Maxwellsches Rad

Veryyy · Anmeldungsdatum: 14.08.2009 Beiträge: 142

Hallo,
ich habe diesmal eine Frage zum Maxwellschen Rad. Und zwar geht es um den Versuch, bei dem das Maxwellsche Rad über eine Balkenwaage mit einem Gewicht verbunden ist.

Die Versuchsanordnung besteht aus einer Balkenwaage, an deren einer Seite das Rad aufgehängt ist. Die andere Seite enthält Gewichte, so dass die Waage im Gleichgewicht ist, solange sich das Rad nicht bewegt. Damit ein kontrollierter Start möglich ist, hält man das Rad mit einem zusätzlichen Haltefaden, der beim Start durchgebrannt wird. Nach dem Start wird die mit dem Rad belastete Seite der Waage leichter als die andere, und zwar auch dann, wenn das Rad nachdem es den Umkehrpunkt am Fadenende erreicht hat, wieder nach oben rollt. Das Spiel lässt sich einige Male wiederholen, bis die Reibung die Bewegungsenergie aufgezehrt hat.

Nun habe ich verstanden, dass die Seite mit dem Maxwellschen Rad leichter wird, wenn es sich nach unten abrollt. Aber warum wird diese Seite auch leichter wenn es sich nach oben wieder aufrollt?
Meiner Intuition nach, müsste diese Seite doch dann eher schwerer werden, weil sich ja etwas an ihr "hochzieht"

Wenn das Rad sich nach unten bewegt, ist die Scheinkraft ja entgegengesetzt also nach oben. Die Waage wird leichter.

Wenn das Rad eine beschleunigte Bewegung nach oben macht, müsste die Scheinkraft doch wieder entgegengesetzt also nach unten gerichtet sein, oder?

Überall steht aber, dass die Waage beides Mal leichter wird.

Kann mir da jemand helfen?
Gruß
Veryyy

MI · Anmeldungsdatum: 03.11.2004 Beiträge: 828 Wohnort: München

Veryyy · Anmeldungsdatum: 14.08.2009 Beiträge: 142

ok, es kommt hier also nicht auf die Bewegungsrichtung des Rades sondern auf die Beschleunigung an, die es erfährt.

Wenn die Beschleunigung also immer nach unten gerichtet ist, beschleunigt sie das Rad also noch zusätzlich zur Gravitationskraft auf dem Weg nach unten und bremst es auf dem Weg nach oben zusätzlich zur Gravitationskraft ab. Das Rad dreht sich aber dennoch wieder nach oben, aufgrund der Bewegungsenergie, Spannenergie im Umkehrpunkt und der im Rad gespeicherten Rotationsenergie.

Der Umkehrpunkt ist ja ziemlich wichtig hier. Du hast geschrieben, dass nur an diesem Punkt die Beschleunigung nach oben gerichtet ist. Meinst du damit nur den untersten Punkt oder gilt das auch für den den obersten Punkt an dem das Rad ja auch umdreht?

Das mit der Beschleunigung habe ich noch nicht so ganz verstanden. Warum ist die Beschleunigung am Umkehrpunkt nach oben gerichtet und sonst immer nach unten?

erkü · Anmeldungsdatum: 23.03.2008 Beiträge: 1414

MI · Anmeldungsdatum: 03.11.2004 Beiträge: 828 Wohnort: München

Naja, am Umkehrpunkt hast du einfach eine Impulsänderung und damit relativ große Kräfte (was man auch an der Balkenwaage sieht). Für die Frage der Gewichte bei der Auf- und Abwärtsbewegung ist das aber irrelevant.

Gruß
MI