stammtisch17.jpg

Hier ist eine Rennstrecke für ein physikalisches Experiment zu sehen. 2 unterschiedlich schwere, aber ansonsten gleiche Rennwagen fahren ein Schräge herunter - welcher zuerst unten ankommt hat gewonnen. Die Zuschauer dürfen vorher schätzen welcher von beiden das wohl sein wird. Da man nicht sehen kann, welcher Wagen zuerst unten ankommt, habe ich mir dafür eine andere menschliche Wahrnehmung ausgesucht. Und zwar das Hörvermögen. Die Wagen sind seitlich mit einer Metallachse ausgestattet, die bei Berührung mit den ft-Klangröhren einen Ton erzeugt. Jeweils einen unterschiedlich hohen Ton für die Rennwagen. Angetrieben werden die Wagen nur durch die Schwerkraft und werden über einen Auslösemechanismus von einem davorstehenden (vorzugsweise) Kind gleichzeitig gestartet. Das Gehör kann dann drei Fälle deutlich unterscheiden:

1. Fall: Der schwerere Wagen ist zuerst unten. Der helle Ton erklingt zuerst.
2. Fall: Der leichtere Wagen ist zuerst unten. Der dunkle Ton erklingt zuerst.
3. Fall: Beide Wagen kommen gleichzeitig unten an. Ein gemischter Ton erklingt.

Na was schätzt ihr was passieren wird?

Grundsätzlich gilt: Die Beschleunigung eines Körpers auf der schiefen Ebene (wie in diesem Fall) ist unabhängig von dessen Masse. Demnach müsste Fall 3 eintreten, dass nämlich beide Wagen gleichzeitig ankommen. Ein Beispiel aus dem Alltag verdeutlicht jedoch das Gegenteil: Man sagt, ein schwerer Radfahrer sei beim Bergabfahren im Vorteil. Dies würde doch dem Gesetz widersprechen, oder? Im Falle des Radfahrers ist der Schwerere im Vorteil, da er bei größerer Masse ein ähnlich stark durch die Luftreibung gebremst wird im Vergleich zu einem leichtereren Fahrer. Die wirkende Hangabtriebskraft des schweren Radfahrers ist größer als die des leichten Fahrers, die Reibungskraft der Luft aber gleich groß. Dadurch wirkt beim schweren Fahrer eine unverhältnismäßg größere beschleunigende Kraft, weshalb dieser stärker beschleunigt und damit im Vorteil ist.

Im Falle der ft Autos schätze ich die Wirkung der Luftreibung als zu gering ein, als dass sie diesen Effekt spürbar machen würde. Es bleibt also dabei: Beide Wagen kommen gleichzeitig unten an.

Mehr dazu in der aktuellen ft:pedia: https://ftcommunity.de/ftpedia_ausgaben/ftpedia-2016-1.pdf

Grüße, David

Davids Annahme teile ich. Unter der Vorraussetzung daß die Rädchen bei den Wägelchen gleich sind (Durchmesser, Masse). Ansonsten ändert sich das wegen des Rotationsträgheitsmoments. Der Wagen mit den größeren Rädern dürfte dann im Vorteil sein wenn beide gleich schwer sind.

Es gibt vermutlich am Start beim Anlaufen nichtlineare Effekte durch die Rollreibung an den Achsen und den Rädern. Da sehe ich auch Vorteile für den schwereren Wagen.

Da die Reibungskräfte der beiden Wagen annähernd gleich sind und sie beide gleichzeitig durch ein herabfallendes Gewicht gestartet werden und dann noch so gut wie die gleiche Strecke bis zum Klangstab zurücklegen, kommen sie auch nahezu zeitgleich unten an. Bei diesen erfüllten Bedingungen ertönen die beiden Klangstäbe im Gleichklang.

Grüße, Ralf Geerken