Wie ich Newtons erstes Gesetz kennenlernte und mir den Ellbogen brach.

Mit 4 Jahren machte ich meinen ersten und gravierendsten physikalischen Fehler. Die Missachtung von Newtons erstem Gesetz kostete mich viele Tränen, eine lange Abwesenheit vom Sandkasten und erteilte mir eine Lektion fürs Leben.

Auf der Vorderseite ein Orang-Utan, auf der Rückseite ein Portrait, mein Name und ein Datum – so präsentierte ich voller Stolz der blonden Kassiererin beim Eingang des Zoo Zürichs meine neue Jahreskarte, die ich kürzlich auf den Geburtstag bekommen hatte.

Den Zoo liebte ich. Die Tiere fand ich toll. Die Atmosphäre einzigartig. Nur etwas war mir zuwider: Die langen Fusswege zwischen den Gehegen. Die Fische und Pinguine waren gleich beim Eingang. Aber wer möchte schon Pinguine oder Fische sehen?

Mein Lieblingstier war der Oryx, eine afrikanische Antilopenart. Klingt nach einem unspektakulären Lieblingstier von einem kleinen Jungen. Und das war die Antilope vermutlich auch. Aber die Hörner des Oryx! Gerade, lang, gleichmässig. Elegant, spitz und tödlich! Ein Speer, ein Schwert, eine Nadel. Das war spektakulär!

Weil sich aber der Weg vom Eingang bis zum Oryx-Gehege so in die Länge zog, war der Zoo-Besuch jeweils eine grosse Anstrengung für meine kurzen Beine und meinen kurzen Atem. Glücklicherweise war der Zoo Zürich für müde (oder faule) Kinder gewappnet und mit Wagen ausgestattet, auf denen einem die Eltern (oder meist Grosseltern) ziehen konnten. Ein solcher Kinderwagen sah (vor 17 Jahren) ungefähr so aus:wagen-e1533466404426.png

An diesem Tag setzte ich mich – natürlich – nicht in die vorgesehenen Sitzplätze mit Lehne, sondern zuhinterst, zuoberst auf den Rand. So hatte ich alles im Überblick und die Situation unter Kontrolle.
Wagen_mit.pngKorrektur: Ich hatte die Situation unter Kontrolle, bis mein Vater den Griff des Wagens in die Hand nahm und zu ziehen begann. In diesem Moment verwandelte ich mich vom Kleinkind in die Variabel einer physikalischen Gleichung.

Newtons erstes Gesetz: Ein Körper verharrt im Zustand der Ruhe oder der gleichförmig geradlinigen Bewegung, sofern er nicht durch einwirkende Kräfte zur Änderung seines Zustands gezwungen wird.

wagen_ellenbogen.gif

Während sich der Wagen unter mir vorwärts bewegte, blieb ich an Ort und Stelle sitzen. Nur sass ich nach einem kurzen Moment nicht mehr auf dem Hartplastik des Wagens, sondern ca. einen Meter über dem harten Asphalt. Aus diesem Meter wurde schnell und schneller weniger.

Aufprallgeschwindigkeit = v(h) = √(2gh) = √(2 x 9.81m/s2 x 1m) = 4.43 m/s = 15.95 km/h

Mit 15.95 km/h prallte mein Ellbogen auf den harten Stein. Nicht sehr schnell, aber schnell genug. Und von da an ging alles nur noch schneller: Ein Schrei. Viele Tränen. Mein Vater reagiert. Ins Auto. Weiter in den Spital. Anmeldung an der Theke. Untersuchung. Diagnose: Fraktur. 6 Wochen Schonung. 6 Wochen Schiene.

Kurz: Keine tolles Erlebnis und keine tollen Perspektiven für einen 4-jährigen.

Rückblickend ist es immer einfacher, einen überzeugenden Narrativ zu kreieren. Zufällige Ereignisse können mit grossem Spielraum gedeutet, interpretiert und übertragen werden. Wie auch immer, solange wir uns dieser Verzerrung bewusst sind, gibt es keinen Grund, nicht darüber zu sprechen. Denn diese Momente bleiben im Gedächtnis und geben Stoff für gute Geschichten.

Was haben also dieser Unfall und Newtons Gesetz mit dem Leben zu tun? Es geht nicht um eine (fragwürdige) Theorie der Sozialen Physik, sondern im übertragbaren Sinne um die bildliche Verwendung des Begriffs Momentum (lat. ‚Bewegung‘, ‚Grund‘, ‚Einfluss‘).

Um uns für diese physikalische Lektion zu wappnen, müssen wir zuerst Newtons zweites Gesetz der Bewegung kennenlernen. Besonders wichtig sind dabei die physikalischen Grössen der Masse und der Beschleunigung. Je grösser die Masse eines Objekts ist, desto grösser ist die Kraft, die benötigt wird, um die geradlinige Bewegung zu verändern. Gleichsam führt auch eine grössere Beschleunigung zu einer grösseren Kraft.

Newtons zweites Gesetz: Die Änderung der Bewegung ist der Einwirkung der bewegenden Kraft proportional und geschieht nach der Richtung derjenigen geraden Linie, nach welcher jene Kraft wirkt.

F (Kraft) = m (Masse) x a (Beschleunigung)

Momentum beschreibt auf physikalischer Ebene den Impuls:

Impuls (Wikipedia): Der Impuls ist eine grundlegende physikalische Größe, die den mechanischen Bewegungszustand eines physikalischen Objekts charakterisiert. Der Impuls eines Körpers ist umso größer, je schneller er sich bewegt und je massereicher er ist. Damit steht der Impuls für das, was in der Umgangssprache unscharf mit „Schwung“ und „Wucht“ bezeichnet wird.

Wenn auf ein Objekt keine Kräfte einwirken, dann behält dieses seinen Gesamtimpuls bei. Das heisst, ein Objekt bewegt sich mit derselben Geschwindigkeit und Richtung fort, bis eine äusserer Einfluss diese Geschwindigkeit oder Richtung verändert.

Zusammenfassend:

  • Ein Objekt bleibt in Ruhe oder in geradliniger Bewegung, wenn keine äussere Kraft darauf einwirkt. (1. Newtonsches Gesetz)
  • Je grösser die Beschleunigung und je grösser die Masse eines Objekts sind, desto grösser ist die Kraft, die notwendig ist, um den Bewegungszustand eines Objekts zu verändern. (2. Newtonsches Gesetz)
  • Je schneller sich ein Objekt bewegt und je grösser die Masse dieses Objekts ist, desto grösser ist dessen Momentum. (Impuls)

Das Erlebnis im Zoo erklärt nicht nur die physikalischen Grundgesetzte der Bewegung, sondern steht sinnbildlich für vieles mehr: Egal ob physikalisch oder psychologisch, ob kulturell oder gesellschaftlich, ob es sich um innovative Ideen oder Gewohnheitsveränderungen handelt, um das Lernen oder Lehren – alle Dinge mit Gewicht/Bedeutung sind träge.

Mein Vater zog den Kinderwagen mit guter Absicht. Er wollte mich in Bewegung versetzen, mich vorwärtsbringen. Er wusste, wo er hinwollte und blickte nach vorne. Er brachte den Wagen zum Rollen, doch ich blieb an Ort und Stelle. Egal wie viel Energie mein Vater in seine Aktion steckte, egal wie motiviert er am Wagen zog, sein Aufwand ging ins Leere und führte sogar zu einer Verletzung.

Wenn man seine Kraft nicht dem Impuls des Objekts anpasst, wessen Bewegungszustand man verändern möchte, dann ist die Aktion entweder vergebens oder richtet möglicherweise sogar noch Schaden an.

Das Umgekehrte wäre nämlich auch möglich gewesen: Hätte mein Vater den rollenden Wagen abrupt zum Stehen gebracht, dann wäre der Wagen zwar zum Stillstand gekommen, ich hätte jedoch meine geradlinige Bewegung fortgesetzt und wäre geradlinig in meinen Vater geprallt. Dann hätte ich mir möglicherweise ebenfalls den Ellbogen gebrochen. Oder mein Vater hätte sich den Ellbogen gebrochen. Oder wir beide hätten uns den Ellbogen gebrochen.

Was hätte ich tun sollen, um den Bruch zu verhindern? Ich hätte mich entweder richtig hinsetzen, mich anschnallen oder meinen Vater darauf hinweisen sollen, dass ich auf dem Rand sitze. Klingt langweilig, aber wenn wir auf Effektivität aus sind, ist dies der „way to go“.

Im Alltag befinde ich mich normalerweise in der Position meines Vaters in der Zoo-Szene: Ich habe den Griff des Wagens in der Hand. Ich ziehe diesen und bin verantwortlich dafür, dass das, was sich auf dem Wagen befindet, in Bewegung versetzt wird. Ich richtig fixiert ist oder den Brems- oder Beschleunigungsvorgang dem Impuls des Objekts anpassen. Je massiger das Objekt auf dem Wagen ist und/oder je schneller es sich bewegt, desto vorsichtiger muss ich mich verhalten.

wagen_kugel

Und normalerweise ist es auch eher selten, dass man auf dem metaphorischen Wagen die Möglichkeit hat, etwas anzuschnallen. Vielmehr gleichen Situationen im Alltag einer Kugel auf einem flachen Wagen. Es geht um Feintuning, um Details. Eine falsche Bewegung und die Kugel rollt von der planen Fläche herunter.

Was kann man also tun? Mit viel Sorgfalt und Aufmerksamkeit agieren. Denn Knochen-Brechen ist gar nicht so schwierig. Besonders wenn etwas noch in Kinderschuhen steht…

wagen_kugel_aufmerksam