Warum rollen Magnetkugeln in Kurven und nicht gerade aus?

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7 Antworten

Das Rotationsträgheitsmoment der magnetischen Kugel ist nicht in allen drei Raumrichtungen gleich.

Rotiert die Kugel um die gleiche Achse wie ihre magnetische Nord Süd Ausrichtung, entsteht durch die Rotation kein veränderliches magnetisches Feld. Das Rotationsträgheitsmoment ist minimal.

Rotiert die Kugel aber um eine andere Achse als ihre magnetische Nord Süd Ausrichtung, entsteht durch die Rotation zusätzlich ein sich periodisch veränderndes magnetisches Feld und das induziert im Raum sofort ein elektrisches Feld. Das Rotationsträgheitsmoment ist um einen kleinen Tacken größer als im ersten Fall.

Wohlgemerkt: Es geht nicht darum, daß dieses elektromagnete Feld Energie aus der Bewegungsenergie abtransportiert (so wie bei einem Pulsar). Der Effekt ist viel zu klein und würde für sich alleine nur für eine Abbremsung zusätzlich zur mechanischen Reibung sorgen - aber nicht zu einer Richtungsänderung.

Die Richtungsänderung kommt nur zustande, weil die mechanische Reibung die Kugel beim Rollen verzögert. Gäbe es keine Reibung, würde die Kugel völlig unabhängig von der Lage der Rotationsachse zur magnetischen Ausrichtung immer weiter geradeaus rollen.

Hallo - liebe Uta: Sollten irgendwelche elektrische Leiter in der Nähe sein, kommt es auch zur Induktion von Strömen darin. Die bewirken rein theoretisch wirklich eine Energieentnahme aus dem elektromagnetischen Feld. Das würde die Rotation der Kugel zusätzlich verzögern (Ha! - doch wieder Pulsar ;-) aber nicht zu einer Richtungsänderung der Kugeltranslation führen.

moenli 07.02.2015, 21:46

Vielen Dank, schön beschrieben hast du das. Also ist sie womöglich doch rund?

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Roderic 07.02.2015, 21:48
@moenli

Ist anzunehmen.

Nicht mehr und nicht weniger rund als eine gewöhnliche Murmel aus Stahl oder Glas.

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Roderic 07.02.2015, 21:53
@Roderic

Vielleicht nicht ganz so exakt rund wie eine Stahlmurmel. Kugeln aus Stahl werden beim Herstellen kalt gerollt. Magnete werden als Pulver in Formen gepresst und dann gesintert.

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Roderic 07.02.2015, 21:59
@Roderic

Eine schöne Frage übrigens - mehr davon ;-)

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moenli,

also physikalische Effekte, die vom Erdmagnetfeld oder so kommen, kann man hier komplett ausschließen. Also nicht gleich mit der Wünschelrute durch's Haus laufen...

;-)

Solche Magnete sind sehr stark, da können verschiedene Effekte eine Rolle spielen. Ich zähle einmal ein paar auf, angefangen bei den ganz profanen, bis hin zu den komplizierteren:

  • minimalste Unebenheiten der Kugel

  • unebener Boden

  • Fußbodenheizung mit Leitungen

  • andere Metalle im Boden: Stromleitungen, Nägel im Parkett...

  • Und jetzt der einzige Effekt, der mir einfällt, der unabhängig von der Umgebung denkbar wäre: Selbstinduktion in der Art von Wirbelstrombremsen. Der rotierende Magnet erzeugt im Metall über Induktion Ströme. Das könnte zu Ablenkungen der Bewegungsrichtung führen, besonders wenn das Material nicht ganz homogen ist .

Grüße

moenli 06.02.2015, 23:59

Wünschelrute :-)

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Die Magnetkugeln scheinen wohl nicht ganz rund zu sein.

Mit dem Auge sieht man das nicht sehr gut. Der Test, ob etwas richtig rund ist, macht man traditionell so, dass man es einfach rollen lässt; rollt es gerade, ist es rund.

https://www.magnet-shop.net/neodym-magnete/kugelmagnete/magnetkugel-kugelmagnet-50-mm-gold-n40-haelt-400-g::494.html

Das wäre ein beispiel für eine Magnetkugel. Auf den Durchmesser ist eine Toleranz von 0.1mm angegeben, bei einem Durchmeser von 5mm. Das wird dann schon stark eiern, wenn es Abweichungen gibt.

Für Kugellager ist es sehr wichtig, dass sie rund sind, daher rollen die auch besser.

moenli 06.02.2015, 21:43

als Grafikerin habe ich gute Augen und sie scheinen wirklich Rund zu sein. Bei diesem Verhalten müssten sie schon sehr elliptisch, eiförmig, oder oval sein. Ein Ei rollt "stabiler" als diese Kugeln..

Danke für eure Einschätzungen :-)

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Die Kugeln haben ganz sicher eine ungleichmäßige Massenverteilung. Daher rollen sie nicht geradeaus, sondern "eiern".

moenli 06.02.2015, 21:10

Das ist mir jetzt grad bisschen unheimlich, wie ist das möglich.. übrigens, ein Kugellager in etwa der selben Grösse bewegt sich ganz normal gerade aus.

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moenli 06.02.2015, 21:34
@moenli

Das sich ein Magnet nach den Magnetpolen der Erde ausrichtet ist mir bekannt, aber der Boden scheint mir doch ein zu grosser Widerstand zu sein um die Kugel gleich deswegen eiern zu lassen.. oder?

Das mit der Dichte macht Sinn, aber sie fühlen sich zu schwer an um innen einen "unzentrierten Hohlraum" zu haben. Aber ja, so muss es sein.

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Entweder ist etwas magnetisches im Boden oder die Kugeln sind vom der Dichte her nicht symetrisch. Wenn der Schwerpunkt nicht der Mittelpunkt der Kugel ist, eiert die Kugel. Oder ist das keine Kugel?

moenli 06.02.2015, 20:58

das etwas im Boden ist ist nicht möglich es ist ein Holzboden mit einem glatten Parkett drüber. Im Keller verhalten sie sich gleich. Da gibts ein Betonboden.

Die Kugeln sind ganz rund, sofern meine Augen das beurteilen können.. Es sind ganz normale Neodymmagnetkugeln.

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Wie sind denn die Kugeln aufgebaut? Ist das eine "Plastikhülle" und innen der Magnet? Wenn ja, kann der Magnet innen "hin- und her- wackeln?"

moenli 06.02.2015, 21:01

nein, da gibts nichts rundherum

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Wahrscheinlich ist der eigentliche Magnet von einer kugelförmigen Plastikhülle mit viel

kleinerer Dichte umgeben. Durch diese Inhomogenität "eiert" die Kugel beim Rollen.

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