"Jugend forscht" Niederbayern

Siegerin bei „Jugend Forscht“ – Untersuchungen zum Windschattenfahren beim Speedskating im Modellwindkanal der Fakultät Maschinenbau

Sandra Forndran hat für ihre Untersuchungen zum Windschattenfahren beim Speedskating den ersten Platz am Regionalwettbewerb "Jugend forscht" in Niederbayern und im anschließenden Landeswettbewerb in München den 2. Platz belegt. Zudem erhielt sie den Sonderpreis "Papermint" für die Veröffentlichung ihrer Ergebnisse in einer wissenschaftlichen Fachzeitschrift. Sandra ist Schülerin der 10. Klasse des Maximilian-von-Montgelas-Gymnasium in Vilsbiburg und hat u.a. den Effekt des Windschattenfahrens im Modellwindkanal (Labor "Strömungsmechanik") der Fakultät Maschinenbau untersucht.

Bei schnellen Ausdauersportarten wie Rennradfahren und Speedskating nutzt man den sog. "Windschatten" des Vorausfahrenden um Kraft einzusparen. Sandra Forndran hat diesen Effekt selbst bei ihrem Speedskating- Training oft bemerkt. Um die Krafteinsparung genauer zu untersuchen, hat sie zuerst die Herzfrequenz gemessen, die Fahrer an verschiedenen Positionen haben, um so auf eine geringere Belastung und somit niedrigeren Kraftaufwand schließen zu können. Diese Art der "Kraftersparnis" zu ermitteln, stellte sich jedoch als schwierig heraus, weil Erholungsphasen und individuelles Können eine große Rolle spielen.

Um dem Phänomen aus physikalischer Sicht auf die Spur zu kommen und auch quantitativ Unterschiede feststellen zu können, wurden Kraftmessungen an einem vereinfachten Modell unternommen. Das Modell bestand aus zwei Zylinderstümpfen, die den Vorausfahrenden und den Windschattenfahrer simulieren sollen. Auf einer mit Kraftsensoren ausgestatteten Platte wurde die relative Position und er Abstand der Zylinder zueinander verändert. Dadurch konnte der Strömungswiderstand und der Widerstandsbeiwert (cw-Wert) für die verschiedenen Zylinderkonfigurationen gemessen werden. Die Ergebnisse erlauben Rückschlüsse auf die Umströmung, den Nachlauf und letztendlich Aussagen zur Wirksamkeit des "Windschattens" beim Speedskating.

Die Arbeit wurde von der Physiklehrerin und Landeswettbewerbsleiterin Dr. Monika Christl und Prof. Dr. Tim Rödiger und Prof. Dr. Jürgen Giersch begleitet.