Abwärts!

Gravitätisch hält sie uns und alles, was wir zum Leben brauchen, auf der Erde, fügt unsere Welt mit sanfter Kraft zusammen. Verschwände sie plötzlich, zerfiele alles in Einzelteile und unsere Welt würde sich ebenso plötzlich auflösen. Aber sie ist stets da und deshalb bemerken wir sie meistens nicht. Und wenn doch, dann eher störend: fällt etwas herunter, sagen wir nicht "oh wie schön sie funktioniert", steigen wir auf eine Anhöhe, sagen wir nicht "ihre Kraft ist heute wunderbar". Aber manchmal können wir dennoch ein wenig Spaß oder sogar Staunen aus ihr ziehen...
Die Einfacheren
Der Kletteraffe
und der Klettermax
purzeln die Leiter herunter
Kugelturm
und andere Kugelbahnen
bilden die Klassiker


Marble Twister: Watch the marbles spin down the vortex as potential energy of height is converted into kinetic energy of motion. Discover the principles of gravity, acceleration, centripetal force, angular velocity and momentum. The Vortex: When coins are dropped from launching ramps, the coins begin spinning tangent to the curved surface, traveling in a circular motion. As the coins spin into the well, their rotational velocity greatly increases.

Der schnellste Weg schräg abwärts (nicht der kürzeste!) ist 1696 von Johann Bernoulli berechnet worden: es ist eine Kurve namens Zykloide.

Mit freundlicher Erlaubnis von Edwin Attaway
Ein Punkt auf einem Rad, welches über eine Ebene rollt, bewegt sich auf einer solchen. Wie aber sieht der langsamste Weg aus?
Download Schlichting, H. Joachim:
Der kürzeste Weg ist nicht immer der schnellste
Physik und Didaktik 18/3, 231 (1990)
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Ein rußiger Kartonstreifen von Handbreite und entsprechender Länge in Form einer welligen Rutschbahn lässt Wassertropfen wie Schlitten auf einer Rodelbahn zu Tal sausen. Kleinere Erhebungen werden dabei mühelos überwunden.
Ruß ist sehr wasserabstoßend (hydrophob). Zum Einrußen eignet sich eine Kerzen- oder besser eine Petroleumflamme. Die Bahn kann über mehrere verschieden große Bücher gelegt werden, die durch eine bremsende Tischdecke am Aufklappen gehindert werden.
Sehr gut müsste Quecksilber rodeln, aber gesünder ist Wasser auf einer Bahn mit Lotus-Effekt.
Die Trickreicheren
Der Purzel
Das Purzelmännchen
Er wandert mit Purzelbäumen (etwas ruckartig) nach unten. Es gibt auch einfachere Ausführungen mit Armen und Beinen aus Stoff, die auf eine nicht zu glatte schiefe Ebene gelegt werden müssen.

http://people.freenet.de/WiebkesWildWeb/Purzelmaennchen.htm

Klitzekleine Versionen können sogar auf der flachen Hand herumtoben.
Das Geheimnis ist eine schwere Kugel im Innern des Purzels. Mit solch einer Kugel (Stahl, Blei) kann ein ähnliches Spielzeug aus einer selbst angefertigten (und schön verzierten?) kleinen Pappschachtel gebastelt werden.

Legt man sie auf ein Tablett und hebt es auf einer Seite an, so beginnt die Schachtel ein geheimnisvolles Eigenleben. Am Rand des Tabletts angekommen, bleibt sie oft in einer seltsamen Stellung stehen und zuckt und zittert erregt. Hebt man das Tablett dort ein wenig an, bleibt die Schachtel kurz wie unschlüssig liegen, um in seltsamer Bewegung den Rückweg anzutreten.
In der Luxusversion turnen zwei Akrobaten an Balken eine Treppe herunter.

Entnommen aus:
Josef Wittmann: Trickkiste 2; Bayerischer Schulbuch-Verlag, München, 1993

http://www.deutsches-museum.de/ausstell/dauer/winstr/instrum.htm (Link leider defekt.)


Eine Kugel in einer Kugel mit zähem Öl bewegt sich ebenfalls außerordentlich ungewöhnlich...
http://www.design-produkte.de/schneckenkugel.htm
Download Schlichting, H. Joachim:
Unerwartete Phänomene bei rotierenden Objekten
Physik und Didaktik 19/1,78 (1991)
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Der Pickspecht
Klopfspecht, Laufspecht, Specht an der Stange, Spechte an Stange, Spielzeugspecht, Wackelturm
Picking Woodpecker, Picking Pet

Mit freundlicher Erlaubnis von Christian Ucke.
Der Pickspecht wird an der Stange nach oben geschoben. An die Stange klopfend bewegt er sich ruckartig schwingend nach unten. Meist benötigt er ein Antippen, bevor er loslegt. In manchen Fällen muss man den Rumpf des Spechts an der Feder etwas verdrehen bzw. vorsichtig verbiegen, damit der Schnabel an die Stange klopft. Ein über 100 Jahre altes Spielzeug.

Die geschilderte Bewegung stellt eine nichtlineare, selbsterregte Schwingung mit einem stabilen Zyklus dar.
Download Rodewald, Bernd; Schlichting, H. Joachim:
Der pickende Specht - ein Spielzeug, das Reibung konstruktiv nutzt
In: Scharmann et al. (Hrsg.), Vorträge der Frühjahrstagung der DPG, Gießen 1983, S. 50.
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Glocker, Christoph; Ucke, Christian:
Der Spielzeugspecht
Physik in unserer Zeit 26 (1995), Heft 2, 75-77.
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Wip Tip
An einem gespannten Faden "tanzen" Ringe herab und müssen ein Ziel treffen.
Das Laufkamel

Die Zauberkugel
Eine Kugel gleitet an einem Faden auf Befehl mehr oder minder schnell herab und bleibt sogar stehen. Es gibt schönere Versionen, bei denen z. B. ein Teufelchen herab gleitet.

Der Trick ist eine "eingebaute Reibung", die je nach Fadenspannung stärker oder schwächer ist. Der gerade Kanal dient dem Zauberer, unwissende Zuschauer vom ordnungsgemäßen Zustand des Gerätes zu überzeugen. Er muss nur den Faden mit entsprechenden Worten anders einfädeln.

Eine simple Version lässt sich mit einer Streichholzschachtel, in der sich ein Hindernis befindet (z. B. ein Pappröllchen), schnell nachbauen.

Zurück zu "Mechanisches" Letzte Änderung 18.29.2005