Warum funktioniert das?
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Hier kann jemand ein Gewicht nur hochheben wenn es in Bewegung ist
2 Antworten
Bei der Rotation einer Masse entsteht ein sogenannter Drehimpuls, der in die Richtung der Drehachse zeigt (hier also entlang der Stange, die er festhält).
Es gibt nun ebenfalls Drehmomente, welche die Ableitung (also die Änderung) der Drehimpulse sind, und Kräfte bewirken, die Rotationen und deren Richtung ändern können.
Sobald also die Stange nach unten kippen möchte (wegen der Schwerkraft), erzeugt dies ein Drehmoment, wieder in Richtung der Drehachse (also diesmal horizontal, senkrecht zu der Stange). Dieses Drehmoment sorgt dann, wie oben erklärt, für die Änderung des Drehimpulses des rotierenden Endes. Dies sorgt jetzt dafür, dass die Masse am Ende der Stange lieber um eine andere Achse rotieren möchte und dreht sich demnach entlang der horizontalen, wodurch es die Kipp-Bewegung der Schwerkraft mehr oder weniger "Ausweicht".
Mit anderen Worten: Die Kombination aus schnell drehender, großer Masse und der Schwerkraft sorgen für zusätzliche Kraftwirkungen, die dem Kippen der Stange entgegenwirken.
Kreisel und Gyroskope funktionieren übrigens wegen dem Selben Effekt, weswegen man hier auch von Kreiselkräften bzw. dem Gyroskopischen Effekt spricht.
Ohne Rotation kann er das Gewicht nicht hochheben, weil der Hebel schlichtweg zu lang ist - das Massezentrum liegt weit außerhalb der Hand. Daher kippt das Gewicht mit größerer Kraft runter als man gegenhalten kann.
Die schnelle Rotation des Gewichts bewirkt eine Rotationsträgheit, welche das Kippen unterbindet und dafür die ganze Hantel durch die Gegend schwingen lässt. Dass er das Gewicht über den Kopf hält, macht er nicht selbst! Sondern sind nur Rotationskräfte.
Übrigens gibts das Experiment auch in der Form, dass man dann einfach direkt hinter der Gewichtsscheibe anhebt und die Stange als Gegengewicht nutzt. Dann kann man die Hantel ebenfalls anheben.