STAUNIKUM: Kugelballett und Drehimpuls
Wie verzaubert tanzende Kugeln
Sobald wir alle Kugeln zum Schwingen bringen, indem wir sie zeitgleich anschubsen, können wir etwas Spannendes beobachten: Die Kugeln tanzen unterschiedlich schnell und bewegen sich dabei in einer gleichmäßigen Wellenbewegung als hätten sie diesen Tanz vorher einstudiert. Doch was genau steckt wirklich hinter diesem Kugelballett? Sind die Massen der Kugeln unterschiedlich? Liegt es an den verschiedenen Farben oder vielleicht an der Größe der Kugeln?
Masse und Größe sind bei allen Kugeln gleich und haben keinen Einfluss auf dieses Phänomen. Auch die verschiedenen Farben spielen keine Rolle. Ausschlaggebend sind jedoch die unterschiedlich langen Fäden, an denen die Kugeln befestigt sind. Je länger der Faden, desto länger braucht eine Kugel für eine Schwingung. So entstehen großartige Muster!
Die Zeit, die eine Kugel für eine Schwingung braucht, also für einmal hin- und herpendeln, nennt man Periodendauer. Diese hängt bei einem Pendel von Länge des Fadens ab, an welchem die Kugel befestigt ist und außerdem von dem Ort, an dem es steht. Doch wie ist das zu verstehen? Bedeutet das etwa, dass die Kugeln unseres Exponats sich anders bewegen würden, wenn wir sie ein paar Meter weiter platzieren würden? Die Antwort ist nein! Die Ortsabhängigkeit hängt mit der Schwerkraft, also die Kraft, mit der ein Gegenstand oder eine Person zu Boden gezogen wird, zusammen. Diese ist auch dafür verantwortlich, dass wir beim Hüpfen wieder auf dem Boden landen und nicht davonschweben. Auf der Erde ist die Schwerkraft überall ähnlich groß. Vergleicht man diese am Nord- und Südpol mit dem Wert am Äquator, kann man den größten Unterschied wahrnehmen. Ein weitaus größerer Unterschied ist aber zwischen zwei Planeten zu erkennen. Auf dem Mond würden unsere Kugeln ganz langsam tanzen, da die Schwerkraft dort viel geringer ist als auf der Erde.