Steinehüpfen: Kartoffelförmige Steine funktionieren besser als flache

Einen Stein über Wasser flitschen zu lassen, ist gar nicht so einfach. Im Internet finden sich unzählige Anleitungen dazu, wie man den perfekten Steinwurf erzielt. Ein Tipp taucht dabei besonders häufig auf: Der perfekte Stein muss dünn und flach sein. Das liefert das beste Ergebnis.

Wie Forschende der Universität Bristol nun mit einem mathematischen Modell zeigen konnten, stimmt dies nur zum Teil. Flache, dünne Steine würden zwar weiter hüpfen, gewaltigere Sprünge legen jedoch schwere, "kartoffelförmige" Steine hin. 

Krümmung des Steins ausschlaggebend

Mithilfe des Modells konnten die Forschenden eine mathematische Beziehung zwischen der Masse des Steins und der Krümmung seiner Unterseite ermitteln. Diese entscheidet darüber, ob ein Stein übers Wasser hüpft oder nicht. Ist die Krümmung ausreichend, so prallen auch Steine vom Wasser ab, die andernfalls untergehen würden. "Bei schwereren Steinen kann es zu einer superelastischen Reaktion kommen, bei der sie einen einzigen Mega-Hüpfer machen und eben nicht viele kleine Sprünge", erklärt der beteiligte Mathematiker Ryan Palmer.

Schwerere Steine mit einer gekrümmten Unterseite drücken beim ersten Aufprall tiefer und länger in das Wasser. Dadurch wird der Druck auf der Unterseite des Steins länger aufrechterhalten und die Wasseroberfläche verformt sich. Beides trägt laut der Studie dazu bei, dass der Stein schließlich abprallt. 

Anwendung in der Luftfahrt

"Im Grunde verwandelt man einen horizontalen Wurf in eine vertikale Bewegung. Dadurch erhöht sich die Kraft des Wassers, das auf den Stein zurückdrückt", erklärt Palmer. "Wenn der Stein flach wäre, wäre er zu schwer, um ihn hüpfen zu lassen". Auch die Drehbewegung eines Steins sei laut dem Wissenschaftler für einen guten Wurf ausschlaggebend. Dies wurde im Modell allerdings nicht berücksichtigt.

Die Studie der Forschenden ist nicht nur für das Flitschen von Steinen von Bedeutung, sie hat auch einen kommerziellen Nutzen. Denn sie dient als Anhaltspunkt, um beispielsweise die Kräfte, die bei einer Wasserlandung auf ein Flugzeug einwirken, abschätzen zu können.