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Mechanik rotierender Körper: Falltür, Jo-Jo und Billard
Kann etwas schneller fallen als im freien Fall, wenn nichts als die Gravitation wirkt? Die Antwort ist "Ja" - und die Umwandlung von Translations- und Rotationsenergie bietet noch andere Überraschungen.
Heben Sie eine Falltür um ungefähr 30 Grad an und lassen Sie sie los. Ersatzweise können Sie eine Latte oder einen Besenstiel an einem Ende lüpfen und fallen lassen, während das andere Ende auf dem Boden ruht – oder ein bisschen zur Seite rutscht, was den Effekt nicht sonderlich beeinträchtigt. Kommt das obere Ende früher oder später am Boden an als eine kleine Kugel (Punktmasse), die man zur gleichen Zeit aus der gleichen Höhe fallen lässt?
Da die Sache sehr schnell abläuft, wäre eine Zeitlupenkamera geeignet, um Klarheit zu schaffen. Aber wir wollen unser Experiment möglichst "freihändig", das heißt mit Hausmitteln, durchführen. Daher benutzen wir zur Wahrheitsfindung einen Trick: Wir legen zu Beginn eine Kugel in einen kleinen Napf auf der Oberseite der Latte, nahe dem äußeren Ende – und finden sie nach dem Fall in einem zweiten Napf wieder, der etwas näher zur Drehachse angebracht ist! Da sie nur von oben dort hineingefallen sein kann, beweist das, dass sie etwas später unten angekommen ist...
Da die Sache sehr schnell abläuft, wäre eine Zeitlupenkamera geeignet, um Klarheit zu schaffen. Aber wir wollen unser Experiment möglichst "freihändig", das heißt mit Hausmitteln, durchführen. Daher benutzen wir zur Wahrheitsfindung einen Trick: Wir legen zu Beginn eine Kugel in einen kleinen Napf auf der Oberseite der Latte, nahe dem äußeren Ende – und finden sie nach dem Fall in einem zweiten Napf wieder, der etwas näher zur Drehachse angebracht ist! Da sie nur von oben dort hineingefallen sein kann, beweist das, dass sie etwas später unten angekommen ist...
© Aus der CD zum Buch "Brücke zur Physik" von Norber Treitz, mit freundlicher Genehmigung des Verlags Harri Deutsch.
Die Programmzeilen zur Falltür
Im Gegensatz zum Text im Artikel ist der "Winkel" im Programm nicht gegen die Horizontale, sondern gegen die Vertikale zu messen!
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