Während Fans in den Vereinigten Staaten noch bis September warten müssen, geht die Saison im American Football hierzulande schon wieder los. Am 9. Mai startet die „German Football League“. Auf europäischer Ebene gehen dieses Jahr mit der „European Football Alliance“ und der „American Football League Europe“ gleich zwei neue Topligen an den Start. Der Sport ist beliebter denn je. Heute verfolgen ihn etwa 19 Prozent der deutschen Bevölkerung. Damit liegt American Football auf einem ähnlichen Niveau wie Basketball, Handball und Tennis. Lange Zeit war jedoch nicht geklärt, warum die vordere Spitze des Footballs der Flugbahn folgt. Das Problem mit dem Football Wenn der Quarterback den Ball in hohem Bogen nach vorn wirft, zeigt die Spitze nach oben. Fängt der Passempfänger ihn dann, hat sich die Ausrichtung nach unten gewendet. Lange Zeit haben Physiker spekuliert, warum der Ball seine Orientierung ändert. Timothy Gay, Wissenschaftler an der University of Nebraska, beendete gemeinsam mit zwei Kollegen die hartnäckige Debatte um die Flugeigenschaften des eiförmigen Sportgeräts. „Wir haben drei Jahre lang Abende und Wochenenden damit verbracht“, sagt Gay. „Jetzt haben wir Klarheit.“ Aber was ist mit dem Luftwiderstand; könnte der nicht dafür sorgen, dass der Ball sich neigt? „Nein, denn die Luft trifft den Ball relativ zu seiner Ausrichtung von unten. Das ließe ihn hintenüberkippen.“ Stattdessen neigt er sich Richtung Boden. „Es gibt keine naheliegende Erklärung für diesen Effekt“, sagt Gay dazu. Rotation ist der Schlüssel Die Lösung liefern die rund zehn Umdrehungen, die der Ball bei einem guten Pass pro Sekunde absolviert. „Es ist das gleiche Phänomen wie bei einem Kreisel auf einer Tischplatte“, erklärt Gay. Dreht man diesen in einem schiefen Winkel an, kreiselt die Achse, um die er sich dreht. In der Physik nennt sich das Präzessionsbewegung. Notwendig dafür ist eine Kraft mit Anteil senkrecht zur Drehachse. Beim Kreisel ist das die Schwerkraft, die ihn Richtung Boden zieht. Folglich taumelt der Kreisel zusätzlich zur Eigenrotation langsam um eine senkrechte Achse. Beim Football löst den Effekt eine andere Kraft aus: „Die vordere Spitze des Balls kreiselt um eine Achse, die nicht durch die Schwerkraft, sondern durch den auf ihn strömenden Gegenwind vorgegeben ist“ – die Kraft des Luftwiderstands also. Deren Richtung ändert sich konstant entlang der Flugbahn, was die Präzessionsbewegung verzieht. Bei jeder Umdrehung kippt die Achse ein wenig, um die der Ball präzediert. Das zieht die Spitze des Balls stetig runter. Der Football ist dabei nie exakt entlang der Flugbahn ausgerichtet, sondern ändert seine Orientierung fortlaufend. Der perfekte Wurf Aus diesem Grund eignet sich der Football ideal für weite Würfe. Denn die Orientierung des Balls mit der Flugbahn reduziert den Luftwiderstand und ermöglicht erst präzise Pässe von 50 Metern und mehr. Eine Taumelbewegung oder „wobble“, wie man im American Football dazu sagt, ist dabei unausweichlich – beruhigende Neuigkeiten für Quarterbacks, deren Würfe oft daran gemessen werden, wie stabil der Ball in der Luft steht. Das Taumeln fällt dabei umso schwächer aus, je schneller sich der Ball dreht. „Der perfekte Wurf zeichnet sich dadurch aus, dass Geschwindigkeit, Drehimpuls und Achse des Balls genau gleich ausgerichtet sind“, erklärt Gay. Profis nutzen dieses Wissen intuitiv. Auch bevor Gay und seine Kollegen die Erkenntnisse im „American Journal of Physics“ veröffentlicht hatten, erreichten die Bälle der Quarterbacks ihre Mitspieler. Der Football ist einzigartig Die dynamische Stabilisierung macht den Football einzigartig. Andere Sportgeräte wie Speer, Pfeil oder Badmintonball verdanken ihre Stabilität vor allem dem erhöhten Luftwiderstand am hinteren Ende. Es ist auch eine andere Situation als im Fußball, Tennis und Baseball. Hier krümmt der Magnus-Effekt die Flugbahn. Und der angedrehte Wurf hat noch eine weitere Konsequenz: Bei Würfen eines Rechtshänders driftet der Ball nach rechts, Würfe von linkshändigen Quarterbacks wandern hingegen nach links. Über Quarterback-Legende Bart Starr, der mit den Green Bay Packers die ersten beiden Super-Bowl-Titel gewann, sagt Gay: „Seine Bälle drifteten immer zu seiner Rechten ab, weil er Rechtshänder war“. Immer wieder behaupten Spieler, Pässe von Linkshändern flögen anders. So musste sich auch Jerry Rice – einer der besten Passempfänger der Geschichte der „National Football League“ – zunächst an die Pässe des Linkshänders Steve Young gewöhnen. Zuvor hatte ihm Rechtshänder Joe Montana zugeworfen. Sportliche Konsequenzen Trainerikone Bill Belichick, der auch das Vorwort zu Gays Buch „The Physics of Football“ schrieb, fragte ihn, ob sich das Lesen lohne. Der erwiderte: „Alle fünf Saisons können Sie mit diesem Buch drei Punkte sammeln“, was Belichick überzeugte. Zumindest über die langen Kicks mit Namen „Punt“ können die Spieler etwas lernen. Der Physik zufolge ist für die Verlagerung nach rechts oder links entscheidend, ob dieser am höchsten Punkt umkippt oder nicht. Genaues Hinsehen ist also geraten. Auf den ersten Blick scheint der Flug des Footballs nicht besonders. Doch bei genauerer Betrachtung entpuppt er sich als fein abgestimmtes Zusammenspiel aus Rotation und Luftwiderstand.