Versuch 52: Kreisel im Koffer

Versuchsdurchführung

Im Inneren eines normalen Koffers ist an einem Aluminium Rahmen eine Fahrradfelge mit einer Lauffläche aus Blei montiert. Auf der horizontalen Achse ist eine Trommel mit einer langen Kordel befestigt.

Durch schnelles Abziehen der Kordel wird der Kreisel außerhalb des Hörsaals in Rotation versetzt und dann im Hörsaal abgestellt. Ein Student wird dann gebeten, den Koffer zu tragen und damit eine 8-förmige Wegstrecke zu gehen.
In den Kurven richtet sich der Koffer dabei seitlich nach außen oder innen auf. Es soll gezeigt werden, dass die unsichtbare innere Struktur eines Körpers aus dem beobachteten Verhalten nach außen, aufgeklärt werden kann.

Erklärung

Wird der Koffer von dem Studenten auf einer 8-förmigen Wegstrecke getragen, so resultiert durch die Drehung des Koffers um seine vertikale Achse, der Drehimpuls geändert.

Diese Drehimpulsänderung ist über folgenden Zusammenhang mit einem Drehmoment verknüpft.

\(\frac{d \vec{L}}{dt}=\vec{r} \times \vec{F}\)

Da die Richtung des Drehmoments der Richtung der Drehimpulsänderung entspricht, weicht der Koffer in den Kurven, je nach Drehrichtung des Koffers, nach außen oder innen durch Rotation um seine horizontale Achse aus.