Versuch 45: Schwerpunkt bei freier Rotation

Versuchsdurchführung

a) Jonglierstab

Bei einem stabilen Papprohr ist die Mitte mit einem blauen Ring markiert. In der Nähe des Rohrendes ist ein roter Ring angebracht.

Das Papprohr wird nun hochgeworfen und dabei in Rotation um eine Achse senkrecht zur Längsrichtung des Rohres gebracht.

Dabei scheint beim Betrachten der rote Ring, um den blauen Ring, der den Mittelpunkt markiert, zu rotieren. Das Papprohr rotiert also um seinen Schwerpunkt

Nun wird ein schwerer Gummistopfen auf das Ende gesteckt, an dem sich der rote Ring befindet. Beim Hochwerfen stellt man nun fest, dass scheinbar der blaue Ring um den roten Ring rotiert. Der Schwerpunkt des Rohres hat sich also durch anbringen des Stopfens an den Ort des roten Ringes verschoben, sodass das Rohr nun um den neuen Schwerpunkt rotiert.

b) Zweikörperproblem

Eine große und eine kleine Kugel sind über eine Kette miteinander verbunden. Der gemeinsame Schwerpunkt des Systems liegt auf der Verbindungsachse (Kette).

In diesem Schwerpunkt wird die Kette mit beiden Kugeln über eine Schnur freihängend an einem Motor befestigt.

Wird der Motor vorsichtig in Drehung versetzt, so kann man beobachten, wie beide Kugeln um den gemeinsamen Schwerpunkt rotieren.

Dies stellt ein Analogon zur Rotation von Erde und Mond um den gemeinsamen Schwerpunkt dar. Allerdings liegt der gemeinsame Schwerpunkt von Erde und Mond innerhalb des Erdradius.