Journalisten FAQ

Immer wieder bekomme ich Anfragen von Redaktionen, vorwiegend von Wissenschaftssendungen, zu bestimmten Themen des Kampfsports. Dabei stehen natürlich die Fragen nach den spektakulären ‘High-Lights’, insbesondere den Bruchtests ganz vorne. Mit meinen Antworten habe ich es noch nicht als Experte ins Fernsehen geschafft, vermutlich weil die physikalisch korrekten Antworten einserseits nichts Spektakuläres ergeben, die meisten Kampfsportler sie sowieso nicht kennen und manche ‘erleuchteten’ Meister auch nicht geben würden, wenn sie denn die physikalisch korrekten Antworten kennen würden.

Da es nun nicht Aufgabe der Journalisten ist, die Wahrheit selbst zu erforschen, sondern die Experten zu finden und die Fakten für die Allgemeinheit zusammenzutragen und zu übersetzen, habe ich hier ein paar der häufigsten Fragen zusammengestellt.

Wenn ein Karatekämpfer zuschlägt, dann ist dass, wie wenn 1 Tonne aus x Metern Höhe fällt?

Auch wenn sich ein solcher Vergleich spektakulär anhört, kann man eine solche Antwort aus Sicht der Mechanik leider nicht geben und dass lässt am Beispiel einer Autofahrt leicht erklären: Nehmen wir die Beifahrerposition ein und lassen den Fahrer bremsen. Je weiter er das Bremspedal durchdrückt, um so kürzer wird der Bremsweg und um so größer ist die Kraft des Gurtes, die wir als Beifahrer spüren.

Nun ist jeder Kontakt von zwei Körpern, die sich begegnen, mit einem Aufprall und einer Deformation verbunden, der Vorgang ist einem Bremsvorgang sehr ähnlich. In der Berührungsfläche wirken Kräfte, mit denen sich die Körper gegeneinander abstützen bzw. abbremsen. Je leichter sich die Gegenstände deformieren lassen, um so geringer sind die Kräfte.

Werfen wir beispielsweise einen Porzellanteller auf eine Bettdecke, drückt sich diese weit ein und die Kräfte sind gering. Die Deformation der Bettdecke ist dabei gut sichtbar, die des Porzellantellers ist theoretisch auch da, aber vermutlich nicht einmal messbar.

Werfen wir den Porzellanteller auf den Marmorboden, dann müssen sich Marmor und Porzellan ebenfalls deformieren. Beide sind aber sehr steif, so dass man vermutlich nichts von der Deformation sieht. Aber die Kräfte werden so groß, dass sich Marmor und Porzellan nicht nur deformieren, sondern einer der Kontaktpartner (in dieser Materialpaarung der Porzellanteller) an der Kontaktstelle zusätzlich noch einreißt. Der Riss setzt sich fort und der Teller zerbricht in mehrere Teile.

Nun wollen wir das etwas genauer betrachten und lassen den Teller aus jeweils 1 m Höhe auf den Marmorboden und auf die Bettdecke fallen. Vor dem Aufprall war Energie da, die aus dem Fall aus 1 m Höhe kam und nach dem Aufprall ist alles ruhig und nichts bewegt sich mehr. Das elementare Gesetz der Energieerhaltung (in anderem Zusammenhang auch als 1. Hauptsatz der Thermodynamik bekannt) sagen nun, dass beide Teller vor dem Aufprall die gleiche Geschwindigkeit hatten und beide Teller die gleiche kinetische Energie besaßen. Um beide Teller nun zum Stillstand zu bringen brauchen wir eine Kraft, die der Bewegung entgegenwirkt und einen (Brems-)Weg, auf dem diese Kraft wirken kann.

Nun ist Kraft × Weg = Energie (oder Arbeit, was hier gleichbedeutend ist). Auf der Bettdecke ist der Weg offensichtlich lang, deshalb wird die Kraft klein bleiben. Auf dem Marmor ist der (Brems-)Weg des Tellers so kurz, dass wir ihn kaum erkennen können, die Kraft muss also entsprechend groß werden - das ist also so, wie beim starken Bremsen im Auto.

Die Fläche

Doch auch die Kraft alleine ist noch nicht gefährlich. Wenn sie sich auf eine große Fläche verteilt, macht auch ein kurzer Bremsweg nichts aus. Wenn sie sich aber auf eine kleine Fläche beschränken muss, dann wird der Druck an der Berührungsfläche so hoch, dass etwas kaputt geht. Ein Autoreifen trägt sein Fahrzeug über zehntausende Kilometer ohne Probleme. Wenn er aber über einen Nagel rollt, verteilt sich die gleiche Kraft kurzzeitig auf eine ganz kleine Fläche. Das hält der Reifen nicht aus, der Nagel dringt dank des großen Druckes an seiner Spitze ein und beschädigt den Reifen.

Im Kampfsport variiert man die Fläche über die Schutzausrüstung. Beim Boxen vergrößern beispielsweise die Handschuhe die Trefferfläche und vermindern das Verletzungsrisiko. Das klingt zunächst widersinnig, schließlich wartet doch jeder auf einen KO. Aber wenn Boxkämpfe nach wenigen Sekunden durch den ersten Treffer entschieden würden, käme bald kein zahlendes Publikum mehr.

Und warum geht der Vergleich mit den Tonnen und Metern nicht?

Weil sich die Aussage nur auf Kräfte bezieht und sowohl Bremswege als auch Flächen unterschlägt. Da aber die Kräfte steigen, wenn die Bremswege sinken, wäre die Aussage "Wenn ein Karatekämpfer zuschlägt, ist dass, wie wenn 1 t aus 1 m Höhe fällt" genauso unangreifbar, wie die Aussage "Wenn ein Karatekämpfer zuschlägt, ist dass, wie wenn 5 t aus 20 m Höhe fallen". Die erste Aussage könnte ebenfalls richtig sein, wenn eine Stahlkugel oder eine Abrißbirne auf Marmor oder Beton fallen, die zweite Aussage könnte richtig sein, wenn die 5 t einen Würfel aus Knetgummi darstellen, der mit der flachen Seite auf einen Stapel von Matrazen fällt.

Gibt es einen ideal starren Körper?

Nein, denn dann müsste ja die Kraft unendlich groß werden, wenn sich zwei ideal starre Körper treffen. Schon ein leichtes antippen würde bei solchen Körpern unendlich große Kräfte erzeugen.

Ist beim Schlagen / Boxen die Masse des Kämpfers oder die Geschwindigkeit entscheidend?

Diese Frage habe ich recht ausführlich in meiner Dissertation untersucht, ein kurzer Ausschnitt ist im zweiten Teil einer Rezension wiedergegeben. Kurz zusammengefasst: Es ist beides. Kraft und Masse gehen dabei linear ein, denn die Kraft, die von einem Kämpfer auf den anderen wirkt, ist nach Newtons zweitem Axiom gleich der zeitlichen Änderung des Impulses.

In manchen Kampfsport-Büchern wird davon geschrieben, dass Geschwindigkeit quadratisch in die Schlagkraft eingeht, also doppelte Schlaggeschwindigkeit ist gleich vierfache Schlagkraft. Gelegentlich wird dann noch die Formel für die kinetische Energie zitiert. Doch den Irrtum halte ich für verständlich: Für den Laien sind Impuls und Energie abstrakte Größen, so dass sie manchmal durcheinander gehen.

Wenn aber Masse und Geschwindigkeit gleichberechtigt sind, warum haut der Schwergewichtsboxer das Fliegengewicht um?

Das läßt sich herausfinden, wenn man mal untersucht, was mit Masse eigentlich gemeint ist: Dabei handelt es sich nicht nur um die Masse der fliegenden Faust, sondern teilweise auch um die Masse des übrigen Körpers, die durch gezieltes Training der Muskelkoordination ebenfalls eingesetzt wird. Das Kinn des Gegners bremst hier also nicht nur die heranfliegende Faust, sondern den gesamten Gegner ab. Je besser der seine Masse koordinieren kann, um so größer ist die Schlagwirkung. Diese Effekte sind als ‘rising-step’ und ‘falling-step’ bekannt und ebenfalls in meiner Dissertation, übrigens auch mit Bezug zu Bruce Lees One Inch Punch beschrieben und mein Patent zur Schlagkraftmessung zeigt, wie man nicht nur den ‘Bumms’ in der Faust, sondern auch den Körpereisatz messtechnisch kontrollieren kann, um ihn systematisch zu trainieren.

Übrigens sind Fauststchläge erschreckend langsam. Nimmt man die Messungen eines Physikerteams, die Spitzengeschwindigkeiten von 6...14 m/s (abhängig von der Art des Schlages) ermittelt haben und vergleicht sie mit den Durchschnittsgeschwindigkeiten eines 100 m Läufers (nämlich etwa 10 m/s), dann könnte man einem vorbeirennenden Räuber mit einem geraden Fauststoß noch nicht einmal hinterherschlagen!

In der Shaolin-Demo habe ich unglaubliche Dinge gesehen

Die Shows der Shaolin-Mönche oder anderer Gruppen sind vorwiegend als Unterhaltung konzipiert. Da kommt es auf interessante Bewegungen und weniger auf realistische Kampftechniken an. Manche Kampfsport-Show-Veranstaltungen sind reine Werbung. Und gelegentlich sind Veranstaltungen reiner Betrug - insbesondere, wenn ein KO oder Kräfte angeblich berührungslos wirken sollen. Es gibt keine Lehre in den Kampfsportarten, die so etwas vermittelt und ohne Illusion, Gebrauchsmagie oder windige Psychotricks auskommt.

Ich rate daher dazu, solche Shows nur als Unterhaltung zu sehen und auch nur ihren Unterhaltungswert zu beurteilen. Und weil ich hier die Show der Shaolin Mönche explizit erwähnt habe: Ich habe selbst einmal eine Show besucht und kann nur sagen, dass die Artisten zweifellos hart trainieren und ein sehr gutes und abwechslungsreiches Programm zusammengestellt haben, so dass sie sich den Applaus für ihre Darbietungen wirklich verdient haben.

Müssen sich gefährliche Kämpfer bei der Polizei registrieren lassen?

... oder sind sie selbst eine Art Waffe?

Zugegeben, dass hat mich noch kein Journalist gefragt - aber bei dem Kämpferlatein, welches gelegentlich von großen Meistern des Mundkampfwerks verbreitet wird, ist es naheliegend, dass man auch als Journalist mit sowas konfrontiert wird.

Die Antwort ist auch hier wenig spektakulär: Nein und Nein. Ich habe das Waffengesetz an anderer Stelle ein wenig beleuchtet, dort kommen nur technische Geräte vor. Aber keine Hunde und keine Hu-Ha-Hi-Männchen mit geheimnisvollen Techniken.

Wenn Ihnen so etwas öfter begegnen sollte, dann denken Sie doch mal über eine Chartshow der größten Kampfsport-Spinner nach …

Stolpersteine der Physik

In Deutschland gibt es Gesetze, die zur Anwendung von bestimmten physikalischen Einheiten im geschäftlichen Verkehr verpflichten. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) als zuständige Behörde hat dazu eine Reihe von Informationen zu den Einheiten veröffentlicht.

Doch keine Angst: Als Journalist können Sie sich immer auf die Pressefreiheit herausreden, die steht schließlich weit vorne im Grundgesetz und hat damit Vorrang vor der deutschen Einheit! Die Naturgesetze haben die Väter des Grundgesetzes offenbar als Konkurrenz zu ihrer Gesetzgebung verstanden, weshalb sie die PTB bewachen soll (Art. 73, Ziff. 4 des Grundgesetzes).

Krieg der Einheiten: Kraft und Masse

Häufig wird Kraft mit einer Masse gleichgesetzt (auch ich habe das hier getan). Ich persönlich halte das für zulässig, wenn man Dinge mit wenigen Worten viel anschaulich machen will. Aber das kg ist keine Einheit der Kraft, auch wenn sie oft so gebraucht wird.

Stellen Sie sich dazu ein Auto mit einer Masse von 1200 kg vor. Auf der Erde erzeugt diese Masse eine Kraft, die früher recht anschaulich mit Kilopond beschrieben wurde, denn 1 Kilopond (kp) ist sinngemäß die Kraft, die auf der Erde durch die Auflagekraft von einem Kilogramm (kg) erzeugt wird. Das Auto würde also über seine 4 Räder eine Kraft von 1200 Kilopond auf den Boden ausüben. Auf dem Mond hat das Auto immer noch eine Masse von 1200 kg (weil kg das Maß für die Menge an Masse ist), drückt aber wegen der geringeren Anziehungskraft des Mondes nur noch mit 200 kp auf den Boden.

Weil die Physiker von Zeit zu Zeit ihr Einheitensystem umstellen, ist das Kilopond auch nicht mehr en vogue und man ersetzt heute 1 kp durch 9,81 N (Newton).