Mittwoch, 10. Juni 2020

Sport macht stark: Wer ist hier träge?

Die Newtonsche Gesetze und die Physik

Die Physik kann uns dabei helfen zu verstehen, wie es möglich ist, einen Basketball so zu werfen, dass er nur durch die Schwungkraft des Spielers in einer bestimmten Kurve fliegt, oder einen Bumerang so zu werfen, dass er zum Ausgangspunkt zurückkommt. Die Gesundheitswissenschaft wiederum hilft uns zu verstehen, wie wir Verletzungen beim Sport vermeiden können und wie uns regelmäßige Bewegung helfen kann, Krankheiten vorzubeugen und länger und gesünder zu leben. Hier erfährst du mehr über die beiden Wissenschaften!

Sport und Physik 
Die Physik des Sports können wir letztendlich tatsächlich durch eine Pandemie erklären, die vor mehr als 300 Jahren stattgefunden hat. Von 1665 bis 66 wütete in London eine infektiöse Krankheit - die Beulenpest. Ein Viertel der Bevölkerung starb. Universitäten wurden geschlossen. Die Studenten wurden nach Hause geschickt und sollten soziale Kontakte vermeiden. Unter ihnen befand sich ein junger Wissenschaftler namens Isaac Newton. Als er während dieser Zeit der Isolation zufällig einen Apfel vom Baum fallen sah, war das für ihn der Auslöser, das Gravitationsgesetz zu formulieren.

Durch die Erklärung der Kraft, die Gravitation bedeutet, konnte Newton später die drei Bewegungsgesetze entwickeln, die auf fast alles in unserem Universum angewendet werden können. Diese Gesetze, die wir uns näher anschauen wollen, beschreiben das Verhältnis von Kraft zu Bewegung. Das hört sich erst einmal schwierig an. Man kann diese Bewegungsgesetze aber sicher besser verstehen, wenn man ein praktisches Beispiel dafür hat.

Newtons erstes Bewegungsgesetz (Trägheitsgesetz) besagt, dass ein Objekt, das sich bewegt, dazu neigt, sich solange weiter zu bewegen bis eine andere Kraft auf das Objekt einwirkt. Das heißt, dass ein Fußball, der sich nicht bewegt, nicht einfach von sich aus anfängt zu rollen. Das heißt aber auch, dass ein bereits geschossener Ball immer weiterfliegen wird, bis eine andere Kraft auf ihn einwirkt! Wenn Du hier auf der Erde einen Ball schießt, dann wirken sofort Kräfte auf ihn – der Luftwiderstand lässt ihn langsamer werden und die Schwerkraft zieht ihn auf die Erde. Der Ball könnte jedoch auch in der Luft durch einen Torwart oder – wenn du ein guter Schütze bist – durch das Tornetz gestoppt werden.

Newtons zweites Bewegungsgesetz (Grundgesetz der Mechanik) beweist, dass die Kraft, die auf ein Objekt wirkt, Einfluss auf dessen Beschleunigung hat. Das bedeutet, dass Objekte sich weiter und schneller bewegen, wenn sie härter angestoßen werden. Wenn z.B. ein Baseball mit einem Schlagholz geschlagen wird, dann wird er stärker beschleunigt als ein Baseball, der nur leicht geschlagen wird, weil das Schlagholz mehr Kraft überträgt. Das heißt natürlich auch, dass bei größerer Masse eines Objektes auch die nötige Kraft zu seiner Bewegung entsprechend erhöht werden muss. Ein Beispiel dafür: Das Prellen eines Basketballs braucht mehr Kraft als das Kicken eines Fußballs, weil der Basketball mehr Masse hat. 

Newtons drittes Bewegungsgesetz (Wechselwirkungsprinzip) gibt an, dass es für jede “Aktion” eine gleich große “Gegenreaktion” gibt. Wenn du einen Fußball kickst, dann spürst du die Kraft des Schusses in deinem Bein. Sind die Kräfte in die jeweils entgegengesetzten Richtungen gleich stark, dann gleichen sie sich aus und es kommt nicht zu einer Beschleunigung. Denk zum Beispiel daran, welche Kräfte entstehen, wenn zwei Fußballspieler im Zweikampf mit den Schultern gegeneinanderprallen. Wenn ein Spieler mehr Kraft einsetzt als der andere, dann stürzt der Gegenspieler.