Eine Garnrolle
und andere Mobilien
A yarn roll
and other movable
English translations by Jeffrey Ellis

Die folgsame Garnrolle

In welche Richtung wird die Rolle rollen, wenn man derart vorsichtig am Faden zieht, dass sie eine Chance zum Rollen hat? Wird sie
  • heranrollen
  • wegrollen
  • heranrutschen?
Die verblüffende Antwort ist: alle drei Möglichkeiten kommen in Frage, je nach Zugrichtung des Fadens. Zieht man fast parallel zur Unterlage, rollt sich der Faden auf, zieht man relativ steil zu Unterlage, rollt er sich ab, und dazwischen kann die Garnrolle nur rutschen.

Die Lage der momentanen Drehachse beim Abrollen ist nicht die Achse der Garnrolle, sondern geht durch den Auflagepunkt Rolle-Tisch. Je nach Zugrichtung gibt es eine Richtungsänderung des Drehmomentes. Zeigt die Verlängerung des Fadens vor diesen Punkt, rollt die Rolle weg, zeigt sie auf diesen Punkt, rutscht sie, zeigt sie dahinter, rollt sich der Faden auf und die Rolle rollt heran.
The obedient yarn roll

Which direction will the toy roll if one pulls so carefully at the thread?
  • Forwards?
  • Backwards?
  • Will it stand still?
The answer is: all three possibilities may occur, according to the angle of the thread. One pulls almost parallel to the spool, the spool coils itself. If one pulls relatively steeply to the toy, the spool will uncoil and move forwards, and in between the yarn roll can only "skid".

The explanation of the trick is that by changing the angle of the string, we change the direction of the torque.

1868 Kommerell Ein neues physikalisches Experiment Annalen der Physik und Chemie 209 (2-133) 510 511 512
1868 Mohr Kommerell's neues physikalisches Experiment Annalen der Physik und Chemie 210 (2-134) 312 313 314

Die eilende Garnrolle

Zuerst rollt sie recht gemächlich auf ihrer Achse die Rampe herunter, und wenn sie auf dem Tisch angekommen ist, saust sie mit Tempo davon. Das funktioniert umso besser, je schwerer und größer die "Räder" sind und je kleiner und leichter die Achse ist.
The hurrying yarn roll

First it rolls quite leisurely on its axis the ramp down, and if it arrived on the table, it will speed up. It works better if heavier and larger "wheels" are used, and the smaller the axis is.

Die Garnrollen-Schnecke

Mit einer hölzernen Garnrolle kann ein einfaches "Automobil" konstruiert werden. Ein Haushaltsgummiring, durch die Bohrung in der Mitte der Holzspule gezogen, ist das Antriebselement des Gummimotors. Der Gummiring wird zwischen einem langen Ausleger, welcher sich am Boden abstützt, und einem kurzen Holzsplint auf der Gegenseite verdrillt. Zwischen dem Ausleger und der Rolle ist eine Scheibe von einer Wachskerze eingefügt.

Die Schnecke wird an ihrem seitlichen Ausleger wie ein Uhrwerkspielzeug aufgezogen. Danach kriecht sie einige Meter weit. Sie ist minutenlang unterwegs.
PdM28Schnecke.gif
Ohne besondere Vorkehrungen würde der verdrillte Gummi nach dem Loslassen die Garnrolle so stark beschleunigen, dass diese auf der Unterlage durchdreht und nach einer kurzen Strecke stehen bleibt. Um die Ablaufgeschwindigkeit des Gummimotors über eine möglichst lange Zeit möglichst gleich zu halten, dient eine Scheibe von einer Wachskerze. Sie zeigt die Wirkung einer Scheibenbremse. Das Reibungsmoment der Scheibenbremse wächst mit der Geschwindigkeit. Antriebsmoment und Reibungsmoment kommen deshalb nach kurzer Anlaufzeit ins Gleichgewicht.
Bauanleitung / Instruction Link
http://users.bigpond.net.au/mechtoys/tank.html

Die beiden äußeren Platten sind mit einem Scharnier verbunden. Drückt man darauf, so läuft der Keil nicht nach innen, sondern nach außen! Both external boards are connected with a hinge. When the boards are pressed together, the wedge does not slip inside, but rather outward!

Wackeltiere
Pendler
Walker,
Walking Toy
Stellt man ein Wackeltier auf einen Tisch und lässt das Gewicht an der Schnur über die Tischkante hängen, läuft ein Wackeltier wackelnd los. Manchmal muss man es leicht anstoßen, bevor es sich in Bewegung setzt. Vor dem Tischrand kommt es zum Stehen.

Ein Wackeltier ohne Gewicht braucht eine schiefe Ebene zum runterwackeln.
One places a Walking Toy on a table with the weighted string hanging over the table edge. Before the table edge, the toy comes to a stop. Without a weight, this toy will walk down a sloping plain.
Die Reibung zwischen Wackeltier/Tisch muss genügend groß sein, sonst rutscht es.

Die seitliche Wackelfrequenz des Körpers muss genauso groß sein wie die seiner frei pendelnden Füße.

Zum Stehen kommt es, wenn die horizontale Kraftkomponente des Fadens an der Tischkante zu klein wird.
The friction between walker toy and the table must be sufficient large, to prevent it from sliding.

They toy stops at the end of the table because the horizontal power component of the thread becomes entirely verticle at the table edge.

Pickende Hühner

Die Hühner, die beim Pendeln der Kugel wild picken

Drückt man auf den Sockelboden, fällt die Figur zusammen, um sich dann beim Loslassen wieder aufzurichten.

Kleine Tierchen laufen munter von einem Handrücken auf den anderen.

Ein unsichtbarer Faden am Tierchen und am Hemdknopf sorgen für diese optische Illusion. Selbst wenn man das Geheimnis weiß, ist der Anblick immer wieder überraschend.

Zurück zu "Mechanisches" Letzte Änderung 12.5.2005