Junis Wissenschaftsrunde: Fußballfinten, Kack-Physik und eine sehr alte Schriftrolle, die endlich liest: „Wir wollten Sie erregen wegen der verlängerten Garantie Ihres Streitwagens“

Es ist eine bedauerliche Tatsache, dass nie genug Zeit bleibt, um all die interessanten wissenschaftlichen Geschichten zu behandeln, auf die wir stoßen. Deshalb heben wir jeden Monat eine Handvoll der besten Geschichten hervor, die fast durch die Maschen geschlüpft wären. Junis Liste umfasst Einblicke in die Wissenschaft der Scherenfinten im Fußball; die Physik der unverwechselbaren Kack-Form; einen Bor-Buckyball; und den neuesten Durchbruch in der laufenden Vesuv-Herausforderung zur Entzifferung der Herculaneum-Schriftrollen.

Da die FIFA-Weltmeisterschaft in vollem Gange ist, richten sich auch die Gedanken der Wissenschaftler auf Fußball (oder Football für den Rest der Welt). So ist zum Beispiel ein gängiges und äußerst effektives Dribbling-Manöver die „Scherenfinte“, bei der ein Spieler mit der Außenseite seines Fußes vortäuscht, in eine Richtung zu gehen, um dann in die andere zu schneiden. Japanische Wissenschaftler untersuchten Fußballspieler von Universitäten und Mittelschulen mit unterschiedlichem Können, um die Dribbel-Dynamik zu studieren, wobei sie sich auf die Scherenfinte konzentrierten. Die Bewegungen wurden mit Hochgeschwindigkeitskameras aufgezeichnet.

Die Forscher betrachteten mehrere Variablen, darunter Körpergeschwindigkeit, Gelenkkinematik, Abstand zwischen den Spielern und Änderungen der relativen Geschwindigkeit zwischen Angreifern und Verteidigern. Sie beschrieben ihre Ergebnisse in einem Papier, das im Japan Journal of Physical Education, Health and Sport Sciences veröffentlicht wurde. Besonders bemerkenswert: Das Team fand heraus, dass rohe Geschwindigkeit nicht der einzige Faktor für geschicktes Dribbling ist. Die besten Spieler regulieren aktiv ihren Abstand zum Verteidiger, während sie eine hohe Körpergeschwindigkeit beibehalten. Sie können explosive, schnelle Beschleunigung erzeugen, indem sie ihre Kniebeugungen und -streckungen koordinieren. Und sie haben einen minimalen Fußhub und eine ausgeprägte Rumpfneigung bei der Ausführung von Finten, sodass ihre Aktionen schneller und täuschender sind.

Laut The Guardian bereitet das diesjährige FIFA-Ball-Design, der Adidas Trionda, den Torhütern einige Schwierigkeiten, die Geschwindigkeit des Balls zu lesen und entsprechend zu reagieren. Die FIFA wechselte letztes Jahr zum Vier-Panel-Ball mit absichtlich tiefen Nähten, um eine optimale Flugstabilität und eine vorhersehbarere Flugbahn zu schaffen. Er ist auch so konzipiert, dass er bei nassen oder feuchten Bedingungen besser funktioniert. Warum haben Torhüter also Schwierigkeiten, die Bälle zu halten?

Ein letztes Monat in der Zeitschrift Fluids veröffentlichtes Papier könnte die Antwort enthalten. Die Autoren schossen den Trionda-Ball durch einen Windkanal und analysierten die Aerodynamik. (Es ist ein gängiger experimenteller Ansatz, der auch zur Untersuchung der Baseball-Aerodynamik verwendet wird.) Sie fanden heraus, dass der Ball schneller flog, sobald er eine bestimmte Geschwindigkeit erreichte, unabhängig davon, wo er getroffen wurde. Sie führen dies auf die sogenannte „Widerstandskrise“ zurück, d.h. den Punkt, an dem die Luftströmung um den Ball von einer glatten laminaren Strömung in eine turbulente Strömung übergeht. Die daraus resultierende Störung des Luftwiderstands lässt den Ball schneller bewegen, sodass er nicht so stark abbremst, wie Torhüter es gewohnt sind. Das Schlagen des Balls auf der Naht reduziert den Luftwiderstand, und der Effekt tritt in höheren Lagen seltener auf.

Die Vesuv-Herausforderung ist ein laufendes Projekt, das „digitales Entrollen“ und Crowdsourcing-Maschinenlernen einsetzt, um die ersten Buchstaben aus zuvor unlesbaren antiken Schriftrollen zu entziffern, die in einer antiken römischen Villa in Herculaneum gefunden wurden. Die über 660 Schriftrollen blieben unter vulkanischem Schlamm begraben, bis sie im 18. Jahrhundert aus einem einzigen Raum ausgegraben wurden, von dem Archäologen glauben, dass er die persönliche Arbeitsbibliothek eines epikureischen Philosophen namens Philodemus enthielt. Die stark versengten, aufgerollten Schriftrollen waren so zerbrechlich, dass lange angenommen wurde, sie würden nie lesbar sein, da selbst eine Berührung sie zerbröseln lassen könnte.

Im Jahr 2023 vergab die Vesuv-Herausforderung ihre erste Auszeichnung für die Entzifferung der ersten Buchstaben, und im folgenden Jahr vergab das Projekt den Hauptpreis von 700.000 Dollar für die Erstellung des ersten lesbaren Textes. Letztes Jahr brachte die erfolgreiche Erstellung des ersten Röntgenbildes des Inneren einer Schriftrolle (PHerc. 172) in der Bodleian Library der Universität Oxford – eine Zusammenarbeit mit der Vesuv-Herausforderung. Die Tinte der Schriftrolle hat eine einzigartige chemische Zusammensetzung.