Schwerpunktsuche

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104LinealBalancieren500Ein kurioser Versuch zum Thema Schwerpunkt oder Schwerpunktsuche. In diesem Experiment verliert man zwar die Kontrolle über seine Finger, findet dafür aber den Schwerpunkt eines Lineals. Mit anderen länglichen Gegenständen wie einem Besen geht das auch – sogar noch anschaulicher.

Was wird gebraucht?

  • ein Stab oder Lineal, Besen o. Ä.

Was ist zu tun?

Man halte den Stab auf zwei ausgestreckten Fingern, wobei man sie in möglichst großem Abstand zueinander hält, und bewege die Finger dann langsam aufeinander zu. Am eindrücklichsten ist der Versuch mit einem Gegenstand, dessen Masse ungleich verteilt ist wie zum Beispiel bei einem Baseballschläger oder Besen.

Was ist geschehen?

Die Finger treffen immer unterhalb des Schwerpunktes des Gegenstands aufeinander. Der Grund: Ist einer der Finger näher an den Schwerpunkt des Stabes geglitten als der andere, so lastet gleich ein größeres Gewicht auf ihm. Dies führt zu mehr Reibung, sodass der Finger nun schlechter gleitet, bis er schließlich stehen bleibt, während sich der andere Finger weiterbewegt und sich der Schwerpunkt entsprechend wieder auf seine Seite verlagert. Dies wiederholt sich so lange, bis beide am Schwerpunkt angekommen sind.

In der Physik unterscheidet man zwischen Gleitreibung und Haftreibung. Haftreibung verhindert, dass sich Gegenstände gegeneinanderbewegen. In unserem Versuch geht die Bewegung genau dann von dem einen Finger zum anderen über, wenn die Gleitreibung, die während des Rutschens auftritt, am einen größer wird als die Haftreibung am anderen Finger.

Dieses Phänomen im Alltag

Ohne Reibung wäre unser Leben eine einzige Schlittschuhfahrt – wir würden ständig überall abrutschen. Autofahren wäre beispielsweise nicht denkbar, geschweige denn das Bremsen. Viele Dinge des Alltags funktionieren nur deshalb, weil es Reibung gibt.

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Ein Kaffeelöffel hängt an der Nase: Macht man es richtig, verhindert die Haftreibung, dass der Löffel von der Nase rutscht.

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110KisteGrafik2Möchte man den Schwerpunkt eines beliebigen Körpers ermitteln, so hängt man ihn an einem Punkt auf und zeichnet ein Lot ein. Dies wiederholt man, wobei man einen anderen Aufhängepunkt wählt. Der Punkt, an dem sich die beiden Lote kreuzen, ist der Schwerpunkt des Körpers. Der Schwerpunkt kann dabei auch außerhalb des Gegenstandes liegen.

Das Physikalische Spielzeug „Der pickende Specht“ oder „Klopfspecht“ veranschaulicht die Haft- und Gleitreibung besonders schön.