Coriolis-Kraft: temporärer 2D-Aufbau zur Visualisierung

Experiment

Mit unten geschildertem Aufbau wird eine drehbar gelagerte Scheibe mit einem darüberliegenden statischen Lineal hergestellt.

1. Referenzlinie: Von der Mitte der Scheibe aus in einer gleichmäßigen Bewegung einen Strich entlang des Lineals nach außen malen. Die Scheibe steht dabei still. Die entstehende Linie ist gerade, weil wir uns in einem Inertialsystem befinden

 

2. Linie im drehenden System: Von der Mitte der Scheibe aus in einer gleichmäßigen Bewegung einen Strich entlang des Lineals nach außen malen. Dabei mit der zweiten Hand die Scheibe gleichmäßig drehen. Die entstehende Linie ist geschwungen, weil sich die Scheibe unter dem Stift wegdreht.

 

 

Aufbau

Material: Pappe, Korken, Stecknadel, Klebefilm, langes Lineal, Stift, 2 Kleberollen oder Ähnliches

Werkzeug: Schere

1. Aus Pappe einen Kreis ausschneiden (Durchmesser zwischen 10cm und 30cm eignen sich gut)

 

2. Mitte des Kreises identifizieren, indem man Kreis versucht auf Stecknadel zu balancieren. Am Punkt der besten Balance Stecknadel durchstechen

 

 

3. ca. 1/3 des Korkens abschneiden. Kurzes Ende des Korkens mit Klebefilm am Boden festkleben.

4. Optional: Zur Orientierung gerade Linien durch die Mitte der Scheibe malen

5. Stecknadel durch das Loch in der Scheibe in den Korken piksen, um Scheibe drehbar zu montieren

6. Lineal so auf zwei Kleberollen legen dass eine Kante über die Mitte der Scheibe geht und die Scheibe untendurch gedreht werden kann. Ggf mit Klebefilm fixieren.

 

7. Optional: Konzentrische Kreise zur Orientierung markieren, indem man den Stift an einer Stelle des Lineals festhält und die Scheibe darunter durchdreht

 

Schematische Erklärung

Trägheit besagt: Ein Objekt bewegt sich, wenn es keinen Einfluss von äußeren Kräften gibt, gleichförmig entlang einer geraden Linie. 

Beide Linien wurden durch eine eine gleichförmige gerade Bewegung erzeugt, jedoch ist die gemalte Linie im drehenden System gebogen. In anderen Worten: ein externer Beobachter sieht eine gleichförmige gerade Bewegung, ein Beobachter in dem drehenden System hingegen eine beschleunigte Bewegung. Diese Beschleunigung wird als das Resultat einer Kraft interpretiert - der Coriolis-Kraft. Eigentlich entsteht die scheinbare Beschleunigung jedoch dadurch, dass eine Drehbewegung eine Beschleunigung ist - der Beobachter im drehenden System sieht eigentlich nicht eine Kraft, sondern nur dass er in einem sich drehenden System ist. Somit ist die Coriolis-Kraft eine Schein-Kraft, die dadurch entsteht dass ein Beobachter in einem drehenden System versucht seine Beobachtung zu erklären ohne die Drehung zu berücksichtigen.