Wie Skateboarder auf einer Halfpipe optimal beschleunigen
Mit der richtigen Pump-Bewegung können die Athleten eine höhere Geschwindigkeit erreichen. Wie genau, das haben Physiker mit einer Modellierungsstudie ermittelt.
Um zusätzliche Geschwindigkeit zu gewinnen, gehen Skateboarder auf einer Halfpipe abwechselnd in die Hocke und stehen im richtigen Moment wieder auf, während sie die gekrümmten Wände hinaufbrettern. Physiker haben nun berechnet, wie ein Skater diese «pumpende» Bewegung optimieren kann. Das Team um Florian Kogelbauer von der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich berichtet im Fachmagazin «Physical Review Research» von den Ergebnissen der Studie. Im realen Experiment stellte sich anschliessend heraus, dass geübte Skateboarder tatsächlich näher an diesem Optimum fahren als ungeübte.
Skateboarden hat sich im Lauf der Jahrzehnte zu einer beliebten Sportart mit einem reichen Repertoire an Tricks und einer eigenen Kultur entwickelt. Der früher auch als «Asphaltsurfen» bezeichnete Sport entstand in den 1950er Jahren, als kalifornische Surfer auch bei flachem Seegang nicht aufs Wellenreiten verzichten wollten. 2021 wurde er sogar als offizielle Disziplin in die Olympischen Sommerspiele aufgenommen. Aus wissenschaftlicher Sicht dient die Dynamik des Skateboardens als vielseitige Spielwiese für die klassische Mechanik.
Für ihre Optimierungsstudie erstellten die Wissenschaftler um Kogelbauer ein Computermodell eines Skateboarders mit veränderlichem Schwerpunkt, eine Art Tony Hawk als Strichmännchen. Das Prinzip ähnelt der Bewegung einer Person auf einer Schaukel. Die Pumpbewegung entspricht einem Pendel mit veränderlicher Länge; im zylindrischen Teil der Rampenoberfläche wird kinetische Energie in potenzielle umgewandelt, zudem bremst Reibung den Skater zusätzlich ab. Das Modell zeigt, was passiert, wenn der Skater sich während der Fahrt aufrichtet, eine Handlung, die zusätzliche Energie in seine Bewegung bringt. So konnten die Autoren ermitteln, welche Veränderung der Körperhaltung den Skater am stärksten beschleunigt.
Die Ergebnisse könnten nicht nur Skateboardern helfen, ihre Leistung zu verbessern, sondern beispielsweise auch Skispringern den perfekten Absprungpunkt verraten, schreiben die Autoren. Ausserdem liesse sich damit bestehende Software verbessern, die Roboter auf Rädern steuert.
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