





Kugelstoßen,
Hochsprung und Weitsprung
Beim Kugelstoßen sowie beim Hochsprung
und beim Weitsprung können die Gesetze des schrägen Wurfs angewendet
werden, weil in diesen Fällen der Luftwiderstand vernachlässigt
werden kann. Trotzdem sind auch bei diesen Sportarten Besonderheiten zu
beachten.
Beim Kugelstoßen liegt der Abwurfpunkt
höher als der Auftreffpunkt (Bild
3). Das hat zu Folge, dass bei bestimmter Abwurfgeschwindigkeit und Abwurfhöhe
die maximale Wurfweite nicht bei einem Abwurfwinkel
von 45° erreicht wird, sondern bei einem Winkel von etwa 35°.
Beim Hochsprung ist aus physikalischer Sicht die Bewegung des Schwerpunktes (Massemittelpunktes) des menschlichen Körpers entscheidend. Damit liegt der "Abwurfpunkt" nicht in Höhe des Erdbodens, von dem aus die Höhe gemessen wird, sondern etwa in der Körpermitte. Die Höhe, in die der Körperschwerpunkt gehoben wird, ist somit wesentlich geringer als die Höhe, die als Sprunghöhe angegeben wird.
Beim Weitsprung
liegen zwar der Absprungpunkt und der Auftreffpunkt etwa in gleicher Höhe.
Entscheidend ist aber auch hier die Bewegung des Körperschwerpunktes,
der sich über der Absprungstelle befindet. Durch geschickte Körperbewegungen
beim Landen (Vorstrecken der Beine) kann eine Vergrößerung
der Sprungweite erreicht werden.
Speerwerfen, Golfen,
Fußball
Beim Speerwerfen, beim Abschlagen eines Golfballs oder beim Abschlagen
eines Fußballs hat der Luftwiderstand erheblichen Einfluss auf die
Wurfbahn. Die Bahn ist eine ballistische Kurve,
die erheblich von einer Wurfparabel
abweicht (Bild 5). Die Wurfweite ist
somit wesentlich kleiner als diejenige, die man bei einem idealen schrägen
Wurf erhalten würde. Genauere Untersuchungen zeigen, dass man ohne
Wind die größten Weiten nicht bei einem Abwurfwinkel von 45°
erzielt, sondern bei Abwurfwinkeln, die zwischen 30° und 40° liegen.
Experimentelle Untersuchungen bei Fußbällen ergaben z. B. bei
einer Abschussgeschwindigkeit von 45 m/s folgende Wurfweiten:
bei 30°: 56,8 m
bei 35°: 57,6 m
bei 40°: 57,2 m
bei 45°: 55,7 m
Das sind bei 45° nur etwa 27 % der Wurfweite, die man erhält,
wenn man die Gesetze des schrägen Wurfs anwendet. Das zeigt: Bei
vielen Würfen im Sport sind die Gesetze des schrägen Wurfs nicht
anwendbar, weil der Luftwiderstand entscheidenden
Einfluss auf die Bahnkurve und damit
auch auf die Wurfweite hat.
Experimentelle Untersuchungen und Erfahrungswerte
bestimmen entscheidend die Bedingungen, die ein Sportler einzuhalten sollte,
wenn er maximale Weiten erreichen will.
Skispringen ist eine Sportart, bei der es darum geht, eine möglichst große Weite zu erzielen (Bild 1). Daher versucht der Springer in der Anlaufspur eine möglichst große Geschwindigkeit zu erreichen, kräftig vom Schanzentisch abzuspringen und durch eine geschickte Körperhaltung ein Luftpolster für einen möglichst weiten Flug zu nutzen.
Analyse eines Sprunges
Im Anlauf versucht der Springer eine möglichst hohe Geschwindigkeit
zu erzielen. Die maximale Geschwindigkeit, die am Schanzentisch erreicht
wird, hängt u. a. von der Anlauflänge, von den Bedingungen in
der Anlaufspur, vom Material und von der Körperhaltung des Springers
ab. Die erreichten Geschwindigkeiten liegen bei der unten beschriebenen
Schanze um 90 km/h.
Am Schanzentisch versucht der Springer möglichst kräftig abzuspringen.
Das sollte möglichst nah am Ende des Schanzentisches erfolgen.
Da der Schanzentisch nach unten geneigt ist und der Springer schräg
nach vorn abspringt, kann die Bewegung zumindest in ihrer Anfangsphase
näherungsweise als waagerechter Wurf
angesehen werden.
Nach dem Absprung versucht der Springer möglichst schnell eine solche
Haltung einzunehmen, dass er zusammen mit seinen Ski eine möglichst
große Fläche bildet und so auf einem Luftpolster
"schwebt". Die Schanze ist so konstruiert, das sich der Springer
während seines Fluges nicht vom Aufsprunghügel entfernt, sondern
ihm allmählich näherkommt. Das ist auch eine Frage der Sicherheit.
Die "normalen" Weiten liegen um den Normpunkt herum. Bei größeren
Weiten wird eine sichere Landung aufgrund des Bahnverlaufs schwieriger,
hinter dem kritischen Punkt K sehr problematisch. Die Sprungweite
wird längs des Aufsprunghügels gemessen, wobei der Nullpunkt
der Fußpunkt des Schanzentisches ist.
Die durchschnittliche Flugdauer eines
Skispringers wird meist überschätzt. Sie beträgt in der
Regel 2,5 s bis 3,5 s.
Aufbau einer Sprungschanze
Eine Sprungschanze besteht aus einem
Anlauf mit dem Absprungtisch, einem
Aufsprunghügel und einem Auslauf
(Bild 2). Die folgenden Angaben beziehen sich auf die Sprungschanze
in Oberstdorf.
Beim Anlauf beträgt die maximale Anlauflänge E = 82 m. Die
Bahn des Anlaufturms hat einen Neigungswinkel von 37°. Der Schanzentisch
ist 11,5° nach unten geneigt. Der Radius
ist nicht konstant, sondern nimmt zu und beträgt 80 m bis 100 m.
Die Höhe des Schanzentisches über dem Aufsprunghügel beträgt
2,5 m.
Der Aufsprunghügel ist bis zum Punkt P, dem Normpunkt,
gekrümmt. Der Radius
nimmt ebenfalls zu und hat einen Wert von 150 m bis 240 m. Die Aufsprungbahn
vom Fußpunkt des Schanzentisches bis zum Normpunkt P ist L = 70
m lang. Anschließend folgt bis zum kritischen
Punkt K ein gerades Bahnstück mit einer Länge von
M = 15 m. Es hat eine Neigung von 37°, also die gleiche Neigung wie
die Bahn des Anlaufturms. Damit ist die gesamte Bahn vom Schanzentisch
bis zum kritischen Punkt K ca. 85 m lang. Der Höhenunterschied H
zwischen dem Fußpunkt des Schanzentisches und dem Normpunkt P beträgt
H = 33,2 m, die entsprechende horizontale Entfernung
N = 62,5 m.
Der Auslauf ist gekrümmt und
hat einen Radius
= 115 m. Er geht in einen geraden Teil A über.
Normalschanzen, Großschanzen
und Sprungweiten
Als Normalschanzen werden Sprungschanzen
bezeichnet, bei denen die Sprungweiten bis etwa 90 m liegen. Schanzen,
die größere Flugweiten ermöglichen, werden als Großschanzen
bezeichnet. Einige Anlagen ermöglichen besonders weite Flüge
bis zu 200 m. Solche Anlagen nennt man Skiflugschanzen.
Die größten Anlagen dieser Art befinden sich in Planica (Slowenien),
Bischofshofen (Österreich) und Vikersund (Schweden). Einige wichtige
Meilensteine im Skisprung waren:
1997 erreichte der Norweger Lasse Ottesen mit 212 m in Planica einen
neuen Weltrekord, der gegenwärtig
auch noch gilt.