Wellenentstehung bei Straßen entschüsselt

Waschbrett-förmige Wellen im Asphalt findet man vielerorts auf Landstraßen. Warum dieser Effekt eintritt, haben Physiker aus Kanada, Frankreich und England erstmals in einem Laborversuch entschlüsselt.

Nicht die Federung des Autos oder der Rollmechanismus der Reifen sind die Verursacher. Vielmehr führt dazu ein Phänomen, der als Steinhüpf-Mechanismus bekannt ist. Veröffentlicht wurde das Ergebnis in der Zeitschrift Physical Review E. Die Forscher wollen in Zukunft eine Radaufhängung entwickeln, die Straßenwellen ausgleichen kann.

Zur Untersuchung des Effekts ersetzten die Forscher Reifen und Federung durch eine einfache, geneigte und ungefederte Pflugschaufel, die man über trockenen Sand ziehen ließ. „Sobald der Pflug einen bestimmten Geschwindigkeitswert überschritten hatte, bildeten sich Wellen im Sand“, sagt Stephen Morris, Studienleiter und Physiker an der Universität Toronto.

Als Forscher diese kritische Geschwindigkeit genauer analysierten, zeigte sich die Parallele zu einem anderen Phänomen. „Mathematisch geht hier dasselbe vor wie bei einem Stein, den man über eine Wasseroberfläche schlittern lässt“, so Morris. Ein auf dem Wasser hüpfender Stein muss ebenfalls eine bestimmte Geschwindigkeit überschreiten, um für das Abstoßen von der Wasseroberfläche ausreichend Kraft zu besitzen.

Allein die Fähigkeit der Sandoberfläche, sich an die Form zu „erinnern“, ist anders als beim Steinhüpfen. „Bei späteren Durchgängen des Pflugs wird der Effekt dadurch verstärkt“, so der kanadische Physiker. Das Phänomen dieser Wellenentstehung tritt übrigens nicht nur bei Straßen auf, sondern überall dort, wo seitliche Kräfte auf verformbare Oberflächen einwirken. Sandstrände erhalten ihre Waschbrett-Form durch Wind oder Wasser, Buckelpisten von den Schifahrern. Jedoch selbst bei stählernen Eisenbahnschienen oder bei Festplatten entstehen Unebenheiten, die auf dasselbe Prinzip zurückgehen.