Thema des Tages

Physik zum Anfassen: Der Bernoulli-Effekt

Wieso klappt bei Sturm der Regenschirm um und warum können Flugzeuge eigentlich fliegen? Der Bernoulli-Effekt liefert die Antwort!

Der Herbst! Einerseits verbindet man mit ihm gerne das in der wärmenden Herbstsonne farbenfroh schimmernde Blattwerk der Bäume, andererseits steht er natürlich auch ohne Frage für stürmisches und regnerisches Wetter. Sturm und Regen – eine schlechte Kombi, wie vor allem die Schirmträger unter uns zu berichten wissen, denn
typischerweise klappt der Schirm nach oben um, wenn der Wind darüber hinweg pfeift. „Darüber hinweg“? Stimmt! Der Schirm klappt nach oben um, wenn der Wind über ihn hinweg und nicht von unten in den Schirm hineinweht. Schon irgendwie widersprüchlich, oder?

Was physikalisch dahinter steckt, hatte der schweizer Physiker Daniel Bernoulli bereits im 18. Jahrhundert herausgefunden. Grob gesagt, stellte er fest, dass Luft, die an einem bestimmten Ort schneller strömt als in der Umgebung, an diesem Ort einen Unterdruck erzeugt. Dieses bedeutende Phänomen wurde in der Folge nach seinem Entdecker benannt und ist in der Wissenschaft seither als Bernoulli-Effekt bekannt. Der entstehende Unterdruck bewirkt schließlich einen Sog, der Objekte aus der Umgebung ansaugt.

Übertragen wir das mal auf den Regenschirm: Bei Windstille herrscht über und unter dem Schirm derselbe Druck, sodass er in der Folge keine Anstalten macht, seine Form verändern zu wollen. Wird der Regenschirm nun aber vom Wind angeströmt, dann stellt er für den Wind ein Hindernis dar. Um dieses zu umgehen, wird die Luft, die auf den Schirm trifft, über ihn hinweg gelenkt. Ähnlich wie auf einer Autobahn, auf der die Fahrbahn von zweien auf eine verengt wird, verengt sich nun auch der Luftkanal über dem Regenschirm. Die abgelenkte Luft quetscht sich nämlich zu derjenigen, die eh schon über den Schirm weht. Wie in einer Düse wird die Luft nun über dem Schirm beschleunigt (auch bekannt als sog. Venturi-Effekt), im Vergleich zur Umgebungsluft strömt diese dort nun also schneller. Daher (Stichwort Bernoulli-Effekt) nimmt der Druck über dem Schirm ab, wohingegen er unter ihm nahezu gleichbleibt. Da ist er nun, der oben erwähnte Unterdruck! Ist dieser stark genug, klappt der Regenschirm letztendlich nach oben um.

Derselbe Effekt ist übrigens u.a. auch dafür verantwortlich, dass bei schweren Stürmen Hausdächer abgedeckt werden oder Flugzeuge fliegen können (Unterdruck über den Tragflächen).

Den Bernoulli-Effekt können Sie auch problemlos selbst ausprobieren. Halten Sie beispielweise zwei Blätter Papier so, dass sich die beiden Blattflächen „anschauen“ und voneinander ein paar Zentimeter entfernt sind. Pusten Sie nun von oben zwischen die beiden Blätter, nähern sich die unteren Papierenden einander an und werden nicht, wie man vielleicht denken würde, auseinander gedrückt. Oder falls Sie stolzer Besitzer eines Tischtennisballs und eines Föns sind, föhnen Sie einfach mal senkrecht nach oben und legen den Tischtennisball in den Fönstrahl. Der Ball bleibt nun in diesem Strahl gefangen, selbst wenn Sie den Fön leicht kippen.

In diesem Sinne: Viel Spaß beim Experimentieren!

Dipl.-Met. Tobias Reinartz
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 21.10.2019

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