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Brachistochrone

Februar 2002 in Regensburg: Eine Kugelbahn aus der Wanderausstellung „Mathematik zum Anfassen“. Vielen Dank an Nico für das Foto.

Die Metall-Konstruktion besitzt drei Bahnen mit nebeneinander liegenden Start- und Zielpunkten. Zwei gleiche, gekrümmte Bahnen links und rechts außen, und eine gerade Bahn in der Mitte. Man kann zwei Holzkugeln gleichzeitig rollen lassen.

Mit diesem Aufbau lassen sich zwei Arten von Kugelwettläufen veranstalten.

1. Gerade gegen gekrümmt

Am oberen Ende der Bahnen befindet sich eine Sperre. Durch Betätigen des Hebels können die Kugeln gleichzeitig gestartet werden.
Dass die Kugeln nacheinander unten ankommen, ist nicht zu übersehen. Es ist immer wieder erstaunlich, dass die Kugel auf der längeren, gekrümmten Bahn schneller ist.

Es gibt sogar verschiedene Bahnkurven, die schneller sind als eine Gerade. Die gekrümmte Bahn hier ist aber eine ganz besondere, nämlich die allerschnellste. Das kann man zeigen, wenn man eine andere besondere Eigenschaft der schnellsten Bahn kennt. Bei der schnellsten Bahn braucht nämlich eine Kugel immer die gleiche Zeit bis zum tiefsten Punkt, egal von welchem Anfangspunkt sie startet. Deshalb der Wettlauf

2. Gekrümmt gegen gekrümmt

Dazu hält man in jeder Hand eine Kugel und legt sie an beliebigen Stellen auf die beiden gekrümmten Bahnen. Dann lässt man die beiden Kugeln gleichzeitig los.
Obwohl die Kugeln verschieden lange Strecken durchrollen, kommen sie immer gleichzeitig unten an. Weil man die Gleichzeitigkeit besser hören als sehen kann, befindet sich am unteren Ende jeder Bahn eine Metall-Klappe, zur akustischen Signalisierung.

In der Mathe-Ausstellung gab es noch eine andere Zykloiden-Bahn. Weitere Informationen siehe Mathematikum.

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© 2002-2003 Jürgen Kintscher email