Steinehüpfen

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche
Ein mehrfach von der Wasseroberfläche abprallender Stein.

Das Steinehüpfen, umgangssprachlich auch Ditschen, Steinschnellen, Pfitscheln, Steineflitschen, Flippen, Klippen, Platteln, Schiefern oder im österreichischen auch "flacherln" genannt, ist ein Zeitvertreib, der schon im alten Griechenland betrieben und von Homer beschrieben wurde. Ziel ist es, einen flachen Stein so zu schleudern, dass er möglichst oft über eine Wasseroberfläche springt, bevor er versinkt. Weltrekordhalter im Guinness-Buch der Rekorde ist seit 2007 der US-Amerikaner Russell Byars mit 51 Sprüngen.[1]

Physikalische Grundlagen[Bearbeiten]

Zur perfekten Ausführung des Steinehüpfens sind einige physikalische Bedingungen zu erfüllen. Der Stein muss nicht nur die Form eines flachen Ellipsoids oder einer Scheibe haben, sondern muss auch so geworfen werden, dass die abgeflachte Seite parallel zur Wasseroberfläche ist. Die Abwurfhöhe sollte so tief wie möglich sein, am besten nicht sehr viel höher als die Wasseroberfläche selbst. Notwendig ist auch ein wellenarmes, ruhiges Gewässer sowie möglichst wenig Seitenwind. Außerdem muss der Stein in Rotation um seine lotrechte Achse versetzt werden. Von Kreiseln ist dieses Verhalten bekannt: Solange kein die Bewegung störendes Drehmoment auf den Körper wirkt, bleibt die Rotation unverändert erhalten und stabilisiert den Flugkörper. Wirft man Steine ohne diesen zusätzlichen Drehimpuls, so verlieren sie durch kleine Störungen während des Fluges ihre Ausrichtung. Beim Aufprall auf das Wasser tauchen sie dann unter. Eine Eigendrehbewegung des Steins ist dadurch erreichbar, indem der Stein zwischen Daumen und Zeigefinger festgehalten und im Augenblick des Abwurfs mit dem Zeigefinger auf den Rand des Steines Druck ausgeübt wird. Sobald der Stein auf die Wasseroberfläche aufprallt, springt er allerdings nicht, wie zunächst anzunehmen wäre, wie ein Ball zurück, denn die Wasseroberfläche wirkt nicht wie ein fester Körper. Gerade deshalb ist es erstaunlich, dass ein Stein überhaupt auf Wasser springen kann. Filmaufnahmen zeigen, dass der im spitzen Winkel zur Wasseroberfläche geworfene Stein mit seiner hinteren Kante zuerst auf das Wasser trifft. Der Stein gleitet dann, durch seine Drehbewegung stabilisiert, zunächst ein kleines Stück auf der Wasseroberfläche und schiebt dabei einen kleinen Wasserwall wie eine Bugwelle vor sich her, die er, bei ausreichender Geschwindigkeit, einholt: Wie an einer Sprungschanze gleitet er an dieser Welle hoch und geht in den nächsten Sprung über. Durch Reibungsverluste verliert er natürlich bei jedem Kontakt mit der Wasseroberfläche Bewegungs- und Drehenergie. Die Sprünge werden dadurch zunehmend kürzer und gehen dann in eine Art Schlittern über. Schließlich ist entweder die Geschwindigkeit des Steins so gering, dass er die Bugwelle nicht mehr einholen kann und im Wasser versinkt, oder sein Drall reicht – dies ist vor allem bei kleinen Steinen der Fall - zur Stabilisierung seiner Bahn nicht mehr aus. Der Stein trifft dann nicht mehr flach auf das Wasser und taucht ein.


Bewegungsablauf beim Steinehüpfen. Im Detail der Aufprall des Steins auf die Wasseroberfläche. Er erzeugt eine Bugwelle, die, falls seine Geschwindigkeit höher ist als die der Welle, wie eine Sprungschanze wirkt.


Forscher der Universitäten Marseille und Lyon haben die Bedingungen für den optimalen Steinwurf experimentell untersucht. Sie konstruierten eine Wurfmaschine, die Aluminiumscheiben als flache Modellsteine auf eine Wasseroberfläche schleuderte. Bei den Würfen variierten die Wissenschaftler die Abwurfgeschwindigkeit des Steins, seinen Aufprallwinkel auf dem Wasser sowie die Eigenrotation der Scheibe. Der Bewegungsablauf wurde mit einer Hochgeschwindigkeitskamera dokumentiert. Bei der Auswertung der Daten kamen die Wissenschaftler zu dem Ergebnis, dass kurze Kontaktzeiten mit der Wasseroberfläche die Anzahl der möglichen Sprünge entscheidend beeinflussen: Je kürzer der Kontakt, desto weniger Energie geht durch Reibung verloren. Im Experiment betrug diese Zeit weniger als 1/100 Sekunde. Die Energieverluste sind auch der Grund, warum Steine mit kleinen Anfangsgeschwindigkeiten wenig erfolgreich sind. Unabhängig von der Eigenrotation oder der Geschwindigkeit des Steins wurde die optimale Berührungszeit dann erreicht, wenn der Stein in einem Winkel von 20 Grad auf die Wasseroberfläche prallte. Bei Aufprallwinkeln über 45 Grad konnte das Sprungphänomen überhaupt nicht mehr beobachtet werden. Auch auf feuchtem Sand lassen sich Steinsprünge ausführen. Dabei kann beobachtet werden, dass kurze und lange Sprungweiten einander abwechseln. Filmaufnahmen zeigen, dass die kurzen Abstände entstehen, wenn hintere und vordere Kante des Steins auf den im Vergleich zum Wasser festeren Sand treffen. Der Stein wird durch den Aufprall so abgebremst, dass er kippt, bevor er erneut zum Sprung ansetzt.

Wiedereintritt in die Atmosphäre[Bearbeiten]

Dieser Hüpf-Effekt wird häufig auch als Erklärung für das „Abprallen“ eines Raumfahrzeugs beim zu flachen Wiedereintritt in die Erdatmosphäre genommen. Dies ist jedoch falsch, übliche Wiedereintrittskörper erzeugen dafür zu wenig Auftrieb. Das „Abprallen“ ist ein geometrischer Effekt: Durch zu geringes Abbremsen bleibt die Bahn näherungsweise eine Ellipse, auf der sich der Körper zuerst dem Planeten nähert und später wieder entfernt. Wenn diese Bahn als Höhe über der Planetenoberfläche interpretiert wird, ergibt sich anfangs ein Absinken und später wieder ein Ansteigen. Auch ein mehrfaches Eintauchen in die Atmosphäre bei einer Atmosphärenbremsung zeigt bei einer einfachen Auftragung der Bahnhöhe ein ähnliches Bild wie der hüpfende Stein, hat jedoch eine ganz andere Ursache. Raumgleiter mit einem wesentlich stärkeren Auftrieb wie der Silbervogel oder der Waverider würden ein Hüpfen ähnlich dem Stein in der Hochatmosphäre möglich machen, sind aber noch Zukunftsmusik.

Geschichte[Bearbeiten]

Früher wurden auch Austernschalen zum „Ditschen“ benutzt, was ein Geschichtsschreiber schon 1583 dokumentierte. In Homers Erzählung schleudern Herkules und Jason ihre Schilde über das Wasser. Shakespeare erwähnt in der Urfassung von „Heinrich V.“ das Wort „stone-skipping“. Inuit und die Beduinen kennen das Spiel auch und benutzen Eis bzw. Sand als Untergrund.

Literatur[Bearbeiten]

  • C. L. Stong: In: Scientific American. Band 219, 1968, S. 112
  • J. Trefil: Physik im Strandkorb. Rowohlt Verlag Hamburg 1991
  • L. Bocquet: In: American Journal of Physics. Band 71, 2001, S. 150
  • Ch. Clanet et al.: In: Nature. Band 427, 2004, S. 29

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

Wikisource-logo.svg Artikel Ἐποστρακισμός in Paulys Realencyclopädie der classischen Altertumswissenschaft.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Spiegel Online: Mann lässt Stein 51 Mal übers Wasser springen, vom 1. Oktober 2007, abgerufen am 14. September 2014
Dies ist ein als lesenswert ausgezeichneter Artikel.
Dieser Artikel wurde am 23. Oktober 2005 in dieser Version in die Liste der lesenswerten Artikel aufgenommen.