Windschatten von hinten

Donnerstag, 4. Dezember 2008, 8:23 • Rubrik Physik.

Radrennfahrer bilden gerne Gruppen, in denen sich einer im Windschatten des anderen erholen kann. Bei Vogel- und Fischschwärmen ist die Situation möglicherweise komplizierter, lässt ein Experiment amerikanischer Physiker vermuten. Zumindest bei Fähnchen, die sich in der Strömung verformen, erfährt das erste in einer Gruppe weniger Strömungswiderstand als das folgende.

Foto: Matt Edmons

Übertragen auf einen Vogelschwarm in der typischen V-Formation, könnte die Spitzenposition also weniger anstrengend sein als gemeinhin angenommen. Anders als eine Fahne, könnten Vögel und Fische ihre Form jedoch aktiv verändern, geben Leif Ristroph von der Cornell University und Jun Zhang von der New York University zu bedenken. Daher sei offen, ob die Resultate ohne Weiteres auf die Tiere übertragbar seien.

Die beiden Forscher studierten das Verhalten von wenige Zentimeter langen Fäden in einer raschen Flüssigkeitsströmung. Stand ein solches Fähnchen in gerader Linie vor einem anderen, erfuhr es einen bis zu 50 Prozent geringeren Strömungswiderstand als ein einzelnes Fähnchen. Im Wirbelfeld des “Hintermannes” flatterte es zudem deutlich weniger stark, was – aufgrund der kleineren Fläche quer zur Strömung – den geringeren Widerstand zumindest teilweise erklären könnte.

Es gibt allerdings auch Anordnungen, in denen beide Fähnchen weniger Widerstand zu spüren bekommen, berichten Ristroph und Zhang im Fachblatt “Physical Review Letters”. Steht ein Fähnchen seitlich versetzt und nahe hinter einem anderen, sinkt der Strömungswiderstand für beide auf 25 bzw. 70 Prozent des Ausgangswertes. In diesem Fall ist die Bewegung der Fähnchen so stark gekoppelt, dass sie wie ein einziges flattern.

Forschung: Leif Ristroph, Department of Physics, Cornell University, Ithaca, und Jun Zhang, Department of Physics und Courant Institute of Mathematical Sciences, New York University, New York

Veröffentlichung Physical Review Letters, Vol. 101, Artikel 194502, DOI 10.1103/PhysRevLett.101.194502

WWW:
Cohen Group, Cornell University
Zhang Lab, New York University
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