Ingo Knopf/scienceRELATIONS
Es rutscht immer nur der Finger an dem die Reibung gerade kleiner ist.
Durchführung
Halte einen Besen mit ausgestreckten Armen waagerecht vor dir. Der Stiel sollte auf deinen Zeigefingern aufliegen. Halte die Arme möglichst weit auseinander. Schließe deine Augen und bewege deine beiden Arme langsam aufeinander zu. Mal rutscht der Besenstiel über den linken Zeigefinger, mal über den rechten. Wenn sich deine beiden Hände treffen, fällt der Besenstiel erstaunlicherweise nicht runter, sondern bleibt gut ausbalanciert auf deinen Fingern liegen!
Prinzip
Bei diesem Versuch verlässt du dich auf einfache Physik. Es rutscht immer nur ein Finger auf einmal unter dem Besenstiel durch, nämlich der, an dem die Reibung gerade kleiner ist.
Am Anfang fängt der Finger an zu rutschen, der weiter vom Schwerpunkt entfernt ist. Denn von den beiden Fingern trägt er den kleineren Gewichtsanteil. Je näher der rutschende Finger dem Schwerpunkt des Besens kommt, umso größer wird aber der Gewichtsanteil, den er tragen muss. Die Reibung zwischen Besenstiel und rutschendem Finger nimmt zu, beim ruhenden Finger nimmt gleichzeitig der Gewichtsanteil und damit auch die Reibung ab. Sobald die Reibung am ruhenden Finger kleiner ist als beim rutschenden, tauschen sie die Rollen. Die beiden Finger rutschen abwechselnd aufeinander zu, bis sich beide unter dem Schwerpunkt des Besens treffen. Dort ist der Besen dann im Gleichgewicht.
Das Wechselspiel zwischen ruhendem und rutschendem Finger ist nur möglich, weil es einen Unterschied zwischen der Haft- und der Gleitreibung gibt. Das kennt man vom Verrücken schwerer Möbel. Man muss erst viel Kraft aufwenden, um zum Beispiel ein schweres Sofa in Bewegung zu bringen. Wenn es aber erst mal ins Rutschen gekommen ist, braucht man weniger Kraft, um es über den Boden zu schieben. Denn bei gleicher Gewichtskraft ist die Gleitreibung immer kleiner als die Haftreibung.
Genau so ist es auch an den Fingern im Besenexperiment: Wenn der ruhende Finger ins Gleiten kommt, sinkt schlagartig die Reibungskraft zwischen Besenstiel und Finger. Am anderen Finger ist es genau umgekehrt: Da er nicht mehr rutscht, haftet er stärker am Besenstiel. Erst wenn die Gleitreibung am rutschenden Finger größer ist als die Haftreibung am ruhenden Finger, wechseln sich beide Finger wieder ab.
Gefahrenhinweis
Dieser Versuch ist ungefährlich.
Tipps
Der Versuch funktioniert am besten, wenn man sich keine Gedanken darüber macht, ob sich die beiden Hände wirklich am Schwerpunkt des Besens treffen werden oder nicht. Bewege die Hände einfach gleichmäßig aufeinander zu. Vielen fällt das erstaunlicherweise etwas schwer, aber mit ein bisschen Übung gelingt es jedem. Du musst die Augen dabei nicht schließen, das ist nur für den Effekt!
Du kannst den Versuch zum Beispiel so vorführen, in dem du jemanden bittest, den Besen wie beschrieben vor sich zu halten. Dann bittest du die Versuchsperson, die Augen zu schließen und legst ihr wie ein Magier eine Hand auf die Schulter und behauptest, du würdest jetzt magische Kräfte übertragen. Dann gibst du die Anweisung, die Arme langsam aufeinander zu zu bewegen. Deiner Phantasie in der Ausschmückung der Vorführung sind keine Grenzen gesetzt!
Du kannst am Ende des Versuchs eine knifflige Frage stellen: Wenn man den Besen an seinem Schwerpunkt zersägen würde, also dort, wo sich die beiden Hände getroffen haben, sind die beiden Stücke dann gleich schwer? Die meisten Menschen glauben, dass beide Stücke gleich schwer sein müssten. Aber die richtige Antwort ist nein. Die kürzere Seite mit dem Besenkopf ist schwerer. Das ist wie auf einer Wippe wenn ein Erwachsener mit einem kleinen Kind wippen möchte: Da muss sich die schwerere Person näher zum Mittelpunkt setzen, wenn sie ins Gleichgewicht mit der leichteren kommen will.
Alltag
Reibungskräfte spielen in unserem Alltag eine große Rolle. Das merkt man zum Beispiel bei Glatteis: Die Reibung zwischen unseren Schuhsolen und dem Boden ist dann so klein, dass wir uns kaum noch aufrecht halten können. In einer Welt ohne Reibung würden Nägel nicht in der Wand halten, man könnte Gegenstände kaum festhalten, weil sie aus den Händen glitschen würden und Autos kämen nur den Berg runter aber ohne Schwung nicht mehr rauf...
Autor: Ingo Knopf/scienceRELATIONS
Video: Ingo Knopf
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