Die Welt physikalisch gesehen
Kreisel
Wie kümmerlich, auf einem Kreisel zu sitzen!
Heute jährt sich der Geburtstag von Paul Valéry (1871 – 1945) zum 150. Mal. Valéry ist vor allem als Lyriker bekannt. Ich schätze ihn darüber hinaus als äußerst scharfsinnigen Denker und Essayisten, der auch noch so sicher geglaubte Dinge analysiert, hinterfragt, präzisiert und das in einer oft ausdruckstarken Weise. Insbesondere in seinen Cahiers findet man eine Fülle von tiefen Gedanken wie beispielsweise den folgenden:
Der Nachweis der Erdrotation ist ein schwerwiegendes Ereignis der Geschichte. Dreht sie sich denn, so wissen meine Sinne nicht von dieser Geschwindigkeit und tun sie nur indirekt kund. Ich glaubte etwas zu wissen. Wenn mir eine derart gewichtige Tatsache unbekannt bleiben konnte, wenn es so vieler Jahrhunderte und Umwege bedurfte, um sie zu entdecken, wie mancher Verdacht muß da nicht auf das fallen, dessen ich mich sicher wähnte!
Wie kümmerlich, auf einem Kreisel zu sitzen!
Das wissenschaftliche Befremden beginnt und wird nicht mehr aufhören. Es treibt die Religionen und Legenden davon und zieht sie wieder herbei. Christus hätte ein solch albernes, solch ungeheures Wunder nicht auszusprechen, die Heilige Schrift nicht zu schreiben gewagt.
Die Menschheit verhält sich nicht wie eine Gruppe, die sich auf einem Kinderkreisel sitzen weiß.
Paul Valéry. Cahiers 2. Frankfurt 1988, S.95
Vermeintliche Richtungsumkehr beim Kreisel
Wenn man einen rotierenden Kreisel des im Foto abgebildeten Typs bis zum bitteren Ende beobachtet, wird man eine auf den ersten Blick merkwürdige Beobachtung machen können. Kurz vor dem Ende der Drehung neigt sich die Kreiselebene so weit, dass der Rand der Kreiselscheibe den Boden berührt. Infolge der dabei auftretenden Gleitreibung wird der Kreisel so stark gebremst, dass er schließlich auf dem Rand der Kreiselebene noch einige Male abrollt bis er vollends zur Ruhe kommt. Bei diesem Übergang scheint eine Richtungsumkehr einzutreten. Die Rollbewegung scheint in umgekehrter Richtung zu erfolgen wie die ursprüngliche Drehung des aufrechten Kreisels. Weiterlesen
Magnetkugeln küssen anders
Wenn man sechs gleich große Kugeln, um eine siebte gruppiert, so wird diese von jeder der anderen Kugeln in einem Punkt berührt. Diese minimale Einheit einer hexagonal dichtesten Kugelpackung in der Ebene hat – mathematisch und zugleich poetisch ausgedrückt – die Kusszahl 6 (oberes Foto). Versucht man die Konstellation mit Magnetkugeln nachzustellen, so gelingt es zwar auch, aber weniger freiwillig, als man vielleicht erwarten würde. Weiterlesen
Physik des Karussellkreisels – Doppeltes Drehspiel
Christian Ucke, Hans Joachim Schlichting. Physik in unser Zeit 51/3 (2020). S. 138-140
Kreisel müssen nicht unbedingt mit der Spitze auf einer festen Unterlage rotieren. Im hier vorgestellten Spielzeug bringen zwei hängende Kreisel durch eine raffinierte Reibungskopplung eine drehbar gelagerte Stange in Rotation, indem diese Drehimpuls von den Kreiseln übernimmt.
Der in der Abbildung 1 gezeigte Karussellkreisel besteht aus einem Ständer mit einer konkaven Einbuchtung oben, einer Haltestange sowie zwei daran angehängten Kreiseln. Die klassischen, per Hand anzudrehenden Holzkreisel enthalten in der Achse einen dünnen, zylindrischen Magneten, dessen ebene Stirnfläche mit dem Kreiselstiel oben abschließt. Die Haltestange hat mittig einen kurzen Stift mit einer kleinen Stahlkugel von ungefähr 2 mm Durchmesser am Ende, der in der konkaven Einbuchtung frei drehbar lagert. Weiterlesen
Zur konstruktiven Rolle des Fallens
Als ich in einer Dünenlandschaft Sandrippel fotografierte, fiel mir eine runde Objektivschutzkappe aus der Hand und machte sich rollend davon (zum Vergrößern auf Bild klicken). Angetrieben durch den über die Dünen streichenden Wind rollte sie über den welligen Untergrund der Sandrippel und hinterließ eine interessante Spur. Vor die blitzschnell zu entscheidende Alternative gestellt, die Spur zu fotografieren und möglicherweise der Kappe verlustig zu gehen oder die Verfolgung sofort zu starten, entschied ich mich für ersteres. Weiterlesen
Was bleibt vom Fidget-Kreisel?
Der Hype mit dem Fidgetkreisel ist weitgehend vorbei. Man wischt sich die Augen und fragt: War das alles? Oder etwas konstruktiver: Was bleibt? Eines bleibt auf jeden Fall; das ist die Idee, einen Kreisel mit einem Kugellager zu versehen. Weiterlesen
Physik mit dem Fingerkreisel Fidget
Ucke, Christian; Schlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 48/6 (2017) S. 293 – 295
Der kürzlich in Mode gekommene Fingerkreisel Fidget erlaubt ein selten unmittelbares Erfühlen von Kreiselkräften. Darüber hinaus lassen sich einige Experimente zur Kreiselphysik machen. Weiterlesen
Steine: Hüpf, Steinchen, hüpf!
Schlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft 4 (2016), S. 46 – 47
Treffen flache Kiesel unter kleinem Winkel auf eine Wasseroberfläche, wirkt diese wie eine Sprungschanze. Das kann sich einige Male wiederholen. Weiterlesen
Das unermüdliche Maxwell-Rad
Ucke, Christian; Schlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 46/1 (2015) 40 – 43
Sisyphus musste bekanntlich einen Stein mühsam bergauf bewegen, der dann immer wieder hinunter rollte. Das bekannte Maxwellsche Rad bereitet vielen Physikstudenten in intellektueller Hinsicht ähnliche Mühe. Es gibt jedoch kreative und unterhaltsame Variationen dieses Klassikers.
(ein Video Maxwellrad sowie ein weiterführender Text zur quantitativen Analyse finden sich auf http://www.phiuz.de Special Features/Zusatzmaterial zu den Heften).
PDF kann beim Autor angefordert werden (schlichting@uni-muenster.de)
Streng geheim – Der ewige Kreisel
Ucke, Christian; Schlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 45/6 (2014) 284 – 287
Es wäre schön, wenn ein einmal angedrehter Kreisel nie mehr aufhören würde sich zu drehen. Solche „ewigen Kreisel“ gibt es tatsächlich. Sie verfügen über eine externe Energiezufuhr oder eingebaute Energiequelle, die eine Laufzeit von mehreren Stunden oder Tagen erlaubt. Ewig laufen sie natürlich nicht.
PDF: Streng geheim – Der eweige Kreisel (Einreichversion)
Manchmal hilft nur Trägheit
Schlichting, H. Joachim, Ucke, Christian: In: Physik in unerer Zeit 44/5 (2013), S. 240-242
Was auf den ersten Blick wie ein simples Geduldsspiel erscheint, ist in Wirklichkeit ein raffiniertes physikalisches Spielzeug: die Kugelwippe. Was mit Geduld nur sehr schwer zu erreichen ist, gelingt mit einem physikalischen Trick.
PDF: Kann beim Autor angefordert werden.
Zylinder und Kugelkreisel
Ucke, Christian; Schlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 40/1 (2009) 52 – 54.
Mit einfachen Mitteln lassen sich ungewöhnliche Kreisel aus Plastikzylindern, Holzkugeln und magnetischen Kugeln herstellen, die in unerwartete Bewegungen versetzt werden können. Etwas aufwendigere Versionen zeigen darüber hinaus interessante optische Erscheinungen.
Hands-on physics with paper clips
Ucke, Christian; Schlichting, H. Joachim. Englische Version eines Artikels in: Physik in unserer Zeit 36, 33-35 (2005). 
Paper clips are omnipresent. Amazing hands-on physics experiments can be done with them. Paper clips are obtainable practically everywhere and can be handled easily.
Die kreiselnde Büroklammer
Ucke, Christian; Schlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 36/1, 33-35 (2005). 
Büroklammern sind allgegenwärtig. Sie taugen aber nicht nur dazu, Ordnung im Papierstapel zu schaffen, sondern lassen sich auch für verblüffende physikalische Experimente einsetzen. So geben sie einfache Kreisel ab und veranschaulichen die Formen von Ketten und Hängebrücken.
PDF: kann beim Autor angefordert werden (schlichting@uni-muenster.de)
Faszinierendes Dynabee
Schlichting, H. Joachim; Ucke, Christian. In: Physik in unserer Zeit 33/5, 230-231 (2002).
Ein kleiner Kreisel, der in einem kugelförmigen Plastikgehäuse rotiert, kann in der Hand durch eine geschickte Taumelbewegung des Gehäuses auf sehr hohe Drehzahlen beschleunigt werden. Das macht das eigentlich zum Training der Arm- und Handgelenkmuskeln entwickelte Gerät auch für Physiker interessant.
PDF: kann beim Autor angefordert werden (schlichting@uni-muenster.de)
Warum „schwirrt“ die Scheibe? Physikalische Aspekte eines interessanten Spielzeugs
Schlichting, H. Joachim. Physik in der Schule 31/5, 179, (1993).
Manche Spielzeuge sind Alltagsgegenstände, die einer Spielidee entsprechend benutzt werden. Man denke etwa an Dosendeckel oder andere Scheiben, mit denen schon wie mit einem Frisbee gespielt wurde, als es Frisbees noch gar nicht gab. Der Frisbee ist ein gutes Beispiel dafür, dass kommerzielle Spielzeuge häufig nur eine verbesserte Version längs bekannter Alltagsspielzeuge darstellen.
PDF: Warum „schwirrt“ die Scheibe? Physikalische Aspekte eines interessanten Spielzeugs
Kreiselphänomene
Schlichting, H. Joachim. In: Praxis der Naturwissenschaft- Physik 41/2, 11 (1992).
Es wird ein altbekanntes Spielzeug erinnert, das nicht nur in spielerischer sondern auch in physikalischer Hinsicht auf vielfältige Weise interessant ist: an den Kreisel. Dabei geht es zum einen um eine Beschreibung der wichtigsten Phänomene, die vom Kreisel hervorgebracht werden, sowie um eine elementare Darstellung der diesen Phänomenen zugrundeliegenden physikalischen Prinzipien. Zum anderen soll ein Überblick über die verschiedenen Aspekte gegeben werden, die den Kreisel für den Physikunterricht interessant machen. Durch ausführliche Literaturhinweise erhält der Leser die Möglichkeit zu einer Vertiefung des einen oder anderen Aspektes.
Allerlei Reiberei – Freihandexperimente mit Magnetkreisel
Schlichting, H. Joachim. In: Praxis der Naturwissenschaften- Physik 41/2, 9 (1992).
Magnetkreisel sind Kreisel, deren Achse magnetisch ist. Entweder ist die Kreiselachse selbst ein dünner Stabmagnet, oder die Kreiselscheibe besteht aus einem Ringmagneten, (seine Pole liegen auf der Symmetrieachse), durch dessen Loch ein Eisenstab als Achse gesteckt wird . Ein solcher Kreisel vermag überraschende Phänomene hervorzubringen, wenn man ihn mit Eisengegenständen wechselwirken läßt.
PDF: Allerlei Reiberei – Freihandexperimente mit Magnetkreisel
Zur Gleichgewichtsproblematik beim Fahrradfahren
Schlichting, H. Joachim. In: technic-didact 9/4, 257 (1984).
Die physikalische Beschreibung eines fahrenden Zweirads hat Mathematiker und Physiker immer wieder herausgefordert. WHIPPLE /10/ und Mc GAW /7/ dürften die ersten gewesen sein, die eine Theorie des Fahrradfahrens vorgelegt haben. Später befaßten sich TIMOSHENKO und YOUNG /9/ erneut mit der Problematik. Die Ergebnisse wurden kaum akzeptiert, weil viele vertraute Aspekte des Fahrradfahrens nicht erklärt werden konnten, Allenfalls spezielle, mathematisch leicht zu behandelnde Detailprobleme flossen in einige Lehr- und Fachbücher /8, 3/ ein. In jüngster Zeit hat man sich dieser Problematik sowohl experimentell als auch theoretisch erneut angenommen /6, 4/, vermutlich als eine Folge des Comebacks des Fahrrads…
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