Die Zentrifugalkraft und ein kleiner Ring aus Holz

Dieser Versuch zeigt und, was die Zentrifugalkraft (die "Fliehkraft") mit einem kleinen Holzring anstellen kann.

Die Zentrifugalkraft und ein kleiner Ring aus Holz

Der Holzring am Faden

Die Zentrifugalkraft und ein kleiner Ring aus Holz

Das Versuchsschema: Motor, Faden und Ring

Die Zentrifugalkraft und ein kleiner Ring aus Holz

Der Ring beginnt sich zu drehen

Die Zentrifugalkraft und ein kleiner Ring aus Holz

Der Ring rotiert um neue Achse

Im folgenden Versuch benötigen wir einen kleinen Elektromotor. Hier kann man Recyclingbauteile verwenden, z.B. kann man aus defekten DVD- oder CD-Laufwerken die Antriebsmotoren ausbauen und verwenden. An die Achse des Motors wird eine Schnur gehängt, man kann diese anklemmen, ankleben oder mit einem Gummiring fixieren. An das Ende der Schnur hängen wir an einen Ring, der einfach an einer beliebigen Stelle fixiert wird. Das kann ein Plastik- oder Holzring sein, völlig egal.

In unserem Fall schlug meine Tochter einen Holzring vor, der bei Vorhängen benutzt wird. Nun wird der Motor eingeschaltet. Je nach Länge und Dicke der Schur oder des Fadens beginnt sich der Holzring um eine Achse entlang der Schnur zu drehen.

Sollte der Motor zu schnell und die Schnur zu dünn sein und gleichzeitig der Ring sehr schwer, dann verdrillt sich der Faden sehr schnell. Hier hilft es, den Motor zu verlangsamen. Das kann mit einem oder mehr zusätzlich in Reihe geschalteten Verbrauchern geschehen oder durch Verwenden einer niedrigeren Spannung (z.B. 1.5V).

Wenn nun die Rotation immer schneller wird, dann klappt der Ring aus der Drehbewegung um die Achse entlang des Fadens. Er versucht nun, eine Drehung um eine Achse um 180° dazu versetzt, quasi senkrecht zum Zentrum des Ringes zu erreichen. Anfangs gelingt das nicht ganz, der Ring taumelt. Bei Verwendung eines sehr dünnen Zwirns, entsprechend lang und einem massivem Ring ist es uns gelungen, bei hohen Drehgeschwindigkeiten eine recht stabile Rotation um diese neue Achse zu erzielen.

Warum ist das so?

Die Zentrifugalkraft ist eine Trägheitskraft. Sie tritt bei allen rotierenden Systemen auf. Versetzen wir uns in ein Kettenkarussel. Hier werden, sobald das Karrussel sich dreht, die Mitfahrer nach außen gezogen. Es gibt Versuche mit schnell rotierenden, runden Papierscheiben. Diese werden durch die Zentrifugalkraft sehr hart und steif und können sogar weichere Gegenstände durchtrennen.



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