Wie du jede Schneeballschlacht gewinnst

Wir haben mit einem Physikprofessor darüber gesprochen, was man beim Bauen und Werfen des perfekten Schneeballs beachten muss.
Interview von Teresa Fries
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Wie gewinnt man jede Schneeballschlacht? Ein Profi gibt Tipps.

Foto: Joanna Nix-Walkup / Unsplash

Schnee hat viele Vorteile. Jetzt gut: Endlich mal wieder eine Schneeballschlacht veranstalten. Jetzt noch besser: Jede Schneeballschlacht mit physikalisch fundiertem Wissen dominieren! Step up your snowball game! Wir haben den Physik-Professor Metin Tolan von der Technischen Universität Dortmund um echte Tipps für Fortgeschrittene gebeten. 

jetzt: Herr Tolan, kann uns die Physik bei einer Schneeballschlacht überhaupt helfen und wenn ja, wie?

Prof. Dr. Metin Tolan: Ja, kann sie. Es geht dabei zum einen um die Beschaffenheit des Schneeballs selbst – und zum anderen um die Wurftechnik.

Dann fangen wir doch mal mit dem Schneeball an.

Der Schneeball darf nicht zu schwer sein, das kennt man vom Kugelstoßen. Da wirft man nicht besonders weit, weil die Gravitationskraft zu stark wirkt. Er darf aber auch nicht zu leicht sein. Das wiederum kennt jeder, der schon einmal versucht hat, einen Tischtennisball zu werfen. Hier ist der Luftwiderstand das Problem. Er sorgt nämlich für die Reibungskraft. Die Gravitationskraft darf also nicht zu groß sein, aber sie muss immer viel größer als die Reibungskraft sein! Und das ist bei einem Schneeball mittleren Gewichts am ehesten der Fall. Um dieses Gewicht, beziehungsweise die richtige Masse und Dichte des Schneeballs hinzubekommen (Masse = Dichte x Volumen), ist es wichtig, dass man ein bisschen Wasser im Schnee hat. Mit Pulverschnee geht es schlechter als mit feuchten, pappigen Schnee, klar. Der hält nicht zusammen und er ist zu leicht. Optimal für Schneebälle ist eigentlich Schneematsch, der schon ein paar Tage liegt. Aber das ist ja leider so eine Sauerei.

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Diese Grafik zeigt die Flugbahn des Balls, bestimmt durch Flughöhe und Flugweite zu jedem Zeitpunkt des Flugs. v Beschreibt die Abwurfgeschwindigkeit und a den Abwurfwinkel. Außerdem ist die senkrecht auf den Ball wirkende Gravitationskraft zu sehen und die Reibungskraft, die stets parallel und entgegensetzt der augenblicklichen Bewegungsrichtung wirkt. Ohne Luftwiderstand, also ohne Reibung, würde der Ball in einer völlig symmetrischen Wurfparabel fliegen.

Grafik: Daniela Rudolf nach Prof. Dr. Metin Tolan

Was sollte man bei der Form des Schneeballs beachten? Ist das Ziel ein perfekt runder Ball?

Die Form hat da einen sehr geringen Einfluss. An sich ist eine stromlinienförmige Tropfenform natürlich am besten. Das hängt wieder mit dem Luftwiderstand zusammen, der dadurch reduziert wird – genauso wie zum Beispiel bei einem Rennwagen. Man müsste es aber dann auch schaffen, den Ball genau in Richtung des Tropfens, also mit der Spitze zuerst, zu werfen. Und selbst dann wäre der Effekt so gering, dass man ihn in einer Experimentsituation wohl messen, aber in einer Schneeballschlacht selbst nicht bemerken würde.

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Das ist die physikalische Formel zur Berechnung des Wurfhöhe. Die Wurfhöhe ist bei einem Wurf (der Vereinfachung wegen ohne Berücksichtigung der Größe des Werfenden und damit der eigentlich Abwurfhöhe) zweimal Null: einmal beim Abwurf und einmal bei der Landung. Setzt man diese Formel also gleich Null und löst sie nach x auf, erhält man die Formel für die Flugweite.

Grafik: Daniela Rudolf nach Prof. Dr. Metin Tolan

Man kann also den Schneeball zu einem gewissen Grad optimieren. Und dann?

Dann kommt es natürlich auf den Wurf an. Bei einer Schneeballschlacht geht es zum einen darum, möglichst präzise zu werfen, um die Zielperson zu treffen. Und zum anderen darum, möglichst weit zu werfen, um die Zielperson von einem Abstand aus treffen zu können, den diese mit ihren Bällen nicht überwinden kann. In beiden Fällen ist eine hohe Abwurfgeschwindigkeit wichtig. Die lässt den Anfang der Wurfparabel eher zu einer Geraden werden, was die Wurfweite verlängert und präziser macht. Grund dafür ist, dass die Schwerkraft nicht so stark zuschlagen kann und die Streuung geringer wird. Selbst wenn Ihr Ziel nicht so weit von Ihnen entfernt steht, sollten Sie mit so viel Kraft werfen wie möglich. Ein langsamerer Wurf in einem größeren Bogen macht es dem anderen schließlich auch einfacher, auszuweichen.

Gibt es neben der Abwurfgeschwindigkeit noch eine andere Größe, die zu beachten ist?

Ja, der Abwurfwinkel. Auf diese beiden Parameter kommt es bei jedem Wurf an. Geht es darum, ein Ziel zu treffen, muss man, wie gerade gesagt, die Streuung durch eine größtmögliche Geschwindigkeit minimieren. Wenn es aber darum geht, möglichst weit zu werfen, glauben viele, dass ein Winkel von 45 Grad optimal ist. Das würde auch stimmen, wenn man vorhätte, etwas auf dem Mond zu werfen. Auf der Erde muss man aber die Luftreibung berücksichtigen. Wobei, abhängig von der Beschaffenheit des Wurfgeschosses, ein optimaler Abwurfwinkel von circa 40 Grad herauskommt. Ein größerer Winkel lässt den Schneeball nur höher, aber nicht weiter fliegen. Bei einem kleineren Winkel trifft er zu schnell auf dem Boden auf. 

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So sieht der optimale Abschusswinkel für einen Schneeball aus. Diese Grafik und die dazugehörige Formel zeigen den optimalen Abschusswinkel. Dieser hängt vom Parameter E ab, der sich aus Luftwiderstand (ß x v) und der Gravitation (m x g) berechnet. Der optimale Wert von E ist 1. Das heißt, der Winkel, der in dieser Formel zu dem Ergebnis E=1 führt, resultiert in der größtmöglichen Wurfweite bei gleicher Abwurfgeschwindigkeit.

Grafik: Daniela Rudolf nach Prof. Dr. Metin Tolan

Wenn es um Luftwiderstand geht, spielt da denn auch der Wind eine Rolle?

Der Schneeball dürfte in der Regel so schwer sein, dass der Wind keinen großen Einfluss hat. Wenn es jetzt richtig stürmt, ist es natürlich besser, sich mit Rückenwind zu positionieren.

Letzte Frage, die sich aufdrängt: Wann war Ihre letzte Schneeballschlacht, Professor Tolan?

Oh, das ist schon lange her. Ich bin ja Physiker, ich gehe ungern raus.

Hinweis: Dieser Text wurde zum ersten Mal am 25.02.2016 veröffentlicht und passend zum winterlichen Wetter am 13.01.2021 nochmals aktualisiert. 

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