Wie wirkt sich der Luftdruck eines Fußballs aus, wenn er getreten wird?

Selbst erwachsene Amateurspieler können einen Fußball 50 Meter oder mehr aus dem Torraum nach der Mittellinie jagen, und professionelle Torhüter wie Edwin van der Sar von Manchester United können den Ball zu drei Vierteln der Länge segeln Tonhöhe. Bei einem Distanzstoß muss der Ball gut gepumpt sein, was der Schiedsrichter vor dem Spiel prüft, indem er kurz vor dem Anstoß seine Handflächen auf beide Seiten des Balls drückt. Ingenieure und Sportwissenschaftler - ebenso wie Teilnehmer der Wissenschaftsmesse - haben gelernt, wie der Luftdruck die Entfernung eines Fußballs beeinflusst, wenn er getreten wird.

Ein junger Mann tritt einen Fußball. (Bild: Rolf Bruderer / Mischbilder / Gettybilder)

Bedarf

Die FIFA, das internationale Fußballgremium, verlangt von erwachsenen Spielern, einen Ball zwischen 27 und 28 Zoll, zwischen 14 und 16 Unzen zu verwenden. und auf ein Äquivalent von 0,6 bis 1,1 Atmosphären unter Druck gesetzt, was 8,5 bis 15,6 Pfund pro Quadratzoll bedeutet. Ein Kugeldruckmanometer mit einer Nadel, die in den Fußballkugelhahn eingeführt wird, und ein bis zu 20 psi messendes Zifferblatt können genau feststellen, ob sich der Ball innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs befindet. Ein billigerer Übungsball kann so beschriftet werden, dass er im Bereich von 6 bis 8 psi aufgeblasen wird; In diesem Fall entscheidet der Schiedsrichter, indem er den Ball fühlt, ob er innerhalb der Herstellerempfehlung bleibt oder den Druck auf ein Minimum von 8,5 psi erhöht, stellt der US-Fußballverband auf der Website Ask a Soccer Referee.com fest.

Auswirkungen

Je höher der Luftdruck im Inneren des Fußballs ist, umso weiter wird er beim Treten gehen, schreibt der Ingenieur und Fußballbegeisterte Bruce Rigsby auf der Website Soccer Ball World.com. Ihr Tritt überträgt im Vergleich zu einem schwammigen Ball mehr Energie auf einen steifen Ball, da weniger Energie durch die Verformung der Balloberfläche verloren geht. Daher beeinflusst der Luftdruck in der Kugel, wie weit er vom Fuß abspringt. Das gleiche Konzept gilt auch für andere aufgeblasene Sportgeräte: Ein Basketball springt tiefer, wenn er nicht richtig aufgepumpt wird, und ein Fahrradreifen berührt bei zu hohem Luftdruck mehr Straße, was die Leistung verringert.

Überlegungen

Der atmosphärische Luftdruck beeinflusst auch die Entfernung, die der Ball beim Treten zurücklegt, sagt Rigsby. Je niedriger der Druck, desto weniger Reibung. Ein Ball, der in Mexiko-Stadt in der Höhe getreten wird, reist beispielsweise weiter als ein Ball, der in Miami Beach auf Meereshöhe getreten wird. Dies ist das gleiche Prinzip, das dazu führt, dass in den Colorado Rockies, einer Meile über dem Meeresspiegel, so viele Home Runs getroffen werden, da ein Baseball mit weniger Reibung in der Höhe reist.

Anwendung

Die Prinzipien, wie sich der Luftdruck auf eine getretene Fußballreise auswirkt, machen das Thema für Tests im Rahmen eines Science Fair-Projekts geeignet. Der Wissenschaftspädagoge und Autor Muriel Gerhard von Education.com empfiehlt, einen Fußball mit niedrigem, mittlerem und hohem Niveau aufzublasen und den Ball mit der gleichen Kraft in einem Fitnessstudio zu treten. Lassen Sie einen Helfer die Stelle markieren, an der der Ball jedes Mal landet. Führen Sie bei jedem Druck drei Tests durch, notieren Sie die Ergebnisse und mitteln Sie sie. Erstellen Sie ein Liniendiagramm der Daten und berichten Sie über Ihre anfängliche Hypothese und wie sich die Ergebnisse auswirken.