Freizeit Schlittenfahren und Rodeln - auch eine Frage der Physik
Hurra, der Schnee ist da. Für viele gehört Schlittenfahren jetzt zum großen Winterglück. Wissenschaftlich betrachtet ist das Ganze jedoch ziemlich komplex.
Sobald ein paar Zentimeter Schnee liegen, holen Kinder und Erwachsene die Schlitten aus Kellern und Garagen. Selbst in der Stadt kann man dann beobachten, wie kleine Abhänge in Parks und Spielplätzen zu Rodelpisten werden. Noch schöner sind natürlich richtige Abfahrten, auf denen die Schlitten ordentlich Fahrt aufnehmen. Doch wie wird man besonders schnell? Und welche Rolle spielt die Form von Kufen und Gefährt? Bei den Antworten hilft auch die Wissenschaft.
"Das Wesentliche, was man sich anschauen muss, sind die Kräfte, die auf den Schlitten wirken", erläutert der Physik-Professor Oliver Natt von der Technischen Hochschule in Nürnberg. Als erstes müsse man die Hangabtriebskraft berücksichtigen, die proportional zum Gewicht sei. "Wenn ich doppelt so schwer bin, ist auch die Hangabtriebskraft doppelt so stark." Auch die Neigung des Geländes sei bedeutend für die Hangabtriebskraft.
Eine weitere Rolle beim Schlittenfahren spielt jedoch die Trägheitskraft eines Körpers, die sich gegen die Beschleunigung richtet. "Die Trägheitskraft ist ebenfalls proportional zum Gewicht, daher haben schwere Menschen hier einen Nachteil", sagt der Physik-Professor Peter Schleper von der Universität Hamburg. Das führe dazu, dass ein leichter und ein schwerer Mensch mit Blick auf diese beiden Kräfte - Hangabtriebs- und Trägheitskraft - gleich schnell beschleunigen können.
Daneben ist aber auch die Reibungskraft zwischen Schlittenkufe und Oberfläche ausschlaggebend. "Diese ist tatsächlich sehr komplex und hängt von vielen Faktoren ab, vor allem von der Beschaffenheit der Oberflächen", sagt Natt. Wie stark der Schlitten auf die Oberfläche gepresst werde, sei abhängig von dem Gewicht des Fahrers und des Schlittens. Bei weichem Schnee sei der Leichtere deshalb klar im Vorteil, weil er nicht so tief einsinke und der Schlitten weniger Schnee verdrängen müsse.
Der Luftwiderstand bremst
Geht es erstmal den Abhang hinab, wird man Natt zufolge bei der Fahrt immer schneller. "Deshalb kommt zur Reibung zwischen Kufen und Schnee noch die Luftwiderstandskraft hinzu." Dabei sei nicht die Masse, sondern die Frontfläche des Fahrers und die Aerodynamik ausschlaggebend. "Der Wert der Luftwiderstandskraft steigt quadratisch mit der Geschwindigkeit. Das kennt man vom Autofahren. Wenn man schneller fährt, steigt der Spritverbrauch überproportional", erläutert Natt.
Ab einer Geschwindigkeit von etwa 20 Kilometern pro Stunde spüre man das deutlich durch den Fahrtwind im Gesicht, sagt Veit Senner, Professor für Sportgeräte und Sportmaterialien an der Technischen Universität in München. "Den Luftwiderstand kann man nur reduzieren, wenn man die Fläche verringert. Das machen viele intuitiv, indem sie beim Fahren den Oberkörper zurücklegen." Noch geringer werde der Luftwiderstand, wenn man sich bäuchlings auf den Schlitten lege. Davon raten Fachleute aber wegen der großen Verletzungsgefahr ab.
Das ABC des Lenkens
Wie man einen Schlitten am besten lenkt, weiß der Ex-Profirodler Marcus Grausam. Dafür ist es jedoch wichtig, zwischen Schlittenfahren und Rodeln zu unterscheiden. Diese Ausdrücke werden oft synonym benutzt. Doch es gebe große Unterschiede zwischen einem Schlitten und einem Rodel, sagt Grausam, der seit rund 20 Jahren Rodel in seinem Ein-Mann-Betreib in Kreuth am Tegernsee baut. "Den Schlitten an sich kann man nicht lenken."
Bei diesem sei das Gerüst starr. Vor einer Kurve müsse man den Schlitten abbremsen und dann einen Fuß fest in den Boden stemmen, bis man um die Kurve herum ist. "Beim Rodel kann man lenken, ohne in der Kurve langsamer zu werden." Dank der flexiblen Konstruktion könne man diesen mit einem Riemen, Gewichtsverlagerung und Druck der Füße lenken.
Parallelen zum Skifahren
"Man hat das gleiche Prinzip wie beim Skifahren", erläutert Senner mit Blick auf den Rodel. In einer Linkskurve versuche man, die linke Kufe durch Zug am Lenkriemen etwas anzuheben. Gleichzeitig werde die Kufe auf der rechten Seite aufgekantet, indem man mit der Innenseite des Fußes oder des Unterschenkels gegen den Holm drücke. Beim klassischen Schlitten sei das aber nicht möglich, da die Kufen in der Regel gewölbt seien und keine Kanten hätten. "Dafür lassen sich die Schlitten durch Beindruck leichter drehen."
"Ein Schlitten ist gut, wenn man einen geraden Schlittenhang runterfährt", sagt Grausam. Für kurvige Forststraßen im Wald sei ein Rodel besser geeignet. Egal mit welchem Gefährt, dabei ist aus seiner Sicht wichtig: vorausschauend und vorsichtig zu fahren, stabile Schuhe, Handschuhe und vor allem ein Helm. Geschwindigkeiten von 60 bis 70 Stundenkilometern seien auf manchen Bahnen möglich, auf Standardrodelbahnen seien es immerhin 40 bis 50 km/h.
Niemals ohne Helm
Computersimulierte Crashtests der Technischen Universität Graz ergaben, dass Kinder bei einem Zusammenstoß mit einem Baum ohne Helm schon bei Geschwindigkeiten ab etwa 10 km/h schwere Kopfverletzungen erleiden können. Auch die Sitzposition war demnach ausschlaggebend für das Verletzungsrisiko: Sitzen Kinder vor dem Erwachsenen auf dem Schlitten, drückt dieser das Kind bei einem Unfall quasi in den Baum, so dass zusätzlich Verletzungen von Brustkorb und Oberschenkel drohen.
Ähnliches zeigte ein ADAC-Crashtest für Erwachsene, der den Zusammenstoß eines mit Sensoren bestückten Dummys auf einem handelsüblichen Schlitten bei 25 km/h mit einer Holzwand simulierte - ohne und mit Helm. Dabei kam nach ADAC-Angaben heraus, dass die Wahrscheinlichkeit für eine schwere Kopfverletzung wie einem Schädelbasisbruch von 90 Prozent ohne Helm auf 10 Prozent mit Helm sank. Allerdings kann es bei der Geschwindigkeit auch mit Helm zu gravierenden Verletzungen an Nacken, Halswirbel, Händen, Füßen und Knien kommen.
Noch mehr Physik
Aber warum rutscht ein Schlitten eigentlich so gut auf Schnee? "Das ist eine hochkomplexe physikalische Frage", sagt Natt. Dabei spielen ihm zufolge mehrere Effekte eine Rolle. Einer sei zum Beispiel, dass die oberste Lage der Eismoleküle nicht so fest gebunden sei, so dass ein winziger Flüssigkeitsfilm an der Oberfläche bestehe, sagt Natt. Ein zweiter Effekt sei die Reibung des Schlittens auf dem Schnee, die Wärme erzeuge, wodurch der Flüssigkeitsfilm verstärkt werde.
- Nachrichtenagentur dpa
