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Kreisel - Funktionsweise im Detail erklärt

Kreisel sind beliebte Kinderspielzeuge, die oftmals aus Holz oder Plastik gefertigt sind und sich um ihre eigene Achse drehen. Doch wie funktioniert es dabei eigentlich, dass Sie erst nach einiger Zeit umkippen?

Kreisel sind ein nettes Spielzeug.
Kreisel sind ein nettes Spielzeug. © silke / Pixelio

Der Kreisel als Begriff

  • Der Begriff des Kreisels weist zunächst nicht nur auf das allseits bekannte Kinderspielzeug hin, sondern auch auf sogenannte Kreiselinstrumente.
  • Diese Messgeräte basieren dabei einerseits auf denselben Prinzipien wie ein Kreisel. Die Ausnahme besteht hierbei jedoch im wissenschaftlich-physikalischen Nutzen.
  • Denn bei den entsprechenden Messinstrumenten liegt im geschlossenen System und bei Krafteinwirkung ein Drehmoment zugrunde, wodurch ein Bezug zur Position gegeben ist. Das heißt, dass derartige Instrumente z. B. in der Verkehrstechnik und dabei vor allem der Luftfahrt ihre Anwendung finden.
  • Andererseits gibt es mittlerweile auch hochtechnisierte Geräte, unter welche z. B. Laserkreisel fallen. Diese nehmen zwar einigermaßen ähnliche Aufgaben wahr, sind jedoch nicht mehr auf einen starren rotierenden Körper angewiesen.
  • Stattdessen wird bei diesen Systemen z. B. der erwähnte Laser oder aber auch Glasfaser verwendet.

Das Funktionsprinzip erklärt

  • Bei den klassischen Kreiseln, die auch optimal als Kinderspielzeug taugen, liegen nun die Gesetze der Physik zugrunde. Das heißt auch, dass grundsätzlich alles als Kreisel zählt, was nur starr ist und um (seine senkrecht gehaltene Achse) rotieren kann.
  • Grundlage hierfür stellt schließlich der sogenannte gyroskopische Effekt dar. Dieser bedeutet, dass sich ein System in Folge einer Bewegung selbst stabilisiert. Hierfür ist jedoch eine hohe Bewegung erforderlich.
  • Infolgedessen dreht sich ein Kreisel auf nur einem Punkt gleichmäßig, da Trägheitsmoment und dynamische Effekte einen stabilen Zustand gewährleisten können. Der gleiche Effekt ist übrigens auch beim freihändigen Fahrradfahren zu beobachten.
  • Hier liegt auch die Erklärung dafür, dass ein Kreisel anfänglich wackelt: Denn in Kurzform ausgedrückt bedeutet dies, dass sich die Kräfte erst im Zuge der hohen Drehbewegung einpendeln müssen.
  • Erst danach folgt die allmähliche Kippbewegung, da der Drehimpuls im Verlauf der Bewegungen immer weiter nachlässt und die Kräfte somit nicht mehr für eine erzwungene Stabilität ausreichend sind.
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