Kugelstoßpendel
Stoßpendel, Mariottesches Kugelstoßpendel
Tick-Tock, Tik-Tok, Newton's Cradle, Newton's Balls, Momentum Balls, Balance Ball, Impact Ball Apparatus, Collision Ball Apparatus, Ball Chain

Lenkt man eine Kugel ein wenig aus und lässt sie los, schlägt sie auf die verbleibende Kugelreihe auf und die Kugel auf der anderen Seite wird weg geschleudert. Die verbleibende Kugelreihe bleibt in Ruhe und der Vorgang wiederholt sich in der anderen Richtung. Lenkt man 2 Kugeln aus, werden die beiden Kugeln der anderen Seite weg geschleudert usw. Es macht den Eindruck, als ob die jeweils gegenüberliegenden Kugeln die Rolle der ursprünglichen übernehmen und die restlichen Kugeln unbeteiligt und ruhig hängenbleiben.
Genauer  
Die ausgelenkte Kugel überträgt ihren Stoßimpuls auf die zweite und kommt dabei zur Ruhe. Von der zweiten Kugel wandert der Impuls zur dritten usw. bis ihn schließlich die letzte erhält. Sie kann ihn nicht an eine andere Kugel weitergeben und wird somit ausgelenkt. Es handelt es sich um elastische Stöße, bei denen der Erhaltungssatz der kinetischen Energie E=(m/2)v2 und des Impulses p=mv gilt. Reibung kann vernachlässigt werden, Drehbewegungen spielen keine Rolle.
Die Massen zweier Körper seien m1 und m2, die Geschwindigkeit von dem Stoß vv1 und vv2 und danach vn1 und vn2. Ist der zweite Körper vorher in Ruhe (vv2=0), schreiben sich die Erhaltungssätze

E = (m1/2) * vv12 = (m1/2) * vn12 + (m2/2) * vn22
p = m1* vv1 = m1* vn1 + m2* vn2

Für zwei Körper gleicher Massen und einem zentralen Stoß, d. h. die Richtungen von vv1 und vn2 sind gleich, folgt mittels allerlei Umformungen m1* vn1 = 0. Die stoßende Kugel kommt zur Ruhe und gibt ihren Impuls an die gestoßene ab.

Wenn zwei sehr schwere Stahlkugeln aufeinander prallen, wird genügend Wärme frei, um in ein dazwischen gehaltenes Blatt Papier ein Loch zu brennen!

Zylinderstoß und Kugelstoß verhalten sich verschieden. Also für ganz Genaue: http://www.lhup.edu/~dsimanek/scenario/cradle.htm

Klacker Balls
Klick-Klack
Newtons's Yo-Yo

Zwei elastische Kugel an zwei Fäden, die in einer Hand gehalten werden, können durch geschickte Bewegungen zum immerwährend pendelnden Stoß gebracht werden.

Besonders starke Bewegungen führen zum Stoß auch über der Hand. Es kann zu einer optischen Täuschung kommen, denn es scheint, als ob die Kugeln sich gegenläufig drehen und dabei durchdringen. Einfacher geht's mit dem Spielzeug "Klacker Balls" (zwei Kugeln an Doppelfäden und einem Griff).
Noch etwas: Wenn man eine Kugel anfangs nach oben hält und sie mit einem leichten Schwung nach unten fliegen lässt, stößt sie auf die untere Kugel und kommt unten zur Ruhe. Die andere Kugel setzt sich in Bewegung, rotiert einmal um die Achse und stößt wiederum die erste Kugel an. Mit etwas Übung bei der Bewegung des Halters kann dieser Vorgang beliebig lange fortgesetzt werden.
Astro-Blaster

Vier lose elastische Kugeln sind auf eine Stange gefädelt. Hält man den Astro-Blaster an der Spitze der Stange fest und lässt ihn dann zu Boden fallen, wird beim Aufprall nur die oberste Kugel in eine überraschende Höhe reflektiert. Die anderen Kugeln bleiben ruhig liegen.

Dabei sollte man allerdings beten, dass der Astro-Blaster möglichst senkrecht auf den Boden trifft.

Zurück zu "Mechanisches" Letzte Änderung 24.8.2002