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Beobachtungen:

Steinkreise

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6. Der Winkel der Anregung zur Tangente des Kreises entscheidet mit über den Typ und die Form der Struktur.

6.1 Beobachtung am Steinkreis

Durch Veränderung des Anstellwinkels der äußeren Anregung ist es möglich von Typ1 nach Typ2 umzustellen.
Gleichzeitig ändert sich dabei die "sichtbare" Form des Schlotes bei Typ1.

Verändert man den Winkel zwischen Anregung und Kreistangente von 90 Grad gegen in Richtung null Grad, dann geht bei Typ1 die "zylindrische" Form wie beim Kühlturm über bis zu einer Struktur wie bei einem Tornado.
Bei umgekehrter Winkeländerung schlägt die Struktur ab einem Grenzwinkel um in Typ2.

Abb. 06-01-00: Mechanisches Modell: Eine von außen angeströmte Scheibe läßt sich in Rotation versetzen, wenn der Anströmwinkel eine tangentiale Komponente enthält. Die Drehrichtung hängt vom Anstellwinkel ab. (FB)

Abb. 06-01-01: Die Holzstäbe über den Steinen zeigen nicht zum Kreismittelpunkt (Versuch 19) (FB)

Abb. 06-01-02: Winkelstellung etwa 45 Grad zur Tangente an den Kreis. Typ1, der Schlot verjüngt sich nach oben leicht. (Versuch 19) (FB)

Abb. 06-01-03: Winkel zur Tangente etwa 15 Grad. Starke Anregung, Typ1, der Schlot wird nach oben hin enger. (FB)

Abb. 06-01-04: Winkelstellung gespiegelt. Typ2 (FB)

6.2 Alternative Steinkreise, Quantitative Untersuchungen

Abb. 06-02-01: Neun Eisennägel 100 mm 4 mm Durchmesser bilden einen Kreis. Wie auch bei dem Steinkreis gibt es Resonanzen zwischen jeweils zwei benachbarten Nägeln. Zur Anregung liegt eine 1,5 Volt Monozelle auf dem Holzblock.
Wenn der Pluspol der Batterie nach innen zeigt, gibt es Typ2 ; nach außen Typ1.
Auch ohne Anregung hat der Kreis eine schwache Struktur Typ1.
(Versuch 30) (FB)

Abb. 06-02-02: Die Anregung läßt sich auch mit einem Wassergefäß verstärken. Der Holzstab zeigt zum Kreismittelpunkt. (FB)

Abb. 06-02-03: Der "Strahlwinkel" der Monozelle ist veränderbar. Über diese Skala läßt sich der Differenzwinkel zur Tangente an den Kreis ablesen.
Ändert man bei einem mit Typ1 angeregten Kreis den Winkel, so gibt es schon bei kleinen Werten den Umschlag von Typ1 zu Typ 2.
Ohne zusätzliche Anregung durch das Wassergefäß reicht für den Umschlag etwa bei 7 Grad aus, mit Wassergefäß sind etwa 27 Grad nötig.
(Versuch 31) (FB)

Abb. 06-02-04: Kleiner Steinkreis für Laborbedingungen: Sieben Nägel 65 mm, 3 mm Durchmesser.
Die Anregung erfolgt mit einem Laserpointer. Bei dieser Winkelstellung geschieht der Wechsel zwischen Typ1 und Typ2. Strahlt man mehr in Richtung der Tangente gibt es Typ2. 05.08.2013
(FB)

Abb. 06-02-05: Bei diesem Winkel gibt es auf der Oberseite Typ1. In der Mitte über dem Kreis ist ein Schlot zu spüren.
Dessen Höhe wächst mit dem Winkel zur Tangente, d. h. wenn man den Laser weiter im Uhrzeigersinn schwenkt.
(FB)

Abb. 06-02-06: Auf der Unterseite ist der entgegengesetzte Typ2 zu beobachten.
Offensichtlich ist der Drehsinn der Ringströmung Ursache für die beiden komplementären Typen.

Kreis aus Nägeln. Die sich ausbildende Strömung hat eine Rotationsachse durch den Kreismittelpunkt. In dieser Ansicht geht die Achse der Strömung durch die Grundplatte hindurch und hat oberhalb und unterhalb die gleiche Drehrichtung. Daher erscheinen beim Blick auf die Flächen jeweils zueinander entgegengesetzte Richtungen.

Die Strömung ist offensichtlich wie bei einer archimedischen Spirale unsymmetrisch, so daß bei der einer Drehrichtung z.B. auf der Unterseite "angesaugt" und auf der Oberseite "ausgeblasen" wird. Bei der anderen Drehrichtung ist es dann umgekehrt. Es gibt beim Blick auf die Flächen jeweils den "Typ1" und auf der anderen Seite den "Typ2".
Über eine Anregung von außen lassen sich Stärke und Richtung der Rotation beeinflussen. (FB)

Abb. 06-02-07: Archimedische Spirale. Je nach Drehrichtung fördert sie nach oben oder nach unten. (FB)

Abb. 06-02-08: Andere Materialen bringen andere Eigenschaften des Kreises. Anregung mit Laserpointer (FB)

Abb. 06-02-09: Zusätzliche Anregung durch die Kerzenflammen (FB)

Abb. 06-02-10: Kreis aus brennenden Teelichtern in Aluminiumbechern, angeregt durch Laserpointer (FB)

6.3 Versuch einer Deutung

Abb. 06-03-01: In einem Glasrohr strömt Wasser sehr langsam von links nach rechts. Über eine Düse kann man zusätzlich etwas Tinte einspritzen. Nach einem kurzzeitigem Tintenstrahl mit hoher Geschwindigkeit hat sich hier ein ringförmiger Wirbel (Toroid) gebildet, den das Wasser langsam mit nach rechts transportiert hat. Diese Wirbelstruktur bleibt lange Zeit stabil. Auch manche Zigarrenraucher schaffen es, solche Ringe mit Rauch zu erzeugen. (FB)

Abb. 06-03-01a: Förderschnecke in einem Fleischwolf. Wenn man mit der flachen Hand über die Schnecke fährt, kann man sie rotieren lassen. Dabei tritt gleichzeitig eine seitliche Verschiebung des eingeschlossenen Volumens (Fördergut) auf. (FB)

Abb. 06-03-04: Ankurbeln einer Rotation durch seitliche Kräfte an einem Toroid.
Die Erfahrung zeigt, daß die Richtung der Anregung sowohl horizontal, vertikal oder schräg erfolgen kann. (FB)

Abb. 06-03-05: Kinetisches Beispiel: Schienenfahrzeug und Seitenwind bei unterschiedlichen Anstellwinkeln. Je nach Winkel wird die Geschwindigkeit des Fahrzeuges verändert:
größer, kleiner oder sogar umgekehrt. (FB)

Abb. 06-03-06: Mechanischer Kreisel für die Navigation eins Torpedos. Zum Start wird der Rotationskörper mit Preßluft tangential angeblasen und in kurzer Zeit auf maximale Drehzahl beschleunigt. Der schwere Rotationskörper ist am Rande eingekerbt. Die Kerben wirken wie die Schaufeln einer Turbine. (FB)

Abb. 06-03-07: Kreisel in schneller Rotation. Es gibt spürbare Strukturen noch in vielen Metern Entfernung (FB)

Abb. 06-03-08: schematisch für die Qualität 1:
Je nach Drehrichtung entsteht die grüne Struktur oberhalb oder (spiegelbildlich) unterhalb der Ebene. Die gelbe Schraube setzt eine seitliche Anströmung in einen vertikale Strömung um.

Spiegelbildlich dazu gibt es eine weitere Struktur für die Qualität 2.
(FB)

Abb. 06-03-09: schematisch von oben:
Seitliche Anregung der Schraube im Uhrzeigersinn (CW) erzeugt eine resultierende Strömung in der Mitte des Kreises in Blickrichtung. (FB)

Abb. 06-03-10: schematisch von der Seite:
Anregung im Uhrzeigersinn (CW) (FB)

Abb. 06-03-11: schematisch von oben:
Entgegengesetzte Anordnung, erzeugt Strömung gegen die Blickrichtung.
Anregung gegen den Uhrzeigersinn (CCW) (FB)

Abb. 06-03-12: schematisch von der Seite:
Anregung gegen den Uhrzeigersinn (CCW) (FB)

Deutung nach bisherigen Erkenntnisstand 5.8.2013, 15.8.2013

Entlang des Kreisumfanges gibt es eine torusartige "Strömung", die sich bei seitlichem "Anblasen" so ankurbeln läßt, daß sie zusätzlich um ihre Längsachse, den Kreisumfang rotiert.
Hierbei sind zwei Rotationsrichtungen möglich.
Bläst man nun bei horizontal liegendem Torus ihn auf seiner Oberseite in Richtung zur Kreismitte an, dann ist die Rotation entgegengesetzt zu der, die man beim gleichgerichtetem Anblasen auf seiner Unterseite bekommt.

Regt man nun weiterhin horizontal aber nicht mehr senkrecht zur Tangente an, dann kann man damit auch die Strömung im Torus entlang seiner Hauptachse beeinflussen. Bei schrägem Anblasen entsteht eine Komponente in Strömungsrichtung (wie beim Schienenfahrzeug mit Seitenwind, siehe Abbildung oben). Diese führt je nach Vorzeichen zur Verlangsamung oder zur Beschleunigung. Es kann auch zur Umkehr der Richtung kommen.
Durch Preßluft hat man früher Kreisel für die Navigation in Torpedos angeblasen (Abb. 06-10).

Offensichtlich läßt sich die "Strömung" aus der Batterie oder anderen technischen Geräten in diesem Sinne auch gegen die Hauptströmung im Torus des Kreises ausnutzen und sie sogar umzukehren.

Jede seitliche Anregung an der Oberfläche des Torus beeinflußt ihn, nicht nur horizontale Ausrichtung sondern auch vertikale.

Bewegt sich ein Beobachter innerhalb einer ringförmigen Struktur entlang ihrer Längsachse, z.B. im Innenraum bei Typ1, dann kann er wie beim Gehen über einer Wasserleitung wahrnehmen, bei welcher Richtung ihm die Strömung entgegen kommt.

6.4 Idee für einen Versuch zum Bau eines Meßgerätes

Wie bei einer Tangentenbussole (siehe nachfolgende Bilder) sollte sich die Bestimmung der Größe der Längsstömung im Torus auf eine Winkelmessung zurückführen lassen.
Bei der Veränderung des Einstellwinkels der Batterie sollte der Umschlag von Typ1 nach Typ2 den Punkt anzeigen, bei dem die Ringströmung genauso groß ist wie die Komponente der in Tangentenrichtung wirkenden Seitenströmung.
Anstatt einer Batterie mit konstanter Spannung wäre auch ein Elektrodenpaar mit einstellbarer Spannung zu verwenden. Man könnte dann einen festen Winkel von z.B. 45° vorgeben und die Spannung bestimmen, bei der ein Umschlag erfolgt. (FB)

Abb. 06-04-01: Bestimmung des Magnetfeldes eines elektrischen Stromes durch Vergleich mit dem Erdmagnetfeldes. (Galvanometer, sehr früher Vorläufer des Drehspulinstrumentes)
Zur Messung ist das Gerät mit dem Pfeil nach Norden auszurichten.
Auf den Zeiger, eine Magnetnadel, wirken zwei Kräfte: die des Erdmagnetfeldes und die des Magnetfeldes des Stromes in dem aufgewickelten isolierten Kupferdraht. Aus dem angezeigten Winkel läßt sich das Verhältnis beider Größen bestimmen. Null Grad bedeutet unendlich hoher Strom, bei 45° sind Erdfeld und Magnetfeld des Stromes gleich groß. (FB)

Abb. 06-04-02: Tangentenbussole: Ringspule und Magnetnadel, präzise Winkelskalen und verstellbare Füße zur Horizontierung. Auch hier wird die Strommessung auf eine Winkelmessung zurückgeführt. (FB)

Abb. 06-04-03: Wenn die Strömung im Torus (grün) genauso stark ist, wie die entsprechende Komponente der Zusatzströmung (rot), dann bleibt die Strömung stehen.
Erfolgt das Anblasen mit noch flacherem Winkel oder stärker, kehrt sich die Richtung der Strömung sogar um. (siehe Abbildung oben)

In dieser Darstellung gilt z.B. für die Bewegung nach rechts: Typ1 und nach links: Typ2
Da sich aus dem Winkel das Verhältnis der beiden Strömungen (grün und schwarz) ermitteln läßt, könnte man am Umschlagpunkt, d.h. beim Wechsel zwischen Typ1 und Typ2, die Strömung im Kreis auf die Stärke z.B. einer Batterie beziehen.
(FB)

6.5 der Prototyp

Wirkt wie ein Spektrometer für Qualität und Quantität?

7.8.2013

Abb. 06-05-01: Prototyp: Steinkreis mit sieben Nägeln und zwei Elektroden aus Bronzeblech (links unten am Kreisrand).
Die beiden Bleche bilden einen Plattenkondensator. Die Achse des so erzeugten elektrischne Feldes verläuft etwa mit 45° zur Tangente an den Kreis. (FB)

Abb. 06-05-02: Die beiden Bronzbleche wirken als Elektroden eines Plattenkondensators. (FB)

Abb. 06-05-03: Anschluß an die Bleche an der Unterseite (FB)

Abb. 06-05-04: Alternative Anregung mit zwei konzentrischen Elektroden (eine Messingschraube in der Bohrung von Unterlegscheiben), Funktion beschrieben in Versuch 9.4 in
kuehlwasser-achtzehn-08.htm#kapitel-08 (FB)

Abb. 06-05-04a: Zur Anregung des Kreises dient ein hier Wasserglas. Das Voltmeter zeigt die Kondensatorspannung an. (FB)

Abb. 06-05-05: Die Spannung für den Kondensator liefert ein Netzgerät und ein Spannungsteiler mit Widerständen. (FB)

Abb. 06-05-06: Anregung des Nagelkreises mit einem Laserpointer, senkrecht zur Tangente (FB)

Abb. 06-05-07: Erste Meßergebnisse mit dem Prototypen.

grün: Kreis ohne Anregung.
        Beim Ändern der Spannung wechselt der Typ von Typ1 nach Typ2 bei etwa 1,45 Volt
rot: Kreis ist angeregt durch ein Wasserglas.
        Spannung für den Umschlag: 0,27 Volt
blau: Kreis mit Anregung durch Laserpointer. Die Form der Strukturen etwas anders
        als bei Typ1 und Typ2, daher die Bezeichnung Typ3 und Typ4.
        Spannung für den Umschlag: -3,57 Volt

Zusätzlich ist gestrichelt jeweils eine Höhe der Strukturen über der Kreismitte aufgetragen.
Allerdings gibt es noch keine Klarheit, wie die Strukturen aussehen könnten.
Es sieht so aus, als ob die gemessene Höhe mit der Anregung durch die elektrische Spannung zusammenzuhinge. Somit könnte man auch die Höhe als Maß für die Stärke der Anregung nehmen.

Bei dieser Anordnung war die nominelle "Plus-Elektrode" außerhalb vom Kreis. Bei einer negativen Spannung wie beim Versuch mit dem Laser-Pointer liegt dann also außen der Minuspol. Da beide Elektroden sich am unteren Ende der Nägel befinden, entspräche diese Einstellung der einer Monozelle mit Pluspol zum Kreis und zwar wie oben in der Tabelle in Kapitel 5 mit "unten" "innen" bezeichnet.

Versuch einer Deutung:

1. Je stärker die Anregung ist, um so größer muß der Betrag der Gegenspannung sein bis der Umschlag zwischen beiden Typen erfolgt. Für das Wasser wurde hier eine positive und für den Laserpointer eine negative Spannung benötigt.

2. Die Ausdehnung der Strukturen hängt von der Größe der Anregung ab. Stärkere Anregung bedeutet größere Strukturen.
(FB)

Bedingung    Spannung /V    Typ    Zapfenhöhe /cm
ohne Anregung
   -0.145    2
    0.000    2
    0.100    2
    0.140    2
    0.145    1.5    Umschlagpunkt
    0.150    1
    0.200    1
    0.300    1
    1.000    1
    2.000    1

    Spannung /V
mit Wasserglas
0.000    2    60
    0.145    2    45
    0.200    2    25
    0.250    2    18
    0.270    1.5      Umschlagpunkt
    0.290    1

    Spannung /V
mit Laserpointer 90 Grad
    -6.000    4    110
    -5.000    4    50
    -4.000    4    13
    -3.570    3.5    0 Umschlagpunkt
    -3.500    3    2
    -3.000    3    10
    -2.500    3    45
    -2.000    3    80
    0.000    3    400

Tabelle der Daten

Abb. 06-05-08: 800 V, Typ1, vorderes Blech, sw-ws-Leiter (FB)

Abb. 06-05-09: 1400 V, typ2 vorderes Blech, sw-ws-Leiter (FB)

6.6. Anwendung

6.6.1 Wachstum von Hölzern

Abb. 06-06-01: Das untere (dicke) Ende eines Haselnußzweiges liegt am Kreis. Er regt ihn zum Typ1 an. (FB)

Abb. 06-06-02: Beim dünneren (oberen) Ende des Zweiges ergibt sich Typ2. Damit läßt sich die Wachstumsrichtung bestimmen, beispielsweise auch die der Holzstäbe in Kapitel 6.1 (FB)

Abb. 06-06-03: Bestimmung der Wachstrumsrichtung eines Holzstabes. Je nach Richtung ergibt sich Typ1 oder Typ2. Der Stab zeigt auf das obere Ende des Nagels. (FB)

Abb. 06-06-04: Die umgekehrte Richtung. (FB)

Abb. 06-06-05: Wenn das anregende Objekt den Kreis unten trifft ..... (nächste Abbildung) (FB)

Abb. 06-06-06: (vorherige Abbildung).... ergibt sich der umgekehrte Typ, als wenn es oben liegt. (FB)

6.6.2 Austesten der Ziehrichtung von Metallen

Abb. 06-06-07: Für ein Experiment werden mehrere Kupferrohre benötigt, die in gleicher Ziehrichtung angeordnet werden sollen. (FB)

Abb. 06-06-08: Beim Anlegen des Minuspols einer 1,5 Volt Batterie ergibt sich der gleiche Typ wie bei dem Kupferrohr. Damit ist die schwarze Markierung am Kupferrohr eindeutig definiert. (FB)

Abb. 06-06-09: Gleichsinnig ausgerichtete Kupferrohre. (FB)