//
Didaktik, Geschichte, Wissenschaftstheorie, Physik im Alltag und Naturphänomene, Strukturbildung, Selbstorganisation & Chaos

Der angekettete Ring oder: Strukturbildende Verhakung

Das Kunststück ist einfach: Eine in sich geschlossene Kette wird mit der einen etwas gespreizten Hand so gehalten, dass die beiden Halbketten locker dicht nebeneinander herunterhängen. Mit der anderen Hand wird von unten ein Ring über die Kette geschoben. Indem die beiden Teile der Kette den Ring berühren, lässt man den Ring fallen und das Unerwartete tritt ein: Der Ring fällt nicht zu Boden, sondern wird von der Kette gefesselt und bleibt am unteren Ende hängen. Man muss den Knoten in der Kette lösen, um den Ring wieder frei zu bekommen. Die mit etwas Übung leicht durchzuführende Aktion steht in keinem Verhältnis zur Unglaublichkeit des Ergebnisses. Wie die nebenstehenden Bilder einer Slow-motion Fotoserie* zeigen, ist hier jedoch keineswegs Zauberei im Spiel sondern knallharte Physik.
Die Aktion gelingt insbesondere bei Anfängern nicht immer. Doch das tut dem Zauber keinen Abbruch, zeigt es doch, dass hier kein undurchschaubarer Mechanismus abläuft, sondern eine gewisse, aber leicht zu erlernende Geschicklichkeit erforderlich ist, um der physikalischen Notwendigkeit zum „Durchbruch“ zu verhelfen.
Wer dieses reizvolle Zauberkunststück durchführen möchte, besorge sich einen Ring und eine von der Größenordnung dazu passende Kette (beides z.B. im Baumarkt zu erhalten).
Der entscheidende Trick besteht darin, dass man beim Fallenlassen des Rings die beiden Finger, die den Ring waagerecht halten, nicht gleichzeitig löst, sondern sich bemüht, einen der Finger zuerst zurückzuziehen. Dadurch wird erreicht, dass der Ring nicht horizontal liegend fällt – wodurch keine Verknüpfung mit der Kette zustande käme – sondern an der Seite, an der er zuerst losgelassen wird kippt. So entgleitet er erst kurz danach dem zweiten Haltefinger und beginnt zu rotieren, wodurch die Kettenschlaufe zur Seite auslenkt und um den Ring „geworfen“ wird: Der so umschlungene Ring kann jetzt nur noch die Schlinge zuziehen. An einem kräftigen Ruck begleitet von einem satten Geräusch spürt man, dass die Fesselung gelungen ist.

Physikalische Erklärung: Durch die Kippbewegung des Rings erfährt dieser ein Drehmoment. Er vollführt eine Drehung, und kollidiert dann mit der beim Fall immer kürzer werdenden Kettenschlaufe. Diese erhält dadurch einen Drehimpuls. Weil durch den weiteren Fall des Rings die in Bewegung gesetzte Kettenschlaufe immer kürzer wird, nimmt ihre Auslenkungs- bzw. Rotationsgeschwindigkeit rapide zu. Denn aufgrund der Drehimpulserhaltung bedeutet eine Abnahme des Radius der Drehung eine Zunahme der Winkelgeschwindigkeit. Das verbleibende Ende der Kettenschlaufe wird dadurch so schnell, dass es von außen über den Ring schlägt und diesen umschlingt. Die Schlinge wird aufgrund der weiteren Verkürzung der Kettenschlaufe zu einem Knoten zusammengezogen und der Fall jäh beendet.


* Fotoserie aus: Michael Vollmer and Klaus-Peter Möllmann. Ring Falling into a Chain: No Magic – Just Physics. The Physics Teacher 49, 335 (2011)

Diskussionen

2 Gedanken zu “Der angekettete Ring oder: Strukturbildende Verhakung

  1. Den Schlussakt, die Knotenbildung, kann ich mir nicht vorstellen.

    Ist die Art des dabei enstehenden Knotens auch eigentlich zufällig?!

    Verfasst von kopfundgestalt | 27. Oktober 2019, 09:00
    • Schade, dass ich es dir nicht vormachen kann. Daher wäre es das Beste, es selbst auszuprobieren und den Vorgang Schritt für Schritt nachzuvollziehen. Der Knoten ist natürlich nicht zufällig. Der Vorgang ist – obwohl er zunächst wie Zauberei aussieht – völlig deterministisch.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 27. Oktober 2019, 09:55

Kommentar verfassen

Trage deine Daten unten ein oder klicke ein Icon um dich einzuloggen:

WordPress.com-Logo

Du kommentierst mit Deinem WordPress.com-Konto. Abmelden /  Ändern )

Twitter-Bild

Du kommentierst mit Deinem Twitter-Konto. Abmelden /  Ändern )

Facebook-Foto

Du kommentierst mit Deinem Facebook-Konto. Abmelden /  Ändern )

Verbinde mit %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Photoarchiv

%d Bloggern gefällt das: