Reibung im Seil: Warum Knoten und Klemmknoten halten

Reibung entsteht, wenn zwei Oberflächen aufeinandergedrückt werden. Je stärker sie zusammengepresst werden und je rauer oder „griffiger“ das Material ist, desto größer ist die Reibungskraft. Physiker beschreiben die Griffigkeit mit dem Reibungskoeffizienten. Man unterscheidet Haftreibung, die etwas am Losrutschen hindert, und Gleitreibung, die ein bereits rutschendes Teil bremst. Die Haftreibung ist meist etwas größer – darum ist es leichter, ein rutschendes Seil weiter rutschen zu lassen, als es anzuhalten.

Läuft ein Seil um eine runde Stange, passiert etwas Besonderes. Die Zugkraft presst das Seil an die Stange, und dieser Druck erzeugt Reibung, die einen Teil der Zugkraft „schluckt“. Auf dem nächsten Stück Stange ist die Kraft im Seil schon kleiner, wird aber wieder um denselben Anteil vermindert. Die Seilreibungsformel – auch Capstan-Gleichung nach dem englischen Wort für Ankerwinde – zeigt deshalb: Die Haltekraft wächst nicht gleichmäßig, sondern exponentiell mit dem Umschlingungswinkel.

Was das bedeutet, zeigt ein Bild: Nimmt eine Windung einen bestimmten Bruchteil der Last ab, nimmt die zweite vom Rest wieder denselben Bruchteil ab, und so weiter. Die Effekte multiplizieren sich, statt sich nur zu addieren. Erstaunlich ist dabei: In der einfachen Formel spielt der Durchmesser der Stange keine Rolle, nur wie oft und wie weit das Seil herumläuft. In der Wirklichkeit verändern Steifheit und Dicke des Seils das Ergebnis etwas.

Ein Knoten ist eine kleine Sammlung von Umschlingungen und Klemmstellen. Wo ein Strang um einen anderen herumläuft, wirkt Seilreibung. Wo ein Strang zwischen zwei anderen oder zwischen Seil und Gegenstand eingeklemmt wird, entsteht ein „Biss“ – Fachleute sagen Klemmstelle oder englisch „nip“. Je stärker die Last zieht, desto fester werden diese Stellen zusammengepresst, und desto mehr hält der Knoten.

Deshalb ist es so wichtig, einen Knoten ordentlich zu legen und fest zuzuziehen. Ein sauber geordneter Knoten hat klar definierte Klemmstellen. Ein unordentlicher, locker gezogener Knoten kann unter Last „kippen“, also seine Form ändern und dabei rutschen oder sich lösen. Lange Enden geben zusätzlich Reserve, denn unter wechselnder Last kann das Seil langsam durch den Knoten wandern.

Klemmknoten wie der Prusik nutzen dasselbe Prinzip auf geschickte Weise. Eine dünnere Schnur wird mehrmals um ein dickeres Seil gewickelt. Zieht man an der Schnur, pressen die Windungen sie fest auf das Seil, und sie greift. Ohne Zug lockern sich die Windungen, und der Knoten lässt sich verschieben. Ist die Schnur zu dick im Verhältnis zum Seil, greift sie schlecht.

Das Material entscheidet mit. Glatte, steife oder sehr dünne Schnüre haben weniger Reibung als raue Naturfasern. Ein Knoten, der in einem Hanfseil sicher hält, kann in einer glatten Kunststoffschnur oder in modernen, sehr glatten Hochleistungsfasern rutschen. Für solche Materialien wählt man Knoten mit mehr Windungen oder sichert das Ende zusätzlich.

Auch Nässe, Eis, Schmutz und Abnutzung verändern die Reibung, und zwar nicht immer in dieselbe Richtung. Darum lassen sich keine festen Werte angeben. Die Theorie sagt dir, in welche Richtung etwas wirkt – mehr Windungen, mehr Halt; glatteres Material, weniger Halt. Wie gut ein bestimmter Knoten in einem bestimmten Seil hält, zeigt nur der Versuch.

Ein schönes Beispiel aus der Praxis ist der Rundtörn: Das Seil läuft einmal ganz um einen Pfahl, bevor es mit Halbschlägen befestigt wird. Der Rundtörn nimmt einen großen Teil der Last auf, sodass die Halbschläge nur noch wenig halten müssen. Deshalb lässt sich auch eine schwere Last damit kontrolliert halten und wieder lösen.

Für das Experiment brauchst du eine Schnur von ein paar Metern, eine glatte Stange – etwa einen Besenstiel oder ein Geländer – und ein Gewicht wie eine gefüllte Wasserflasche oder einen kleinen Rucksack. Häng das Gewicht an ein Ende und lege die Schnur einmal über die Stange. Spüre, wie viel Kraft du am anderen Ende brauchst, um es zu halten.

Lege dann eine, zwei, drei volle Windungen um die Stange und vergleiche. Du wirst merken, dass schon wenige Windungen die nötige Haltekraft drastisch verringern. Probiere auch verschiedene Schnüre aus: eine raue Baumwollschnur und eine glatte Kunststoffschnur verhalten sich deutlich unterschiedlich.

Achte beim Üben darauf, dass nichts Schweres auf Füße oder Köpfe fallen kann, und verwende nur kleine Gewichte. Das Experiment soll das Prinzip zeigen – es ist kein Test für Seile, an denen Menschen oder schwere Lasten hängen.

Die Seilreibung begegnet dir an vielen Stellen: an Pollern im Hafen, an Ankerwinden, bei Abseil- und Sicherungsgeräten im Klettersport und beim Festbinden einer Hängematte. Immer geht es darum, mit wenig Handkraft eine große Last zu halten oder kontrolliert nachzulassen.

Reibung erzeugt auch Wärme. Rutscht ein Seil schnell über ein anderes Seil oder über eine Kante, kann es so heiß werden, dass Kunstfasern anschmelzen. Darum soll Seil nie unter Last über Seil laufen. Mehr dazu, was ein Seil schwächt, steht im Eintrag zur Seilfestigkeit.