Cowboy-Physik Komm, hol das Lasso raus

Der Lassoflug war ein bislang ungelöstes Geheimnis der Wissenschaft. Jetzt haben Forscher das Seilschwingen genauer analysiert und staunen: Was Cowboys können, ist komplizierte Physik.

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Auf völlig unbekanntes Terrain vorzudringen, das gelingt heutzutage nur wenigen Wissenschaftlern. Drei französischen Physikern ist nun ein solcher Coup geglückt. Pierre-Thomas Brun und seine Kollegen haben die Mechanik des Lassos in Theorie und Praxis analysiert - ein bislang offensichtlich eher vernachlässigtes Sujet.

Amerikanische Cowboys und mexikanische Vaqueros nutzten Seilschlingen einst zum Einfangen von Tieren. Heute wird das Lasso vor allem in Westernshows geschwungen. Populäre Kunststücke heißen Wedding Ring, Texas Skips oder Merry-go-Rounds - siehe Grafiken unten.

"Soweit wir wissen, hat bislang niemand die Physik hinter diesen Tricks quantitativ untersucht", schreiben die Forscher im Fachblatt "Proceedings of the Royal Society A". Dabei liegen die Fragen, welche sich Pierre-Thomas Brun und seine Kollegen stellten, auf der Hand: Wie schnell muss man mit dem Arm kreisen, damit sich die Lassoschlinge rotierend zu einem Kreis entfaltet? Und gibt es ein optimales Längenverhältnis von Schlinge und dem einfachem Lassoende in der Hand des Cowbows, bei dem das Schwingen besonders leicht gelingt?

Beim Trick Merry-go-Rounds wandert die rotierende Schlinge über dem Kopf
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Beim Trick Merry-go-Rounds wandert die rotierende Schlinge über dem Kopf

Auf der Suche nach Antworten traf sich Bruns Team mit dem Lassoprofi Jesus Garcilazo und filmte seine Kunststücke mit einer Hochgeschwindigkeitskamera. Hinzu kamen Versuche mit Robo-Cowboy, einem elektrisch angetriebenen rotierenden Stab, an dem ein Lasso befestigt wurde. Und schließlich entwickelten die Forscher ein physikalisches Modell fürs Lassoschwingen, um die Bewegungen des Seils vollständig am Computer simulieren zu können.

Das folgende Video zeigt eine Hochgeschwindigkeitsaufnahme des Tricks Texas Skip - vorgeführt vom Seilprofi Jesus Garcilazo:

P.-T.Brun/EPFL
Dass eine Lassoschlinge überhaupt einen rotierenden Kreis bilden kann, erklären die Forscher mit dem Wechselspiel von Zentrifugalkraft und Schwerkraft. In ihrer Modellierung berücksichtigten sie zudem die Zugbelastung des Seils und den Widerstand, den es gegen Verformungen bietet. Selbst die Reibung des Seils an der kleinen Öse, auch Honda genannt, spielt eine Rolle.

Die Simulationen und Experimente zeigen, dass eine Lassoschlinge nur unter ganz bestimmten Bedingungen einen waagerecht zum Boden rotierenden Ring bildet:

  • Das freie, außerhalb der Schlinge liegende Ende des Lassos, an dem man es hält und schwingt (Spoke), muss 0,2- bis 0,3-mal so lang sein wie das Seil insgesamt. Anders formuliert: 75 Prozent der Seillänge müssen in der Schlinge (Loop) stecken. Anfänger würden oft mit zu kleinen Schlingen arbeiten, schreiben die Forscher, damit sei aber kein stabiler Zustand möglich.
  • Der das Lasso antreibende Arm muss mindestens 1,4 Umdrehungen pro Sekunde erreichen (entspricht 84 pro Minute). Menschen schaffen durchaus 2 Umdrehungen pro Sekunde und mehr - das reicht also aus.

Lasso-ABC: Die Öse (Honda) trennt Seilende (Spoke) und Schlinge (Loop)
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Lasso-ABC: Die Öse (Honda) trennt Seilende (Spoke) und Schlinge (Loop)

"Der Schlüssel zum Erfolg ist eine gute Rotationsgeschwindigkeit", erklärt Pierre-Thomas Brun. Wer seinen Arm zu langsam bewege, produziere nur eine schlapp hängende Schlinge. Beliebig erhöhen lässt sich die Rotationsgeschwindigkeit freilich nicht. Zum einen, weil unser Arm kein Elektromotor ist. Zum anderen, weil sich die kreisförmige Schlinge dann wieder schließt und das Seil eine gerade, um die Hand rotierende Linie bildet.

Das Rätsel der waagerecht rotierenden Schlinge haben die Forscher damit gelöst. Am Ende ist die Lassoforschung aber noch lange nicht. Die französischen Forscher wollen künftig auch die wirklich spektakuläreren Tricks untersuchen - etwa den gezielten Wurf eines Lassos. Kaum verstanden ist beispielsweise, wie ein Lassowerfer das Seil dabei unter Kontrolle behält. Nutzt er dabei visuelle Informationen? Oder sind es die Kräfte, die er übertragen über das Seil in der Hand spürt? Für einen Cowboy ist es eine alltägliche Bewegung - für Physiker ein hochkomplexer Ablauf.

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insgesamt 5 Beiträge
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IGEL-SPONLINE 27.09.2014
1. Die Computersimulation ...
... der dreidimensionalen Darstellung bzw. der i-Parameter der Seilbewegungen in den xyz-Diagrammen lassen eine große Ähnlichkeit mit der Chaostheorie, sprich Bewegungsabläufen in deterministisch-chaotisch schwingenden oder rotierenden Systemen erkennen: Um eine bestimmte, stabile Schwingung (hier die exakte Kreisform der Rotation des Seils) zu reichen und "dynamisch" = permanent zu erhalten, sind bestimmte und äußerst exakt definierte Anfangsbedingungen (Geschwindigkeit, Kraft, Orts- und Winkelpositionen) erforderlich, um das Seil in diesem extrem schmalen Grenzbereich der Ordnung zu erhalten, damit das Ganze nicht in einem wilden Schlamassel ausartet. Ich stelle mir das wahrhaft schwierig vor, man braucht dafür wohl ein großes Talent und das Gespür, diese Bedingungen intuitiv zu erfassen, einzuüben und zu beherrschen. Umgangssprachlich nennt sich das Ergebnis dieser faszinierenden kognitiven Leistung des Gehirns dann schlicht "Kunststück" ...
schmiedt 27.09.2014
2. Super Video!
Zuerst Werbung, dann vier Sekunden Video, danach WIEDER Werbung. Clickbait ist ein Kompliment dagegen. Beeindruckend ebenfalls, wie Sie ein physikalisches Phänomen erklären, ohne eine einzige Formel zu gebrauchen. Ich frage mich jedesmal im Nachhinein, warum ich auf Ihre Überschriften hereinfalle. Schame on me!
matthatter 27.09.2014
3. Auf völlig unbekanntes Terrain vorzudringen, das gelingt heutzutage nur wenigen Wissenschaftlern
Das ist ja atemberaubend, da liegt eine ganze Terra Incognita vor dem wagemutigen genialen Wissenschaftler, der sie zu8 betreten sich traut: Physik des Weizenbiereinschenkens, des Schlagens von Sahne... Danke, lieber Spiegel, uns an die Front der aktuellen Wissenschaft hrerangefuehrt zu haben.
postit2012 27.09.2014
4. Wer theoretische Physiker fragt,
wird auch feststellen, dass das gezielte Schlagen eines Topspinballs auf die Ecke der Tischtennisplatte außerhalb jeder Vorstellungskraft liegt - und das ganze bei Sekundenbruchteilen Reaktions- und Berechnungszeit :-D
The.Dreadful.Bard. 28.09.2014
5. ...pfffffffhhh
"Spoke" heisst "Speiche", und nicht "Seilende". Das sagt alles. Es handelt sich bei dem rotierenden Lasso um so etwas wie ein _Rad_, also etwa um etwas das den (vergleichsweise elementaren) Gesetzen des "Starren Körpers" (z.B. Landau-Lifschitz) gehorcht. Kein Geheimnis also...
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