Fahnen flattern nicht ohne Grund

New York - Oft sind es die simpelsten Fragen, auf die sich am schwersten eine Antwort finden lässt. In diesem Falle: warum flattert eine Fahne im Wind eigentlich? Jun Zhang und seine Kollegen von der New York University gingen dem bislang ungelösten Geheimnis der Strömungsdynamik nach und führten ein Experiment durch. Als Entsprechung einer eindimensionalen Flagge im zweidimensionalen Wind hingen sie einen mit einem Seifenfilm überzogenen Seidenfaden in einen schnell-fließenden Strom von Seifenwasser. Fadenlängen und Fließgeschwindigkeiten wurden variiert, die Ergebnisse aufgezeichnet. Dabei stellten sie einige interessante Phänomene fest: So scheint der Übergang vom simplen Wehen im Wind zum Flattern genau dann einzutreten, wenn die elastische Energie des Fadens der kinetischen Energie des Stroms entspricht. Setzte man einen identischen zweiten Faden neben den ersten, schwangen beide in kürzester Zeit in identischer Phase und erzeugten in ihrem Zwischenraum eine Zone relativer Ruhe, verglichen mit dem sie außen umgebenden Seigenwasser. Von Kármánsche Wirbelstraßen Der Faden dehnte sich bei niedriger Flussgeschwindigkeit in der Richtung des Flusses aus. Ab einer gewissen Fadenlänge bildeten sich sogenannte "Von Kármánsche Wirbelstraßen" heraus, eine Doppelreihe von wechselseitigen Wirbeln. Solche Wirbelstraßen verursachen unter anderem das "Singen" eines Drahts im Wind. Bei höherer Flussgeschwindigkeit des Seifenwassers begann der Faden nun in einer regelmäßigen Art und Weise zu flattern. Die Wirbelstraße wurde von Seite zu Seite geschleudert und stark verdreht, bis sich sinusförmig gekrümmte Spirallinien abzeichneten. Die Forscher schließen nun traditionelle Erklärungen des Flatterns wie etwa Luftturbulenzen aus. Sie postulieren statt dessen, dass das Flattern ein integraler Bestandteil des ganzen Prozesses sei, indem nämlich die Trägheitsdynamik der Fahne mit dem Strom des umgebenden Mediums (im Experiment Seifenwasser, ansonsten eben Luft) interagiere. ( Nature /red)