneten und Gegenständen aus Eisen, Kobalt und Nickel. | An rotierenden kugelförmigen Gegenständen. |
| Wie wirkt sie? | Alles, was ein Gewicht hat, wird zur Mitte der Erde gezogen. | Unterschiedlich geladene Pole ziehen sich an. | Der Luftdruck ist wegen der Rotation unterschiedlich verteilt, wodurch die Kurve entsteht. |
| Wodurch kann ich sie erleben? | Die Erdanziehungskraft ist zu jeder Zeit Teil Deines Lebens und wirkt auf Dich ein. Andernfalls würdest Du durch die Atmosphäre oder sogar durch‘ s All schweben. | Halt doch mal einen Kühlschrankmagneten und eine Büroklammer aneinander und schau, was passiert! | Versuch beim Fußball oder Tischtennis den Ball mit dem Innenfuß bzw. mit dem Schläger so anzuschneiden, dass er eine Kurve fliegt! |
Das brauchst Du für das Experiment
Sicher hast Du es Dir schon gedacht: Den Magnus-Effekt kannst Du im Rahmen eines Experiments ganz einfach zu Hause nachstellen. Und dafür brauchst Du auch nur wenige Materialien, die Du zum Großteil vermutlich eh daheim hast:
- eine leere Küchen- oder Klopapierrolle
- ein Blatt Moosgummi in DIN-A4-Größe
- eine Schere
- Klebestreifen
- zwei einfache Haushaltsgummis
Magnus-Effekt nachstellen in 3 Schritten
Hast Du alles beisammen? Dann können wir ja direkt starten! Natürlich kannst Du den Magnus-Effekt auch mit einem Fußball oder einem anderen Ball nachstellen, aber das erfordert oft ein wenig Übung.
1. Die Vorbereitung
Als erstes wickelst Du das Moosgummi einmal um die Rolle herum. Achte jedoch darauf, dass es nicht überlappt. Dazu kannst Du das überstehende Stück einfach abschneiden. Anschließend fixierst Du es mit Klebestreifen.
Dann musst Du nur noch die beiden Haushaltsgummis zusammenknoten.
2. Durchführung des Experiments
Halte nun die Moosgummirolle in einer Hand und wickle die aneinandergebundenen Gummis der Länge nach darum! Dazu hältst Du das eine Ende der Gummikette mit dem Daumen fest und wickelst sie von hinten nach vorne um die Rolle herum.
Nun spannst Du das Gummi etwas und lässt die Rolle los.
3. Beobachtung und Erklärung
Die Moosgummirolle sollte dann durch den Magnus-Effekt in einem Bogen nach oben fliegen und anschließend auf dem Boden landen. Dass die Rolle in dieser Kurve fliegt, liegt dabei an den ungleichen Luftströmungen. Oberhalb der Rolle wird sie beschleunigt und unterhalb abgebremst. Das führt dazu, dass sie zuerst kurvenartig nach oben saust, bevor die Erdanziehung sie wieder hinunter auf den Boden zieht.
Unser Tipp:
Keine Sorge, wenn es nicht gleich geklappt hat. Denn man muss ein bisschen ausprobieren, in welchem Winkel und mit welcher Spannkraft es funktioniert. Mit ein wenig Übung schaffst Du es aber bestimmt!
Spannende Fragen zum Magnus-Effekt
War doch gar nicht so schwer, oder? Wenn Dir der Magnus-Effekt einmal im Physik-Unterricht begegnet, weißt Du bereits ziemlich gut Bescheid! Um nochmal zu überprüfen, ob Du die wichtigsten Prinzipien verstanden hast, haben wir für Dich ein paar spannende Fragen vorbereitet, die Du auch prima im Homeschooling beantworten kannst.
Wenn Du beim nächsten Fußballspiel Deine Mitspieler:innen mal so richtig beeindrucken willst, weißt Du nun genau, was zu tun ist! Wer sich den Magnus-Effekt zunutze macht, sorgt nämlich für staunende Gesichter und atemberaubende Torschüsse. Aber auch beim Tischtennis oder anderen Sportarten, in denen ein Ball zum Einsatz kommt, kannst Du Deine Gegner:innen mit ein wenig Übung ganz schön an der Nase herumführen!
Literatur
Bond, Peter/Kliche, Martin (2011): Weltraum für clevere Kids, 1. Auflage München.
Dubs, F. (1979): Der Magnus-Effekt. Aerodynamik der reinen Unterschallströmung, Basel.
FAQs zum Magnus-Effekt
Der Magnus-Effekt beschreibt einen in einer Kurve fliegenden Ball, ausgelöst durch die Rotation um sich selbst. Dadurch verteilt sich der Luftdruck unterschiedlich auf der Balloberfläche und er gerät ins Schlingern. Aber auch unter Wasser wirkt der Magnus-Effekt, wie die Uni Konstanz in einem Video zeigt.
Wenn Du den Ball beim Schießen „anschneidest“, wirkt die sogenannte Querkraft auf ihn ein. Dadurch dreht er sich im Flug zusätzlich um sich selbst, wodurch sich der Luftdruck unterschiedlich auf ihm verteilt. Auf diese Weise entsteht die Kurve, die auch als Magnus-Effekt bezeichnet wird. Wie Du die Querkraft berechnen kannst, verrät Dir unter anderem die Uni Göttingen.
Man muss die Technik schon sehr gut beherrschen, damit die sogenannte Bananenflanke, bei der der Magnus-Effekt wirkt, klappt. Das Risiko ist unter dem Spieldruck deshalb für viele zu hoch.
Um Dir den Magnus-Effekt zunutze zu machen, musst Du versuchen, den Ball in Rotation zu bringen. Dafür darfst Du ihn nicht mit dem Vollspann, also gerade treffen, sondern leicht mit der Innenseite Deines Fußes (= Innenspann). Trotzdem muss die Grundrichtung natürlich vorwärts sein und der Ball optimalerweise durch die Luft fliegen. So gelingt das Anschneiden am besten.
Erfunden hat ihn niemand, er ist schließlich eine physikalische Gesetzmäßigkeit, die schon lange vor der Menschheit da war. Sie entstand nämlich genau dann, als sich die Kräfte unserer Welt (auch die Querkraft) entwickelten, also kurz nach dem Urknall. Entdeckt hat ihn aber der Physiker und Chemiker Heinrich Gustav Magnus, nach dem der Effekt auch benannt wurde (vgl. Dubs, 1979).
Weitere Versuche unter: Experimente
