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Schwingungen und Wellen |
1. Inbetriebnahme und Vorführung
Drücken Sie den Stab an seiner dünnsten Stelle von der Seite her in das Mittelloch des Propellers. Damit ist VIBRA-PROP vorführbereit.
| Halten Sie VBRA-PROP mit dem linken Daumen und Zeigefinger am Ende des Stabes. Mit einem Fingernagel reiben Sie nun leicht über die geriffelten Einkerbungen hin und her. Der Propeller beginnt zu rotieren. Falls er nicht gleich losläuft, drehen Sie den Stab etwa um seine Längsachse und versuchen es wieder.
Durch weiteres Drehen des Stabes oder durch Reiben an einer anderen Stelle des Stabes kann man erreichen, den Propeller nach Wunsch vorwärts oder rückwärts rotieren zu lassen. Es bedarf gar nicht viel Übung, VIBRA-PROP vor einem hellen und flimmernden Fernseh bzw. Computerbildschirm rotieren zu lassen. Es ergibt sich ein stehendes Bild, wenn die Drehzahl von VIBRA-PROP ein ganzzahliges Vielfaches der Bildwiederholfrequenz ist. |
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2. Erklärung
Dieses Spielzeug existiert schon lange in Holz und Plastik unter den Namen Huj-Huj-Rad oder Propeller. In der hier vorliegenden Ausführung ist es besonders handlich und leicht vorzuführen.
Durch das Reiben auf der gekerbten Oberfläche des Stabes werden Schwingungen erzeugt, die sich als Transversalwellen im Stab ausbreiten. Durch das immer etwas unsymmetrische Halten des Stabes mit der Hand und durch den elliptischen Querschnitt des Stabes wird die Transversalwelle in zwei Komponenten aufgeteilt, die sich mit verschiedener Geschwindigkeit fortpflanzen und das Ende des Stabes zeitlich versetzt erreichen. Das Ende des Stabes, an dem der Propeller sitzt, führt deshalb im Normalfall keine lineare Schwingung, sondern eine elliptische Bewegung aus. Diese Bewegung nimmt den locker auf dem Achsende sitzenden Propeller mit und lässt ihn rotieren.
Aus dieser Erklärung wird auch ersichtlich, dass durch Reiben an einer anderen Stelle des Stabes die Anfangs- und Fortpflanzungsbedingungen der Querwellen im Stab so variiert werden können, dass verschiedene Drehrichtungen des Propellers zustand kommen können.
Literatur
H. J. Schlichting/U. Backhaus: Physikalische Entzauberung eines geheimnisvollen Spielzeugs, Naturwissenschaften im Unterricht- Physik/ Chemie 35 (1987), Seite 393-394
Stark Verlag
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