Drehplatte

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Stelle die Räder hochkant auf die drehende Scheibe oder lasse sie von der Seite darauf rollen!

WORUM GEHT ES?
Jeder kennt das Phänomen, bei einer Kurvenfahrt im Auto nach außen gedrückt zu werden. Diesen rollenden Scheiben ergeht es auf der Drehplatte offensichtlich anders: Sie werden nicht nach außen fortgeschleudert, sondern bewegen sich auf der Platte stabil rollend im Kreis.

WESHALB IST DAS SO?
Stellt oder legt man die Scheiben auf die sich drehende Platte, rutschen sie schnell von ihr herunter. Nimmt man aber eine Scheibe locker zwischen zwei Finger, lässt sie auf der Drehplatte so lange drehen, bis sie ihre Endgeschwindigkeit erreicht hat und lässt sie dann los, wird die Scheibe stabil auf der Drehplatte rollen. Die dabei hervorgerufene Drehung der Scheibe um sich selbst und um den Mittelpunkt der Drehplatte verursacht verschiedene Drehimpulse und Kräfte, die auf die Scheibe wirken.

Erstens entsteht ein Drehimpuls durch die Rotation der Scheibe um ihren Mittelpunkt. Dieser wird auch Eigendrehimpuls genannt. Zweitens besitzt die Scheibe einen weiteren Drehimpuls, der durch die kreisende Bewegung der Scheibe um den Mittelpunkt der Drehplatte entsteht, welcher auch Bahndrehimpuls genannt wird. Drittens wirkt eine Kraft auf die Scheibe, die zum Mittelpunkt der Drehplatte gerichtet ist. Diese Kraft heißt Zentripetalkraft und wird von der Drehplatte ausgeübt. Sie hält die Scheiben bei ihren Kreisbewegungen um den Mittelpunkt der Platte auf ihrer Bahn.

Für den Eigendrehimpuls gilt das Gesetz über die Erhaltung des Drehimpulses. Es beschreibt die Ursache für die stabile aufrechte Stellung der Scheiben und besagt, dass der aufgenommene Eigendrehimpuls der Scheiben erhalten bleibt, solange man von außen keinen Einfluss auf sie nimmt. Das bedeutet, dass die Scheiben nicht umfallen können, weil der Eigendrehimpuls dann nicht erhalten bliebe.

Allerdings sind die exakten Bewegungsabläufe der einzelnen Scheiben über einen längeren Zeitraum nicht vorherzusagen. Hier zeigt sich ähnlich wie beim Rott´schen Pendel ein chaotisches Verhalten. Das heißt, dass die Bewegungen der Scheiben von vielen Faktoren abhängen, die sich zu jeder Zeit ändern und jedes Mal einen ganz individuellen Bewegungsablauf verursachen. Einzig sicher ist, dass die Drehplatte irgendwann stoppt. In diesem Moment hört die Zentripetalkraft auf zu wirken, was zur Folge hat, dass die Scheiben von der Drehplatte herunterrollen.