Warum klappt ein Regenschirm bei starkem Wind nach hinten?

Warum klappt der Regenschirm bei Sturm nach hinten um?

Der Kampf gegen den Wind mit einem Regenschirm kann in einem Desaster enden: Mit einem lauten Knacks stülpt sich der Schirm um und bietet keinen Schutz mehr. Schuld daran ist ein komplexes Zusammenspiel von physikalischen Kräften, allen voran der Druckunterschied, der durch den Wind entsteht.

Vereinfacht dargestellt, verhält sich ein aufgespannter Regenschirm wie ein Flügelprofil. Die Luft, die über die gewölbte Oberfläche des Schirms strömt, legt einen längeren Weg zurück als die Luft, die unter dem Schirm hindurchfährt. Um in der gleichen Zeit am hinteren Ende des Schirms anzukommen, muss die Luft oberhalb also schneller strömen. Nach dem Bernoulli-Prinzip sinkt mit zunehmender Geschwindigkeit der statische Druck. Es entsteht also ein Unterdruck oberhalb des Schirms.

Unterhalb des Schirms herrscht hingegen nahezu normaler Luftdruck. Dieser Druckunterschied erzeugt eine Kraft, die den Schirm nach oben saugt. Je stärker der Wind, desto größer die Geschwindigkeitsdifferenz der Luftströme und desto stärker der Sog, der am Schirm zieht.

Zusätzlich wirkt der Wind direkt als Kraft auf die Schirmoberfläche. Diese Kraft ist nicht gleichmäßig verteilt, sondern konzentriert sich an bestimmten Punkten, insbesondere an der Vorderseite des Schirms. Der Wind drückt den Schirm nicht nur nach hinten, sondern versucht ihn auch zu verformen.

Die Konstruktion des Schirms, bestehend aus dünnen Streben und einem flexiblen Bezug, ist dieser Kombination aus Sog und Druck nur begrenzt gewachsen. Übersteigt die Windkraft ein bestimmtes Maß, kann die Struktur dem nicht mehr standhalten. Die Streben biegen sich durch, der Bezug spannt sich und der Schirm klappt um, wobei er oft die charakteristische “umgedrehte” Form annimmt.

Neben der Windstärke spielen auch die Form und Größe des Schirms eine Rolle. Ein großer Schirm bietet dem Wind eine größere Angriffsfläche und ist somit anfälliger. Auch die Krümmung des Schirms beeinflusst die Druckverhältnisse und damit die Stabilität im Wind. So sind beispielsweise Taschenschirme mit ihrer flachen Form im Vergleich zu klassischen Stockschirmen weniger windstabil.

Letztendlich ist das Umklappen des Regenschirms bei starkem Wind ein unvermeidbarer physikalischer Effekt. Man kann versuchen, durch eine stabile Konstruktion und eine angepasste Haltung des Schirms im Wind die Widerstandsfähigkeit zu erhöhen, doch gegen einen wirklich starken Sturm ist auch der beste Regenschirm machtlos.