Von allen Sätzen der Mechanik wird keiner so oft unbewußt verwendet
wie dieser, denn in Wirklichkeit kann man zwei an einem Punkt unter
einem Winkel angreifende Kräfte stets durch eine einzige ersetzen,
wie auch eine gegebene Kraft stets in zwei Seitenkräfte zerlegen,
die zusammen dieselbe Wirkung hervorbringen wie jene allein. Der
gesamte Komplex unserer menschlichen Betätigung steht im Zeichen des
Kräfteparallelogramms von seinen Anfängen an bis zur Gegenwart hinauf.
Aus dieser Fülle Beispiele herauszugreifen hält schwer. Wir wollen uns
mit einigen wenigen begnügen, die das Hineinwachsen unseres Geschlechts
in die Herrenrolle dafür um so beredter predigen.
Da ist als uralte und nahezu allgemein menschliche Kunstübung das
Rudern zu nennen. Jeder, auch der wasserfremdeste Großstadtbewohner,
bildet sich ein, es zu können. Die Unfallstatistik bringt leider den
Gegenbeweis. Auch von den Naturvölkern verstehen es nicht alle, ein
Zeichen, daß der Mensch das Rudern wirklich erst hat lernen müssen. Die
Kulturvölker rudern anders als die Naturvölker; wir streichen, diese
»paddeln«, d. h. tauchen, im Boot stehend oder hockend und das Gesicht
nach vorn, ihr kurzes Ruder aus freien Händen etwas nach vorn, aber
parallel der Kielebene in die Flut und drücken das Boot so vorwärts.
Physikalisch handelt es sich in beiden Fällen um die Arbeit von Hebeln,
und zwar einer Kombination je des ein- und des zweiarmigen Prinzips.
Da das Boot weiterkommen soll, liegt der eigentliche Drehpunkt am
unteren Ruderende im Wasser. Beide Hebelarme liegen dann innerhalb
der Ruderlänge selbst. Den kürzeren Arm stellt der Widerstand des
Wassers dar, der überwunden werden muß; den längeren das Ruder bis zu
den Händen seines Meisters. Die Zweiarmigkeit wird uns klar, wenn wir
sehen, mit welcher Leichtigkeit unsere Wettruderer in ihren Booten
mit den weitausladenden Dollen große Geschwindigkeit erzielen. Das
ermöglicht ihnen der inseits der Dolle liegende längere Hebelarm, der
dafür allerdings auch eine größere Streichweite erfordert. Daher die
auf Rollen laufenden Gleitsitze. Beim Paddeln liegt der Drehpunkt des
zweiarmigen Hebels in der unteren Hand.
In welch einschneidender Weise ein zu weites Ausholen die
Arbeitsleistung schädigt, zeigt uns die dem Pfaundlerschen Werk
entnommene Abbildung 36; zugleich auch, in welcher Weise die Zerlegung
der Kräfte vor sich geht. »Wenn wir,« sagt Pfaundler, »wie das auf der
rechten Bootseite gezeichnet ist, das Ruder aus der Stellung ~OR~ in
die Stellung ~OR′~ bringen, wobei ein Bogen von 120° beschrieben wird,
so stelle zu Beginn des Ruderschlages ~ad~ die Kraft dar, mit der er
auf das Wasser wirkt. Diese Kraft zerfällt in die für uns nutzlose
Komponente ~ab~ und in die Komponente ~ac~. Nur die letztere bringt
das Schiff vorwärts. Ebenso ist gegen Ende des Ruderschlags nur die
Teilkraft ~a′c′~ für unsern Zweck dienlich. Nur in dem Moment, wo
das Ruder senkrecht auf die Mittellinie des Schiffes gerichtet ist,
wirkt die volle, ungeteilte Kraft des Ruderschlages vorwärtstreibend
auf das Schiff. -- Beobachten wir dieselben Konstruktionen auf der
linken Seite, wo der Bogen des Ruders nur 60° beträgt. Hier sind die
wirksamen Teilkräfte zu Beginn und am Ende des Ruderschlages wieder
~ac~ und ~a′c′~. Während nun auf der rechten Seite ~ac~ und ~a′c′~
nur ungefähr die Hälfte der vollen Kraft betragen, sind auf der
linken Seite die wirksamen Teilkräfte nur wenig kleiner als die volle
Kraft. Das zu weite Ausholen ist also unökonomisch; zwar bringt der
doppelt so weite Ruderschlag das Boot weiter vorwärts als der weniger
weit ausholende, aber durchaus nicht doppelt so weit, während unsere
Anstrengung doppelt so groß ist. Rationeller ist es also, kleinere,
aber dafür zahlreichere Schläge auszuführen, allerdings auch nur bis zu
einem gewissen Grade, da ja auch das Ausheben und Einsenken des Ruders
Arbeitskraft erfordert.«
[Illustration: Abb. 36. Das mechanische Prinzip des Ruderns.]
Das Paddeln erfolgt nach genau den gleichen Gesetzen, nur daß die
Ruderebene um annähernd 90° gedreht ist. Da es bei der Kürze der Ruder
keine großen Ausschläge gestattet und der Ruderer sein Gesicht dem Ziel
zuwendet, besitzt es einige Vorteile vor unserer Art des Ruderns. In
der geräumigen Kamerunbucht äußerten sie sich jahrzehntelang in der
Weise, daß bei den Wettrudern der deutschen Matrosen die buntbemalten
großen Einbäume der Duala-Neger in der Regel schneller fuhren als
unsere langrudrigen schweren Plankenboote, was für jenen an sich
schon nicht sehr bescheidenen Volksstamm stets ein Grund lärmendsten
Triumphes war. ~Tempi passati!~
Über den Anfängen des Segelns lagert ein tiefes Dunkel. An sich
erscheint seine Entdeckung oder Erfindung leicht, da der Wind ja
schließlich jeden flächenhaften schwimmenden Gegenstand vor sich
hertreibt. Trotzdem ist es unter den Naturvölkern nur sehr lückenhaft
verbreitet, beim Neger von Haus aus gar nicht, in Amerika nur bei den
Inkaperuanern und den Maya, während es die Inselkaraiben Westindiens
und die Tupí und Guaraní des östlichen Südamerika vermutlich erst in
nachkolumbischer Zeit von den Europäern gelernt haben. Nur bei der
malaiischen Rasse ist es seit unvordenklichen Zeiten Allgemeingut;
wie hätte sie sonst ihre Wanderung um mehr als den halben Erdball
vollführen können!
Auf diese seetüchtige Rasse ist nun auch das Lavieren oder Kreuzen
gegen den Wind beschränkt. Für Nordwest-Europa wird diese schwierigste
aller nautischen Künste zum erstenmal für das Jahr 1189 erwähnt,[9]
ist also eine recht junge Errungenschaft. Wie alt sie bei den
Malaien und insonderheit den Poly- und Mikronesiern ist, und ob
diese ihre Durchdringung des Stillen Ozeans bis Hawaii im Norden
und der Osterinsel im Osten bereits der durch das Kreuzen bedingten
Unabhängigkeit von den Windrichtungen verdanken oder dem bloßen Segeln
mit dem Winde, läßt sich wohl kaum noch entscheiden. Heute, wie gesagt,
beherrschen sie diese Kunst, wenngleich sie dabei auch ein ganz klein
wenig anders verfahren, als das bei unseren Segelmanövern geschieht.
Der Gegenstand ist schon aus diesem Grund einer näheren Betrachtung
wert, wobei wir uns wiederum an Pfaundler anschließen wollen.
Aufkreuzen ist in allen den Fällen nötig, wo der Wind vom Ziele her
weht. Um es trotzdem zu erreichen, drehen wir das Boot so, daß seine
Kiellinie ~KK′~ gegen einen andern Punkt ~Z′~ gerichtet ist, und
stellen die Segelfläche in die Richtung ~SS′~, also zwischen die
Windrichtung und die Kiellinie (Abb. 37). Nun sucht der Wind den
Punkt ~A~ des Segels in der Richtung nach ~D~ zu bewegen. Die Strecke
~AD~ stelle uns die Kraft dar, mit der das geschieht. Diese Kraft
zerlegt sich in zwei Komponenten ~AB~ und ~AC~. Die erstere läßt die
Luftmassen längs des Segels abstreichen, ohne weitere Wirkung zu
äußern; die letztere Teilkraft, die senkrecht auf der Segelfläche
steht, sucht Segel und Schiff in der Richtung ~AC~ mit der Stärke
~AC~ zu bewegen. Aber das Schiff kann nur in der Kiellinie fahren,
da der Widerstand des Wassers sonst zu groß ist. Somit zerfällt die
Kraft ~AC~ wiederum in zwei Teilkräfte ~Ab~ u. ~Ac~. ~Ab~ übt keine
Wirkung wegen des Widerstandes des Wassers aus, ~Ac~ aber treibt das
Schiff in der Richtung des Kiels mit einer Kraft, die durch die
Strecke ~Ac~ vorgestellt wird. Somit segeln wir in der Richtung nach
dem Ziele ~Z′~. Nach einiger Zeit wenden wir mit dem Steuer das Boot
rechts herum in der Richtung nach ~Z″~ und stellen das Segel wieder
nach ~SS′~, zwischen die Windrichtung ~WD~ und die Kielrichtung ~K′K~.
Nun wiederholt sich wie früher die doppelte Zerlegung, und wir segeln
gegen ~Z″~. An dem Punkt ~Z″~ angekommen, wenden wir wieder nach links,
so daß das Boot in die gleiche Stellung kommt wie bei der Abfahrt. So
müssen wir unser Ziel ~Z~ erreichen.
[Illustration: Abb. 37. Das mechanische Prinzip des Kreuzens gegen den
Wind.]
Das ist der Vorgang rein schematisch betrachtet. In der Praxis
kompliziert er sich bei uns durch die Blähung des Segels, noch mehr
aber in der Südsee, wo zunächst der Ausleger in Rechnung zu ziehen ist,
wo aber auch, wie auf den Marshall-Inseln, der Mast nicht mittschiffs,
sondern außenbords auf der Auslegerbrücke steht. Dieser Ausleger, ein
durch Querhölzer mit dem Boot verbundener balkenförmiger Schwimmer,
ist der Grund, warum die Mikronesier nicht über Stag gehen oder
halsen, d. h. durch einfaches Wenden des Schiffes aufkreuzen können.
Er muß nämlich stets an der Windseite bleiben, um den Segeldruck
auszugleichen.[10] Deshalb wird an der Wendestelle das Boot mit dem
Heck nach vorn gedreht -- sie sind hinten wie vorn gleich scharf
gebaut -- und das Segel von hinten nach vorn getragen. Also ein in
Einzelheiten urtümliches, als Ganzes aber doch großartiges Verfahren,
dem kein anderes Naturvolk etwas Gleichwertiges an die Seite zu setzen
hat.
Der Ausleger kompliziert das Fahren aber auch noch in einer anderen
Beziehung. Er bietet dem Wasser einen Widerstand, der auf die
Fahrtrichtung des Bootes selbst nicht ohne Wirkung bleiben kann. Sie
äußert sich in Reibung, die das Schiff nach seiner Seite hin ablenken
und theoretisch im Kreis herumführen muß. Um dem zu begegnen, haben
außer den Nikobaresen vor allem die Marshall-Insulaner die dem Ausleger
zugewandte Bootseite erheblich gewölbter gestaltet als die andere
Seite, die beim Marshallboot eine fast gerade Fläche bildet. Auf diese
Weise wird der ungleiche Wasserwiderstand so gut ausgeglichen, daß die
Fahrt nunmehr in der gewünschten geraden Linie erfolgt.
[Illustration: Abb. 38. Drachenfischerei auf den Salomonen.]
Wir können von der Südsee nicht scheiden, ohne noch einer halb
nautischen, halb aëronautischen Großleistung ihrer Bewohner zu
gedenken. Das ist der Fischdrachen, dessen Verwendung ich bereits im
»Kosmos-Handweiser« von 1917, Seite 65, kurz geschildert habe. Er
wird heute in drei Gebieten gebraucht, vom Westende von Neuguinea
bis zur Bandasee und vereinzelt sogar bis zur Sundastraße, vom
Ostende Neuguineas bis zu den Santa-Cruz-Inseln und den nördlichen
Neuen Hebriden, und schließlich im nördlichen und westlichen
Bismarck-Archipel. Aller Wahrscheinlichkeit nach ist er nicht
einheimisch, sondern über Indonesien von irgendwoher eingewandert.
In Form und Handhabung ähnelt der Fischdrachen unserem heimischen
Papierdrachen sehr, nur ist er aus leichten Pflanzenblättern
zusammengestellt und gegen den Winddruck durch dünne Stäbchen
versteift. Wie man aus der Abbildung 38 ersieht, paddelt der Fischer
kräftig gegen den Wind; der Drache steigt, schleppt aber am Ende
seines Schweifes einen Köder in Form eines Bündels zusammengewickelter
Spinnwebfäden, in denen sich große Fische, wie Hornhechte, beim
Hineinbeißen mit den Zähnen verfangen sollen. Der Köder hüpft bei
der frischen Brise lustig über die Wellen dahin, so daß er die
Aufmerksamkeit der Hornhechte sehr wohl erregen wird.
Bis hierher sind die Literaturangaben klar und unmißverständlich. Wie
aber bringt der Fischer, falls er allein auszieht, den Drachen zum
Steigen, und wie zieht er ihn, nachdem er am Zucken der Schnur das
Anbeißen des Fisches festgestellt hat, ein, ohne daß der Drache ins
Wasser fällt? Selbst die eingehenden Studien meines Mitarbeiters Dr.
Plischke, der dem Fischdrachen zurzeit eine Monographie widmet, haben
in den meisten dieser Punkte bisher keine Klarheit zu schaffen vermocht.
[Illustration: Abb. 39. Das mechanische Prinzip des Luftdrachens.]
Physikalisch stellt der Luftdrache eine solche Häufung von Gesetzen
dar, daß wir auf eine ausführliche Darlegung verzichten, uns vielmehr
mit einer groben Analyse begnügen müssen. In der Abbildung 39 stelle
~sp~ den horizontal im Schwerpunkt ~p~ der geneigten Drachenfläche ~bb~
angreifenden Winddruck dar. Nach dem Satz vom Kräfteparallelogramm
zerlegt sich die Resultante ~pa~ in die Teilkraft ~pd~, die wirkungslos
an der Fläche entlang gleitet, und die Teilkraft ~pc~, die senkrecht
gegen die Fläche aufwärts drückt. Dorthin würde also der Drache
gehoben, wenn er ohne Gewicht wäre. Da das nicht der Fall ist, setzt
sich der Druck ~pc~ mit der in ~p~ senkrecht abwärts wirkenden
Schwerkraft zu der Gesamtresultante ~pg~ zusammen. Die bei ~p~
befestigte Schnur ~ep~ nimmt die Richtung dieser Resultante an und hält
ihr durch ihre Spannung das Gleichgewicht, d. h. der Drache schwebt
beim Festhalten und steigt beim Nachlassen der Schnur. Die besonderen
Einwirkungen des Schweifes auf Schwerpunkt, Schnurbefestigung usw.
müssen wir hier als zuweit führend beiseite lassen.