Wie kann sich die Pyramide drehen? Ist doch eigentlich nicht möglich O.o
Hi meine Eltern haben zu Weihnachten eine Deckenpyramide gekauft. Heute kam ein bekannter zu besuch der einen Dr in Physik hat und meinte dass sie sich gar nicht drehen dürfte. Ich hab mir darüber vorher nie gedanken gemacht. Hier der Link zur Pyramide : http://www.volkskunst-online.de/Pyramiden/Deckenpyramiden/Unger-Deckenpyramide-gross-2-stoeckig-Seiffener-Dorf-m-Engel::20848.html . Die Kerzen drehen sich ja mit dass kann eigentlich nicht funktionieren. Es geht aber. Wie? LG Tobi. Danke schon mal im voraus.
5 Antworten
Da hat der Physiker wohl nicht ganz aufgepasst. Durch den Auftrieb der durch die Kerzen erwärmten Luft werden die Flügel der Pyramide in Bewegung (also Drehbewegung) gebracht. Diese Bewegung ist erst einmal die auffälligste. Allerdings gibt es über die Achsenlager auch eine Übermittlung des Drehimpulses an die restliche Pyramide. Wenn es sich bei den Achslagern um Gleitlager handelt, ist diese Übertragung des Drehimpulses stärker, als beispielsweise bei Kugellagern. Wenn diese Pyramide auf einem Platz stehen würde, würde die Haftreibung zwischen der Oberfläche auf der diese steht, und der Grundfläche der Beine der Pyramide gegenüber diesem Drehimpuls so stark überwiegen, dass sich die Pyramide nicht zu drehen beginnen wird. Hängt diese aber an etwas, dass dem Drehimpuls nicht entgegenwirken kann, so wird sich die Pyramide in Folge der Übertragung des Drehimpulses der Rotationsachse der Pyramide ebenfalls in Bewegung setzen, aber aufgrund ihrer größeren Masse und damit größeren Trägheit wesentlich langsamer als die Rotationsachse mit den Flügeln und Figuren.
Auch wenn man das Bild leider nicht sehen kann: Es kommt nicht drauf an, ob sich die Kerzen drehen oder nicht, sondern, ob die Luft aufsteigt oder nicht. Dazu sind ja die Flügel da: Die warme Luft steigt nach oben und bringt dabei die schrägen Flügel zum Drehen.
Das Bild kann man schon sehen. Leider hat diese Plattform den Link unvollständig erkannt. Wenn man den Link anklickt, dieser sich im neuen Tab oder Fenster öffnet und man zum Link noch den Teil des Links hinzufügt, der nicht als solcher erkannt wurde, gelangt man direkt zur erwähnten Deckenpyramide.
Stimmt, das verletzt die Drehimpulserhaltung.
Aber die Kerzen drehen sich mit - und all das ist so gelagert, dass es seinen Drehimpuls nirgendwohin abführen kann. Das ist, als wolle man sich auf einem Drehstuhl selbst in Rotation versetzen, ohne sich irgendwo abzustossen. Das geht so nicht.
Ich kenne keine Pyramide, in welcher Kugellager verwendet werden und selbst wenn, dann gibt es immer noch eine sehr geringe Drehimpulsübertragung. Bei Gleitlagern, die meistens in diesen Pyramiden verwendet werden, ist die Drehimpulsübertragung wesentlich größer, als bei einem Kugellager. Zwar ist die Masse in der Regel bei dem stativen Teil einer Pyramide wesentlich größer, als beim rotierenden Teil derselben und der direkte Antrieb der Flügel bezieht sich auf den rotierenden Teil. aber langfristig gesehen geht auch genug Drehimpuls auf die Pyramide über, wenn diese nicht einer Wirkung ausgesetzt ist, die dem Drehimpuls im stativen Teil der Pyramide entgegen wirkt (zum Beispiel, indem sie auf einer Oberfläche steht und die Haftreibung dem Drehimpuls entgegen wirkt.
Das ist, als wolle man sich auf einem Drehstuhl selbst in Rotation versetzen, ohne sich irgendwo abzustossen. Das geht so nicht.
Falscher Vergleich. Es findet eine Energiezufuhr an kinetischer Energie statt, welcher durch Auftrieb warmer Luft und die Schrägstellung der Flügel die Achse der Pyramide in Drehung versetzt und somit über die Lager auch den Rest der Pyramide, wenn keine ausreichende Gegenwirkung vorhanden ist.
Dein Vergleich würde dann auf dieses Problem anwendbar sein, wenn Du diesen Vergleich auf die Angleichung der relativen Drehbewegung des Fußes des Drehstuhls und dem entsprechend kugel- oder anders gelagerten Teil gezogen hättest. Dazu braucht es keine Abstoßung. Allein über diese Lager wird derartig der Drehimpuls abgegeben, dass irgendwann der Stuhl von ganz allein aufhört, sich relativ zur Umgebung zu drehen. Bei der Rotationsachse der Pyramide findet jedoch dauerhaft eine Energiezufuhr statt, solange die Kerzen weiter die Raumluft erwärmen und diese so zum Aufsteigen bringen. Dadurch wird, auch wenn sich die Pyramide komplett in Bewegung setzt, die Achse mit den Flügeln und Figuren sich aufgrund ihrer geringeren Masse immer noch schneller bewegen, als die Pyramide.
Die Luft wird zwar verdrängt von der Pyramide und den Kerzen, wenn diese sich dreht, aber erstens gilt dies ebenso für die Flügel und die Figuren der Rotationsachse und doch bewegt diese sich (dennoch ist die Verdrängung der Grund weshalb sich die Rotationsachse zu drehen beginnt, denn die warme aufsteigende Luft verdrängt die Flügel bei ihrem Aufstieg, wodurch durch die Schrägstellung der Flügel diese in Bewegung versetzt werden) und zweitens geht es bei dieser Bewegung nicht um mehrere km/h, wo der Luftwiderstand überhaupt erst interessant wird.
Diese Pyramide hat einen Außendurchmesser von 55 cm, also einen Radius von 27,5 cm. Als Pyramide hat sie von einer Seite betrachtet eine Dreiecksform, daher ergibt sich eine Dreiecksfläche aufgrund ihrer Höhe von 85 cm von 1168,75 cm². Wenn diese irgendwann in 5 Sekunden um ihre eigene Achse dreht, also eine komplette Umdrehung in 5 Sekunden schafft, so würde diese sich mit 0,3456 m/s (1,2441 km/h) an der äußersten Ecke bewegen, was wohl bei den Kerzen wäre. Die angegebene Fläche würde sich darauf beziehen, dass die Pyramide quer zur Rotation geschlossen wäre, aber selbst so, wie diese Fläche berechnet ist, kann man sie als Vergleich verwenden.
Nehmen wir einmal an, Du gehst, an einem windstillen Tag mit 1,2441 km/h unterwegs. Dabei hast Du eine Fläche, die entgegen dem "Wind" wirkt von weit mehr als 1169 cm². Wie stark würde bei dieser Geschwindigkeit sich wohl der Luftwiderstand auf die auswirken (bei völliger Windstille wohlgemerkt). Er wäre in der Tat nicht wahrnehmbar, sondern allenfalls als Relativbewegung messbar. Daher ist er auch für die Rotation der Pyramide weit weniger relevant, als der über die Lager der Pyramide von der Rotationsachse übertragene Drehimpuls.
die hitze von den kerzen steigt nach oben und treibt die blätter an. das ist ganz einfach! :)
Also dass die Flügel sich drehen geht, dass die Pyramide sich dreht und die Flügel stehen geht nicht.
Sehe ich keinen Grund, solange die Flügel sich drehen.