Rotation zweier Flaschen?
Von zwei gleichen Getränkeflaschen wird eine mit Wasser und eine mit Sand oder Schotter gefüllt. Beide rollen eine schiefe Ebene hinunter. Welche Flasche ist schneller oder gibt es keinen Unterschied?
Ich bräuchte ein paar Vermutungen mit physikalischer Begründung.
Vielen Dank schonmal.
2 Antworten
Wenn man die Dicke der Flaschenwand vernachlässigen kann, sind beide gleich schnell, das das Verhältnis von Massenträgheitsmoment und Masse jeweils gleich ist. Ansonsten ist die mit dem schwereren Material gefüllte Flasche geringfügig schneller, da diese das kleinere Verhältnis hat.
Die Flasche mit dem Sand kommt später unten an.
Begründung: Die Hangabtriebskraft wird bei den rollenden Objekten auch in Rotationsenergie umgesetzt. Und da das Trägheitsmoment der mit Kies gefüllten Flasche größer ist, dreht sie sich langsamer. Und dank langsamerer Drehung rollt sie eben langsamer nach unten.
Hier musst du etwas aufpassen. So rollt ein Vollzylinder immer gleich schnell, egal ob er leicht oder schwer ist.
Perfektes Rollen ohne Schlupf vorausgesetzt.