Hallo Physiker,
ich habe vor kurzem eine sogenannte Zauberkugel gesehen, die sich nicht so verhält, wie man es von einer Kugel erwarten würde. Wenn man sie auf eine glatte Fläche legt und ihr einen leichten Stoß versetzt, rollt sie nicht (mehr oder weniger) geradeaus, sondern sie beschreibt eine Spirale (von aussen nach innen). Wenn man sie auf eine schiefe Ebene legt, rollt sie nicht einfach nach unten, sondern sie rollt ein Stück, bleibt kurz stehen, rollt wieder ein Stück, bleibt kurz stehen, etc. Die Kugel hat einen Durchmesser von ca. 2 - 3 cm. Ich weiß nicht, aus welchem Material sie ist, es sieht aus wie Metall. Sie fühlt sich ziemlich leicht an und nicht so, als ob etwas darin wäre. Kennt jemand vielleicht diese Art von Kugeln und kann mir sagen, wie sie funktionieren?
Ich bin mir nicht sicher, ob ich mit dieser Frage im richtigen Brett bin; ich habe sie nicht unter ‚mathematische und physikalische Rätsel‘ gestellt, weil ich einfach nur eine möglichst genaue physikalische Erklärung für das Verhalten der Kugel wissen möchte.
Viele Grüße, Naso
Hallo, Naso,
das ist relativ einfach: Der Masseschwerpunkt dieser Kugel ist vom Formschwerpunkt verschieden, d.h. diese beiden Schwerpunkte fallen nicht, wie eigentlich anzunehmen ist, zusammen.
Das kann man dadurch erreichen, dass man die Kugel z.b. aus zwei Halbkugeln aus Materialien unterschiedlicher Dichte zusammensetzt. Oder dadurch, dass man in einer Hohlkugel ein kleines Gewicht an der Wandung anbringt.
Gruß
Eckard
Hallo Eckard,
vielen Dank für Deine Antwort. So ungefähr kann ich mir vorstellen, wie die Kugel funktionieren könnte, trotzdem wüßte ich es gern noch etwas genauer. Was ein Massenschwerpunkt ist bzw. wie man ihn ermittelt, davon habe ich eine relativ genaue Vorstellung, aber was verstehst Du unter Formschwerpunkt? Den Schwerpunkt der Kugelfläche?
Ich könnte mir vorstellen, daß er im Mittelpunkt der von der Kugelfläche umschlossenen Kugel liegt, weiß aber nicht, wie er definiert ist und welche physikalischen Auswirkungen er auf die Bewegung der Kugel hat. Ich habe schon meine physikalische Formelsammlung gewälzt, aber nichts hilfreiches gefunden. Kennst Du vielleicht eine gute Internetadresse zum Thema?
Viele Grüße, Naso
aber was verstehst Du unter Formschwerpunkt?
Hallo, Naso,
da habe ich mich missverständlich ausgedrückt.
ich meinte natürlich den geometrischen Mittelpunkt der Kugel.
Normalerweise ist bei einer Kugel aus homogenem Material der Masseschwerpunkt im geometrischen Mittelpunkt. Ergibt sich aber aus den oben beispielhaft angeführten Gründen ein Abstand zwischen Kugelmittelpunkt und Masseschwerpunkt, wird letzterer immer suchen unterhalb des ersten zur Ruhe zu kommen (Stichwort „stabiles Gleichgewicht“).
Ich sprach von „Formschwerpunkt“, weil dieses Problem sich natürlich nicht nur bei Kugeln stellt, sondern bei Körpern jeglicher Form (z.B. gezinkter Würfel).
Grüße
Eckard
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