Kupfer oder Aluminium?

Wir lassen beide Kugeln zugleich eine schräge Ebene herunterrollen. Die schnellere Kugel ist die aus Aluminium.

 

Kupfer hat eine höhere Dichte als Aluminium. Deshalb ist die Kupferkugel dünnwandiger als die aus Aluminium. Beide Kugeln sind zwar gleich schwer, doch sie unterscheiden sich in der Masseverteilung.

Bei der Kupferkugel ist das Metall im Schnitt weiter weg vom Kugelmittelpunkt entfernt als bei der Kugel aus Aluminium. Deshalb ist das Trägheitsmoment der Kupferkugel auch größer. Man muss mehr Arbeit aufwenden, die Kupferkugel in Rotation zu versetzen als bei der Aluminiumkugel – sofern die Rotationsgeschwindigkeit dieselbe ist.

Setzt man beide Kugeln mit identisch großer Arbeit in Bewegung, dreht sich die Aluminiumkugel schneller.

 

Ein anschauliches Beispiel für diesen Effekt kennen Sie von der Pirouette beim Eiskunstlauf. Eine Eiskunstläuferin kann ihre Masse beim Drehen um sich selbst nicht verändern, jedoch die Masseverteilung. Je näher sie Arme und Beine zur Rotationsachse hält, umso schneller dreht sie sich.

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