Ein schnell drehender Kreisel hat viel Drehimpuls. Deshalb ändert sich die Richtung seiner Drehachse durch einen kleinen Einfluss nur wenig. Neigt sich der Kreisel, zieht die Schwerkraft ihn nach unten. Bei schneller Drehung wandert die geneigte Achse dabei oft im Kreis, und der Kreisel bleibt eine Weile auf seiner Spitze.
Stell einen Spielzeugkreisel auf seine Spitze und lass ihn ohne Drehung los. Meist kippt er sofort. Drehst du ihn kräftig an, bleibt er oft einige Sekunden stehen. Schau genau hin: Der Griff kann einen kleinen Kreis zeichnen, während sich der Kreisel selbst viel schneller dreht.
Schnelles Drehen gibt dem Kreisel Drehimpuls
Die Drehachse ist eine gedachte Linie durch die Spitze und den Griff. Um diese Linie dreht sich der Kreisel. Je schneller sich derselbe Kreisel dreht, desto größer ist sein Drehimpuls.
Der Drehimpuls beschreibt die Drehbewegung und ihre Richtung. Bei einem schnell drehenden Kreisel ändert ein kleiner Einfluss die Richtung der Achse nur wenig. Deshalb kann er auf seiner Spitze balancieren.
Der Griff kann einen Kreis zeichnen
Ist der Kreisel geneigt, liegt sein Schwerpunkt seitlich neben der Spitze. Dort zieht die Schwerkraft nach unten. Das ergibt eine Kippwirkung um die Spitze. Diese Wirkung heißt Drehmoment.
Bei schneller Drehung ändert das Drehmoment vor allem die Richtung, in die der Griff geneigt ist. Die Achse wandert um die Senkrechte. Diese langsame Kreisbewegung der Achse heißt Präzession.
Am Ende kippt der Kreisel
Die Reibung an der Spitze und der Luftwiderstand bremsen den Kreisel. Dadurch nimmt sein Drehimpuls ab.
Wenn er langsam genug geworden ist, wackelt er oft stärker. Schließlich berührt sein Rand den Tisch, und er bleibt liegen.
Beobachte den Griff statt des Randes
- Nimm einen kleinen Spielzeugkreisel mit stumpfer Spitze. Dreh ihn in der Mitte eines flachen Tabletts an und beobachte den Griff von schräg oben.
- Schau zuerst, wie ruhig der Griff beim schnellen Drehen wirkt. Achte gegen Ende darauf, ob der Griff einen Kreis zeichnet oder stärker wackelt.
- Dreh denselben Kreisel noch einmal etwas langsamer an. Vergleiche, wie lange er auf der Spitze bleibt. Wiederhole beide Versuche, damit ein einzelner schiefer Start das Ergebnis nicht bestimmt.
Stell das Tablett auf eine ebene Fläche und warte, bis der Kreisel stillsteht, bevor du ihn aufhebst.
Zum Mitnehmen
Ein schnell drehender Kreisel kann auf seiner Spitze balancieren. Bei einer Neigung kann seine Achse im Kreis wandern. Wird er zu langsam, kippt er.
Welche Bewegung heißt Präzession?
Quellen & Weiterlesen
OpenStax · Precession of a Gyroscope ↗University of Colorado Boulder · Rotational Stability ↗Unsere Texte erklären die Grundidee in eigenen Worten. Bilder und Modelle vereinfachen die Wirklichkeit; sie sind nicht maßstabsgetreu.
