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Beobachtungen:

Kreisel

0. Erhaltungssätze

1. Drehimpuls als Energiespeicher, Beschleunigen und Abbremsen durch tangentiale Kräfte

2. weitere Kräfte bei Kreiseln, Drehmomente

3. Rotation von Strömungen in Flüssigkeiten und Gasen

4. Wirbelringe

5. oszillierende Bewegung erzeugt "Rauchringe"
5.1 Vorversuche   experimentelles Seminar in Eberbach 29.11.2013
5.2 einmalige Anregung
   5.2.1 Mechanisches Modell, bewegtes Hindernis auf einer Wasseroberfläche
   5.2.2 Bleikugel
   5.2.3 Anregung mit unterschiedlicher Stärke und Dauer
5.3 periodische Anregung

0. Erhaltungssätze

a) Energieerhaltung

b) Impulserhaltung      bei geradlinige Bewegung oder Rotationsbewegung

(fett hervorgehoben sind Vektoren)
Impuls p, Masse  m, Geschwindigkeit v    p = m v
    = Masse * Geschwindigkeit

Drehimpuls L,       Radius r,  Impuls p L = r x p
   (gilt für eine Scheibe)
    = Trägheitsmoment * Winkelgeschwindigkeit

Drehmoment M,   Radius r,  Kraft F       M = r x F

Abb. 00-01:

aus ring-stroemung.htm
Abb. 00d: miteinander gekoppelt:
Ringströmung (gelb) in einer Scheibe und lineare Strömung (schwarz)

In der klassischen Physik ist der schwarze Pfeil der Vektor des Drehimpulses. Er ist eine mathematische Hilfsgröße.

In der feinstofflichen Welt beschreibt er eine tatsächlich existierende Strömung.
Die Länge der zur linearen Strömung gehörenden spürbaren Struktur ist ein Maß für die Stärke der Ringströmung in der Scheibe.

Sie entspricht in der klassischen Physik der Größe des Drehimpulses. Er hat die gleiche Einheit wie eine Energie.

Die Messung dieser Länge ermöglicht die berührungslose Beobachtung der Ringströmung in der Scheibe.

In der klassische Physik ist diese Kopplung bekannt unter
Rechte-Faust-Regel, Rechter-Daumen-Regel oder Korkenzieher-Regel
und gilt z.B. für den Drehimpuls
https://de.wikipedia.org/wiki/Korkenzieherregel (FB)

Strömungen

Weitere Eigenschaften der feinstofflichen Umgebung.

Es ist ein Medium mit fluidalen Eigenschaften,
darin können Wirbel existieren, die, wenn es keine Reibung gibt, " ewig leben ".

Superfluid

https://de.wikipedia.org/wiki/Suprafluidit%C3%A4t
Beispiel: flüssiges Helium unter 2,2 K "kocht" nicht mehr mit Blasen, sondern verschwindet "heimlich" durch Verdampfen

Wirbel werden in einem superfluiden Medium nicht ausgebremst.

Eigenschaften von Fluiden
Fluide können thixotrop sein. https://de.wikipedia.org/wiki/Thixotropie

eine Zeitabhängigkeit der Fließeigenschaften bei nichtnewtonschen Fluiden, bei der die Viskosität infolge andauernder äußerer Einflüsse abnimmt und erst nach beendigter Beanspruchung wieder in die Ausgangsviskosität zurückkehrt. Vereinfacht heißt das, dass die thixotrope Flüssigkeit mit der Dauer ihrer Deformation dünnflüssiger wird.

Nicht Newton'sche Flüssigkeit https://de.wikipedia.org/wiki/Newtonsches_Fluid

Ein Newtonsches Fluid (nach Isaac Newton) ist ein Fluid (also eine Flüssigkeit oder ein Gas) mit linear viskosem Fließverhalten. Bei diesen Fluiden ist also die Schergeschwindigkeit proportional zur Scherspannung. Solche Fluide, wie beispielsweise Wasser und Luft, werden durch eine belastungsunabhängige Viskosität charakterisiert.

1. Drehimpuls als Energiespeicher, Beschleunigen und Abbremsen durch tangentiale Kräfte

Abb. 01-01:

aus gekoppelte-stroemungen.htm
Abb. 00-00-01: Einen Brummkreisel kann man mit einer Schraube wendelförmig Rillen aufziehen. Er dreht sich dann von alleine, bis die Energie aufgebraucht ist. Über die unteren Löcher saugt er Luft an und bläst sie aus den Löchern am Umfang wieder heraus. Dabei erzeugt diese Luftströmung einen aktustischen Ton. (FB)

Abb. 01-02:

aus gekoppelte-stroemungen.htm
Abb. 00-00-02a: Der Kreisel läßt sich auch mit Preßluft antreiben (FB)

Abb. 01-03:

aus gekoppelte-stroemungen.htm
Abb. 00-00-03: Beim Antrieb mit Druckluft gilt:

je stärker die Luft aus dem Rohr strömt

je länger die Luft strömt,

um so schneller dreht sich der Kreisel. Sofern man die Reibung vernachlässigen kann.
Physikalisch gesehen nimmt dabei der Drehimpuls zu. Man beschreibt ihn mit einem Vektor (blau).

Bei dieser Drehrichtung zeigt er nach oben (Korkenzieher-Regel).
Die Länge des Vektors entspricht dessen Betrag. (FB)

Abb. 01-04:

aus gekoppelte-stroemungen.htm#kapitel-01-02

Abb. 01-02-02: Dieser Kreisel läßt sich mit Druckluft in Bewegung versetzen.
Sein Drehimpuls  (oder die Geschwindigkeit) hängt davon ab,

wie lange und

wie stark

der Kreisel angetrieben wird.
Somit läßt sich z.B. ein halbes Drehmoment mit doppelter Zeit für den Antrieb kompensieren.

Der Kreisel wirkt wie ein Schwungrad und ist somit ein Energiespeicher.
Ohne Reibung bzw. Luftwiderstand würde er nach der Anregung ewig mit gleicher Geschwindigkeit laufen.
Jedoch bei Reibung, die mit der Geschwindigkeit zunimmt, stellt sich bei gleichbleibendem Drehmoment eine maximale Geschwindigkeit ein.

Der Kreisel läßt sich aufladen und auch wieder entladen.    z.B. mit einem Motor/Generator

aus bbewegte-materie.htm
Abb. 06-01b-22: Tangentiale Anströmung erzeugt Rotation:
Mechanischer Kreisel zur Steuerung eines Torpedos.
Über den roten Schlauch und das gebogene Kupferrohr (links unten) kann man Preßluft tangential auf den Kreiselkörper geben. Er gerät dadurch in schnelle Rotation. (FB

Abb. 01-05: Scheibe aus Messing (FB)

Abb. 01-06: Gewichte für den Antrieb mit dem Seil (FB)

Abb. 01-07: Auf der Drehachse sitzt oben ein Winkelgeber, mit dem die Bewegung der Scheibe vom Computer gemessen werden kann. (FB)

Abb. 01-08: rechts die Scheibe, links eine Umlenkrolle für das Zugseil, an dem das Gewicht hängt. (FB)

Abb. 01-09: schwarz: Geschwindigkeit des Gewichtes, lila: Beschleunigung.
die kleinen Absätze zeigen, daß das Seil nicht gleichmäßig aufgewickelt wurde. (FB)

2. weitere Kräfte bei Kreiseln, Drehmomente

Abb. 02-01:

aus phantom.htm
Präzession eines Kreisels
Aus der Experimentalphysik-Vorlesung. Die Achse dieses Kreisels ruht auf einer Spitze. Dadurch kann sich der Kreisel auch um eine geneigte Achse drehen. Das Schachbrettmuster oben erlaubt es, die Orientierung der Rotationsachse mit einer Kamera zu beobachten. Dort wo am wenigsten Bewegung ist, werden die Karos besser zu beobachten sein.
Versetzt man dem Kreisel während der Rotation einen kleinen seitlichen Stoß, dann präzidiert er, d.h. die Kreiselachse wandert auf einem Kegel um ihre ursprüngliche Lage herum. (FB)

Abb. 02-02:

aus phantom.htm
Abb. 00-08:
Kreisel mit Schnur zum Anwerfen. Der Rahmen ruht auf einer vertikalen Nadel.
Wenn der Kreisel nicht rotiert, kann er von der Halterung herunterfallen. Rotiert er, bleibt er auf der Halterung, dabei rotiert das Gehäuse (präzidiert) um die vertikale Achse. (FB)

Abb. 02-03: mit zwei kleinen (blauen) Gewichten jeweils an den Enden der Achse läßt sich ein zusätzliches Drehmoment einstellen. Dieses führt dazu, daß der Kreiselaufbau um die vertikale Stativachse rotiert. (FB)

Abb. 02-04: An einem dünnen Draht hängt ein Metallring, darüber ein Elektromotor.
Bei laufendem Motor stellt sich der Ring auf und rotiert um die Motorachse. (FB)

Abb. 02-05:

aus wasser-ader-drei.htm#kapitel-05-10

Abb. 05-10-04: Es stellt sich stabile Rotation ein, wenn der Körper um die Achse des größten Trägheitsmomentes rotiert.
rechts:
Am Holzklotz gibt es mehrere Aufhängeschlaufen. Versetzt man den Klotz in Rotation - dabei hängt er lose an einem biegsamen dünnen Draht - gibt es nur dann eine stabile Rotation, wenn er an dem Haken der größten Fläche hängt. Bei den Haken der beiden kleineren Flächen, dreht sich der Klotz aus dieser Lage heraus, wenn die Rotation schnell genug ist. Anschließend rotiert er um die Mitte der großen Fläche. Das ist die Achse mit dem größten Trägheitsmoment.

links:
Der Metallring hängt lose an einer Drahtschlaufe. Auch er stellt sich bei Rotation so, daß die Ringfläche horizontal bleibt. (FB)

Abb. 02-06:

aus wasser-ader-drei.htm#kapitel-05-10
Abb. 05-10-05: Ein Kupferring hängt nach unten, lose in einer Schlaufe an einem Eisendraht, der in einen Akkuschrauber eingespannt ist. (FB)

Abb. 02-07:

aus wasser-ader-drei.htm#kapitel-05-10
Abb. 05-10-07: Versetzt man den Draht in Rotation, richtet sich der Ring auf und rotiert in einer horizontalen Ebene -- um die vertikale Achse des Akkuschraubers. In dieser Stellung rotiert er um die Achse des größten Trägheitsmomentes. (FB)

3. Rotation von Strömungen in Flüssigkeiten und Gasen

Abb. 03-01: tangential einströmendes Wasser

aus bbewegte-materie.htm#kapitel-03-02
Abb. 03-02-04a: Diese Schüssel aus Kunststoff hat unten in der Mitte eine kleine Öffnung. Über den grünen Plastikschlauch fließt Wasser in die Schüssel, durch die Bohrung unten kann es wieder hinaus.
Da das einlaufende Wasser tangential hineinströmt, entsteht ein Wirbel mit einer trichterförmigen Öffnung. (FB)

Abb. 03-02:

aus steinkreise-02.htm#kapitel02
Abb. 02-13: Wirbel in einem Wassergefäß. (FB)

Abb. 03-03:

aus steinkreise-02.htm#kapitel02
Abb. 02-14: Das Wasser fließt bei diesem Brunnen in der Nähe vom Elisenbrunnen in Aachen am Außenrand tangential zu. In der Mitte fließt es ab. Es entsteht ein Wirbel. (FB)

Abb. 03-04:

aus gekoppelte-stroemungen.htm#kapitel-01-01
Abb. 01-01-06: Wirbel in Luft bei einem rotierenden brennenden Gegenstand.
aus physik-neu-004.htm
Abb. 04-02-06: Feuertornado.
Auf einem Drehteller verbrennt Grillpaste. Es entsteht durch die Kaminwirkung in dem Lochblech ein langer Feuerschlauch, der schraubenförmig ausbildet ist. (FB)

Abb. 03-05: die Rotationsachse ist gekrümmt

aus bbewegte-materie.htm#kapitel-03-02
Abb. 03-02-03: Der Tornado als dünner Schlauch (FB)

Abb. 03-06:

aus gekoppelte-stroemungen.htm#kapitel-03-01-01
Abb. 03-01-01-01: Drehimpuls, Reichweite, Strömungslinien
Abb. 04-01-05: grobstoffliche und feinstoffliche Strukturen bei einem Ventilator.

aus stroemung-zwei.htm#kapitel-01-02
Abb. 01-02-01e:
Grobstofflich: Die dünnen Linien geben schematisch die Richtung der Strömung in den jeweiligen Bereichen an. Beim Luftstrom gibt es natürlich auch dazwischen eine Strömung.
Feinstofflich: Wie bei einer Zwiebel gibt es schalenförmig angeordnete Schichten. Entlang der Schalen gibt es Strömungen, die mit Zwischenräumen aufeinander folgen. Möglicherweise haben sie abwechselnd unterschiedliche Eigenschaften. Durchquert man von der Seite aus den Ventilatorstrahl, dann findet man abwechselnd intensive und schwache Zonen. Dabei ist es möglich, auch eine Zone (rot) - wie auf den schwarzen Linien - bis zur Seite und wieder zurück zur Äquatorebene des Ventilators zu verfolgen. Im Ansaugbereich gibt es ähnliche schalenförmige Strukturen (blau).
Im Bereich der Äquatorebene (zwischen rot und blau) gibt es feinstoffliche Strukturen vom Lüfterrad mit den rotierenden Permanentmagneten. Sie trennen die rote von der blauen Hälfte.

aus aktive-elemente.htm#kapitel-05-02
Abb. 05-02-01: Strömung bei einem kurzgeschlossenen Ventilator, angesaugt wird unten, ausgeblasen nach oben. Der Strom nach oben ist zunächst parallel, bevor er sich zur Seite zerteilt. Unten wird hauptsächlich von der Seite eingeströmt.
Farbbild aus https://de.wikipedia.org/wiki/Ventilator#/media/Datei:Ducted_fan_principle.png,
Linien ergänzt

4. Wirbelringe

Abb. 04-01: im Wasser

aus bbewegte-materie.htm#kapitel-03-01
Abb. 03-01-12: In einem Rohr fließt Wasser sehr langsam von links nach rechts.
EinTintenstrahl wird aus einer Düse mit etwas höherer Geschwindigkeit eingespritzt. Es bildet sich ein Wirbelring. (FB)

Abb. 04-02: Rauchring in der Luft, ein Luftstoß (Impuls) hat ihn erzeugt.

aus bbewegte-materie.htm#kapitel-03-01
Abb. 03-01-15: Über die hintere Öffnung der Trommel ist eine elastische Membrane gepannt, in den Boden ein kreisrundes Loch geschnitten. Spannt man die Membrane und läßt sich wieder frei, entsteht ein gut gerichtete Luftstrom durch das Loch hindurch. Die dabei entstehenden Wirbel der austretenden Luft lassen sich gut mit Rauch sichtbar machen: Hier als Rauchring.
Demonstration während der Weihnachtsvorlesung 2013 (MK)

Abb. 04-03: Rauchring in der Luft

aus fliess-richtung-01.htm#kapitel-01-07
Abb. 01-07-06: Rauchring, Kopplung von linearen und rotierenden Bewegungen der Rauchteilchen
aus strom-sehen-002.htm#kapitel-02-07
Abb. 02-34: Ein Rauchring kommt von links und bewegt sich mit seinem Schatten vor der Hörsaaltafel entlang. (FB)

Abb. 04-04: Rauchring in der Luft

aus bbewegte-materie.htm#03-01-14
Abb. 03-01-15a: Ein Rauchring strömt von links nach rechts an der Hörsaaltafel entlang. (FB)

Abb. 04-05:

aus wetten-dass-drei.htm
Abb. B-02-09: ein Rauchring bewegt sich nach rechts.
a smoke ring moves to the right. (FB)

Abb. 04-05: in der Luft

aus stroemung.htm#kapitel-04
Abb. 04-10: Links kommt aus einem Rauchröhrchen ein Luftstrom, der in regelmäßigen Zeitabständen gepulst wird. Bei jedem Puls entstehen Wirbel. (FB)

Abb. 04-06: mathematische Verknüpfung über die Operation rot (Rotation)
blau = rot ( rot (ocker))

die Strömung ocker hat die gleiche Ausrichtung wie blau bis auf das Vorzeichen

aus maxwell-drei.htm#kapitel-03
Abb. 03-14: drei Elemente miteinander verknüpft. Three elements linked together

ocker

grün = rot (ocker)

blau = rot (grün)

schematisch, vereinfacht: Anordnung der Torus-Strukturen bei einer Schleife oder Spule
schematic, simplified: arrangement of torus structures in a loop or coil (FB)

5. oszillierende Bewegung erzeugt "Rauchringe"

5.1 Vorversuche
Experimentelles Seminar in Eberbach 29.11.2013

Bleikugel

Abb. 05-01: An zwei Fäden aufgehängte Bleikugel

aus kuehlwasser-zwanzig.htm#kapitel-01-02
Abb. 01-02-01: Eine Bleikugel hängt an zwei Fäden. Sie wird mit einer Messingstange von einem Exzenter auf einer Motorwelle periodisch angetrieben. (FB)

Abb. 05-02: Versuchsprotokoll

aus kuehlwasser-zwanzig.htm#kapitel-01-02
Abb. 01-02-04: Notizen             imp_9377.jpg
F.B. "mittlere Rauchringe kommen in Intervallen an"

W.A. gibt Magnet an Bleikugel
---->>   A.S. "Verpuffung" der Rauchringe, "Sternförmige Explosion"

Kugel wird in Wasser getaucht: Effekt ist weg, aber nicht vollständig

vorläufiges Ergebnis:
F.B. Bewegte Materie erzeugt um sich herum Strukturen, ähnlich den Rauchringen, die sich konisch erweitern. ----> wie ein elektrischer Dipol mit Einzelimpulsen.

5.2 einmalige Anregung

5.2.1 Mechanisches Modell, bewegtes Hindernis auf einer Wasseroberfläche

Abb. 05-02-01-01: zweidimensionale "Rauchringe", Bug- und Heckwelle in der Badewanne
Der Holzlöffel wird nach links bewegt und erzeugt einen Stau (einen "Wasserberg") davor, auf der Gegenseite ist ein Sog (ein "Wassertal"). An den Seiten fließt das Wasser von Berg zu Tal.

aus bewegte-materie-oszillierend.htm#kapitel-10-01
Abb. 10-01-05: etwas später (FB)

Abb. 05-02-01-02: in einer Blechwanne steht Wasser etwa 3 cm hoch. Unten liegt ein weißes Blatt Papier, zwei Münzen sorgen dafür, daß es nicht aufschwimmt.
Die Wanne wurde bei den nachfolgenden Experimenten intensiv mit einem Scheinwerfer streifend von der Seite beleuchtet. (FB)

Abb. 05-02-01-03: ein dünner Holzspieß (Schaschlik) taucht in das Wasser ein und wurde zunächst ein Stück nach links bewegt. Danach entstand eine Wellengruppe, die nach links gelaufen ist.
Sie besteht aus halbkreisförmigen Wellenfronten. (FB)

Abb. 05-02-01-04: Holzspieß nach rechts bewegt. Eine neue Gruppe entsteht, sie läuft nach rechts.
rechts ist ein "Wasserberg", links davon ein "Wassertal" (FB)

Abb. 05-02-01-05: kurz danach: die Gruppe ist weiter nach rechts gelaufen. Am Startpunkt sind noch zwei kleine Wirbel vorhanden (dunkle Kreisflächen) (FB)

Abb. 05-02-01-06: Wechsel der Richtung bei der Anregung, eine neue Gruppe entsteht, sie läuft nach links. (FB)

Abb. 05-02-01-07: gleiches Verhalten wie bei der anderen Richtung. Links ein Wasserberg, rechts ein Wassertal. Je größer die Geschwindigkeit des Holzstäbchens, um so steiler sind die Flanken beim Berg. (FB)

Abb. 05-02-01-08: bei Anregung mit einem breiteren Objekt (Messerspitze) haben sich selbständige Wirbel gebildet, (dunkle runde Flecke) (FB)

Abb. 05-02-01-09: das Holzstäbchen wird auf einer Kreisbahn bewegt. Es bilden sich spiralförmige Wellenfronten. (FB)

Abb. 05-02-01-10: Die Anregung erfolgt mit einer CW-Bewegung, die Wellenfront zeigt die umgekehrte Drehrichtung (FB)

5.2.2 Bleikugel

Abb. 05-02-02-01: Blick nach Norden
Der Holzspieß ist mit Heißkleber an der Kugel fixiert, zwei Zwirnsfäden halten die Kugel so, daß sie nur in einer Ebene (Himmelsrichtung) schwingen kann.
Schlag: Mit einem Finger wird der Holzspieß etwas an der vorderen Kante der Unterlage fixiert, während mit einer kleine Holzlatte auf das Ende vom Spieß geschlagen wurde. Dabei bewegte sich die Bleikugel etwa einen Zentimeter vor. Nach dem Schlag bildet sich innerhalb weniger Sekunden eine große schalenförmige Struktur mit mehreren Elementen aus, deren Achse etwa der Schlagrichtung entspricht. Gemessen wurde die Strecke bis zur hintersten Schale. (FB)

Abb. 05-02-02-02: Blick nach Süden. Schlag nach Norden, die Struktur reicht bis zum Kamerastandort. (FB)

Abb. 05-02-02-03: Blick nach Süden, Schlag nach Süden, (FB)

Abb. 05-02-02-04: Blick nach Westen, Schlag nach Westen und auch nach Osten. (FB)

Abb. 05-02-02-05: Ausdehnung der Strukturen bei Anregung durch jeweils einen Schlag bei Ausrichtung in den unterschiedlichen Haupt-Himmelsrichtungen.
Experiment:
Schlag 1, Markierung der Länge L1
Schlag 2, Markierung der Länge (L1) , L2
Schlag 3, Markierung der Längen (L1), (L2), L3
Schlag 4, Markierung der Längen (L1), (L2), (L3) L4
Nach jedem Schlag ist nach außen hin eine weitere Struktur entstanden.
Dabei haben sich die Positionen der vorher gebildeten Strukturen kaum verändert.
Die Zuwächse in den vier Richtungen unterscheiden sich kaum voneinander.

Vor jedem Wechsel der Haupthimmelsrichtungen wurde die Fläche mit kräftigem Händeklatschen wieder in den Grundzustand zurück gesetzt (frühere Strukturen gelöscht).
(FB)

Deutung: die neu hinzukommenden Strukturen schieben die alten nach außen

nach einem Schlag	1
nach zwei Schlägen	2	1
nach drei Schlägen	3	2	1
nach vier Schlägen	4	3	2	1

alternativ:

Neue Strukturen werden außen zugefügt.

nach einem Schlag	1
nach zwei Schlägen	1	2
nach drei Schlägen	1	2	3
nach vier Schlägen	1	2	3	4

5.2.3 Anregung mit unterschiedlicher Stärke und Dauer

Konstanter Verfahrweg, Anregung mit Lautsprechermembran

Abb. 05-02-03-01: Die Bleikugel ist an die Membrane eines Lautsprechers mit einem Holzstäbchen gekoppelt. (FB)

Abb. 05-02-03-02: Das Holzstäbchen berührt in der Mitte leicht das Buch. Durch die Reibung dort lassen sich Schwingungen etwas dämpfen. (FB)

Abb. 05-02-03-03: Die Anregung erfolgt von West ( links) nach Ost (rechts). Gemessen wird die Ausdehnung der entstehenden Struktur rechts hinter der Kugel mit einem Zollstock.
Nach jedem Stoß erfolgt die Löschung der Struktur durch Händeklatschen. (FB)

Abb. 05-02-03-04: Zeitlicher Verlauf der Spannung am Lautsprecher:
linker Kanal: die gelbe Kurve zeigt einen kontinuierlichen Abfall über 9,70 Sekunden von 10 V auf 0,6 V und einen Anstieg wieder auf 10 V in der Restzeit bis 10 Sekunden. d.h. 10 s - 9,7 s = 0,3 s
Die Kugel wird demnach 9,7 Sekunden langsam zurückgezogen und dann in 0,3 s vorwärts bewegt.
Der gesamte Verfahrweg beträgt 4 mm .
Die Verfahrbewegung startet und endet jeweils an den gleichen Positionen.
(FB)

Abb. 05-02-03-05: Nach drei Vorversuchen ist diese schwarze Meßreihe entstanden.
Sie zeigt einen Satz von in sich konsistenten Werten:

Restzeit /s für 4 mm Weg	mittlere Geschwindigkeit / mm/s	Länge / m
1	4.0	0.07
0.9	4.4	0.16
0.8	5.0	0.32
0.7	5.7	0.48
0.6	6.7	0.78
0.5	8.0	0.96
0.45	8.9	1.2
0.42	9.5	1.32
0.4	10.0	1.45
0.38	10.5	1.51
0.37	10.8	1.58
0.36	11.1	1.65
0.33	12.1	1.82
0.3	13.3	2.04
0.27	14.8	2.47
0.24	16.7	2.75
0.2	20.0	3.15
0.18	22.2	3.85

Je größer die mittlere Geschwindigkeit ist, um so länger wird die Struktur.

Stoß durch Linearantrieb, einstellbar: Drehzahl und Laufzeit

Über die Höhe der Motorspannung 12 V bis 6 V ließ sich die Geschwindigkeit beim Stoßen verändern.
Mit einem Zeitrelais konnten die drei Fahrzeiten 0,1    0,2 und 0,3 s vorgegeben werden.

Versuchsablauf:

Spannung und Fahrzeit einstellen
   drei Stöße fahren lassen, dabei jeweils Messen des Verfahrweges, Länge der Struktur, Löschen mit Händeklatschen
   Hubspindel auf den Anfang zurückfahren.

andere Spannung und Fahrzeit einstellen usw.

Abb. 05-02-03-06: Das Holzstäbchen ist an die Schubstange des Linearantriebs geklebt. (FB)

Abb. 05-02-03-07: An der Millimeterskala ist die jeweilige Position nach einem Schub ablesbar. (FB)

Abb. 05-02-03-08: Zeitrelais, einstellbar 01, 0,2 0,3 s, im Hintergrund die Spannungsversorgung für den Motor. (FB)

Abb. 05-02-03-09: Blick nach Osten, von der Bleikugel im Vordergrund breitet sich die Struktur in Blickrichtung aus, die Meßlatte dient als Maß für die Länge der Struktur. (FB)

Abb. 05-02-03-10: Aus den gemessenen Fahrwegen und den vorgegebenen Fahrzeiten ergibt sich jeweils eine mittlere Geschwindigkeit der Bleikugel während der Bewegung.
Die Messungen zeigen:
mit Zunahme der Fahrzeit wächst die Struktur
mit Zunahme der Geschwindigkeit wächst die Struktur. (FB)

Abb. 05-02-03-11: Bleikugel, Wasseroberfläche, Grafik und Brummkreisel

Das Ergebnis läßt sich mit dem Verhalten eines Brummkreisels verdeutlichen:
Bei ihm gilt für die Wirkung einer Kraft auf die Antriebsstange:
Je länger die Kraft wirkt, um so schneller wird der Kreisel ( - größer wird der Drehimpuls)
je größer die Kraft ist, um so schneller wird der Kreisel
(FB)

Genau der gleiche Zusammenhang gilt beim Anstoßen der Bleikugel.

Beim Stoß entsteht ein feinstofflicher Wirbel im Raum mit Achse in Stroßrichtung.
Der Drehimpuls des Wirbels nimmt bei Stoß zu - sowohl mit der Einwirkdauer als auch mit der Einwirkstärke.

Model-Vorstellung für die feinstofflichen Strukturen von einem Wirbelsystem nach einen Stoß ?

Abb. 05-02-03-12: schematisch: konzentrische Anordnung von vier schalenförmigen Objekten, im Vergleich dazu unten das Bild von der Wasseroberfläche. (FB)

Abb. 05-02-03-13: Blick nach Norden. Nach einem Stoß mit der Holzlatte (gedämpft mit der Handfläche) gibt es im nördlichen Bereich eine halbkreisförmige Struktur mit Aussen-Radius 3,3 m (FB)

Abb. 05-02-03-14: der nördliche Halbkreis ist ausgelegt, im südlichen Bereich (links hinten) gibt es auch Elemente --> noch Forschungsbedarf. (FB)

Abb. 05-02-03-15: nach jeweils einem weiteren Stoß wurde ein weiterere Struktur (Halbkreis) gefunden und markiert. Im Vordergrund die dritte Struktur. (FB)

Abb. 05-02-03-16: Blick nach Norden, nach drei Stößen. Es sind drei Halbkreise mit Schnüren markiert.
Mit der dünnen Holzlatte rechts wurde bei jedem Stoß auf das Ende vom Schaschlik-Spieß geklopft. Dabei wurde der Spieß mit dem Handballen leicht auf die dicke Holzlatte gedrückt und so dessen Bewegung etwas gedämpft. (FB)

Abb. 05-02-03-17: drei Gruppen, gemessene Radien (außen) 3,3 m 6,8 m 10,8 m
In jeder Gruppe gibt es vier Zonen mit unterschiedliche Qualitäten, wobei die erste und dritte Gruppe jeweils die gleichen Reihenfolgen haben: R H N L die zweite Gruppe hat: N R L H (FB)

5.3 periodische Anregung

Abb. 05-04: Der violette Strohhalm wird sinusförmig von einem Lautsprecher periodisch hin und her bewegt.

aus bewegte-materie-oszillierend-kurz.htm#kapitel-05
Abb. 00-02-05: An einer Lautsprechermembran ist ein Strohhalm befestigt. Dieser bewegt sich periodisch hin und her, wenn die Membrane von der Kombination aus Frequenzgenerator und Verstärker zum Schwingen angeregt wird. In der flachen Wanne befindet sich Wasser. Bei der Mitte des Halmes ist ein kleiner Haken angebracht, der ein kleines Stück in die Wasseroberfläche hineinreicht. (FB)

Abb. 05-05: Der kleine Anhänger taucht dabei ins Wasser und regt Wellen an.
In Zug- bzw. in Druckrichtung entstehen Wellenpakete.

aus bewegte-materie-oszillierend-kurz.htm#kapitel-05
Abb. 00-02-06: Schaltet man die Anregung ein, dann entstehen bei der Hin- und Herbewegung stehende Wellen. In dem hellgrün markierten Bereich findet man radiale Streifen. (FB)

Abb.05-06: Ein Ziegelstein wird periodisch hin und her geschoben.

aus bewegte-materie-oszillierend-kurz.htm#kapitel-01
Abb. 01-04: 8.6.2019 Der Tisch fährt Ost-West. ganz langsam 3,26 Minuten / Hub

aus bewegte-materie-oszillierend.htm#kapitel-08-02
Abb. 08-02-01: Abschnitt von einem roten Ziegelstein, über den grünen Zahnriemen wird ein Drehgeber angetrieben, um die Position aufzuzeichnen. (FB)

Abb.05-07:

aus bewegte-materie-oszillierend-kurz.htm#kapitel-01
Abb. 01-05: siehe oben Abb. 01-01, Der Antrieb steht im Westen
durchgezogene Kreise: Hub vorwärts nach Osten, gestrichelte Kreise: Hub rückwärts nach Westen.
aktueller Hub (dicke Linien) und frühere Hübe (dünne Linien)
Bei Bewegung nach Ost erfolgt die Reaktion in NordOst bzw. bei Bewegung nach West in Richtung SüdWest. (FB)

Abb.05-08:

aus bewegte-materie-oszillierend-kurz.htm#kapitel-01
Abb. 01-06:
6.6.2019, Ziegelstein, zwei Tage vor dem obigen Foto (Abb. 01-04:)
Bewegung Ost-West, Beobachtung der Ausdehnung des Orbitals in Zwischenhimmelsrichtung NordOst bzw. Süd West. (diagonal zur Hauptrichtung)
Jeweils wenn der Hub Osten geht, wächst die Struktur in nordöstlicher Richtung. Beim Hub nach Westen wächst die südwestliche Struktur.
Es scheint so, als würde der Schub jeweils CCW umgelenkt.
Aus der Gerade ergibt sich eine Ausdehnungsgeschwindigkeit: 4.8 mm/s oder 28,8 cm/min (FB)

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Abb. 05-09:

aus bewegte-materie-oszillierend-kurz.htm
Abb. 01-01:
durchgezogen: Hub vorwärts, nach außen gestrichelt: Hub zurück zum Motor, nach innen
Die dicken Linien zeigen den aktuellen Hub, die dünneren die Hübe davor. (FB)

Abb. 05-10:

aus bewegte-materie-oszillierend-kurz.htm#kapitel-06
Abb. 06-01: 26.7.2018, Orbital schematisch: bei jedem Hub vergrößert sich der Radius des Orbitals. (FB)

bewegte-materie-oszillierend.htm

Literatur: b-literatur.htm