Stiftung PHÄNOMENTA Lüdenscheid

Potentialtrichter

Lfdn Nr 21Lasse die Kugeln in verschiedene Richtungen in den Trichter rollen.

WORUM GEHT ES?
Die Station ist ein großer schwarzer Trichter, in den man mit Hilfe einer Startvorrichtung Kugeln hineinrollen lassen kann.

Der Trichter ist so geformt, dass die Bewegung der Kugeln den Planetenbewegungen um eine Sonne entsprechen, wobei in der Mitte des Trichters die „Sonne“ ist. Wirft man die Kugeln geschickt in Richtung der Mitte, lassen sich elliptische Bahnen erzeugen – die gleiche Form, die Planeten um die Sonne beschreiben. Wie bei der Planetenbewegung werden die Kugeln in der Nähe der Mitte schneller und an den Rändern langsamer.

WESHALB IST DAS SO?
Eine einmal angestoßene Kugel würde, wenn keine Kräfte auf sie wirken, immer geradlinig weiter rollen. Da sie das im Trichter offensichtlich nicht tut, müssen Kräfte auf sie wirken. Da ist zum einen die Schwerkraft. Wenn diese alleine an der Kugel angreifen würde, würde die Kugel, oben an den Rand gelegt, direkt zur Mitte des Trichters nach unten rollen. Da ist zum zweiten die Kraft, die aufgrund der schrägen Bahn des Trichters die Kugel seitlich abgelenkt. Durch sie wird die Kugel in die Kurve gezwungen. Wäre diese Kraft alleine vorhanden, also würde man die Schwerkraft nicht berücksichtigen, würde die Kugel durch die Schräge des Trichters nach oben über den oberen Rand hinaus fliegen. Beide Kräfte halten sich auf der Kreis- oder Ellipsenbahn die Waage. Die Höhe der Bahn hängt von der Geschwindigkeit der Kugel ab. Je niedriger die Geschwindigkeit ist, um so weiter unten kreist die Kugel, je höher um so weiter oben.

Und noch eine dritte Kraft beeinflusst das Geschehen, die Reibungskraft. Die Kugel wird durch sie immer langsamer und kreist so auf immer engeren Bahnen um den Mittelpunkt. Hinausgezögert wird der Vorgang dadurch, dass die Kugel an Höhe verliert und den Verlust an „Höhenenergie“ in den „Vortrieb“steckt.

Termine

24. Juni 2017
Informationsnachmittag für Lehrer/innen und Erzieher/innen
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