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Ein Maxwellsches Rad selbst besteht aus einer Schwungscheibe, deren
Achse horizontal an zwei Schnüren aufgehängt ist. Dreht man das
Rad (von der toten Position aus) so wickeln sich die Schnüre um die
Achse und das Rad hebt sich. Wird nun das aufgezogene Rad losgelassen,
so führt es eine beschleunigte Bewegung aus, bis die Schnur wieder
ganz abgewickelt ist. Das Rad verliert beim abrollen potentielle Energie
und gewinnt kinetische und Rotationsenergie. Durch die Rotationsenergie
wird die Schnur wieder aufgewickelt (weil kein Freilauf) und das Rad hebt
sich wieder an.
Das Maxwellsche Rad ist wie auch ein Yo-Yo also ein Energieträger (Schwungrad): Beim Aufrollen des Rades wird Hubarbeit verrichtet. Diese wird dann
als Lageenergie gespeichert. Auf Grund der Erdanziehungskraft wird Beschleunigungsarbeit
verrichtet, gleichzeitig wird auch noch Reibungsarbeit verrichtet. Dadurch
wird die Lageenergie in Wärme- und Bewegungsenergie umgewandelt. Am
Rad wird wieder Hubarbeit verrichtet, gleichzeitig wird Reibungsarbeit
verrichtet. Die Bewegungsenergie wird in Lageenergie und Wärmeenergie
umgewandelt. Auf Grund der Erdanziehungskraft usw... . Dieser Vorgang läuft
so lange weiter bis die ursprünglich vorhandene Lageenergie komplett
in Wärmeenergie umgewandelt worden ist.
Hier ein kleiner Versuch mit einem klassischen Yo-Yo zu Arbeit und Energie
bei Rotation:
Wo steckt die Energiedifferenz? Offenbar in der Rotation!
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Auch Guru Harry hat sich mit dem Maxwellschen
Rad befasst. Er nennt es im folgenden Akademisches Yo-Yo:
Zitat Harry Baier: "Allgemeines: Ein klassisches Yo-Yo, dessen Schnurdicke unerheblich ist und dessen Spulenradius beim Ab- und Aufwickeln der Schnur konstant bleibt, nennen wir ein akademisches Yo-Yo. Nur solche finden gelegentlich Erwähnung in Lehrbüchern der Mechanik. Wie ein akademisches Yo-Yo benimmt sich das Maxwellsche Rad, das an zwei Schnüren aufgehängt ist, die sich zu beiden Seiten des Schwungrades in nebeneinanderliegenden Windungen auf die Welle wickeln. Wirkungsweise: Beim akademischen Yo-Yo bleibt der Spulendurchmesser
während der gesamten Bewegung konstant. Deshalb sind Fallen und Steigen
gleichförmig beschleunigte Bewegungen. Zum Unterschied von frei fallenden
Körpern wird das Yo-Yo durch die Schnur gezwungen, sich zu drehen.
Dabei wird die zur Verfügung gestellte Gesamtenergie aufgeteilt: Ein
Teil der Energie kommt der Fallgeschwindigkeit zugute, der andere Teil
der Energie sorgt für die Drehung des YoYos." (Quelle: Yo-Yo
World Trickbuch von Harry Baier S. 32)
Ein Video des Versuchsaufbaus im Technorama in Winterthur gibt es hier. |
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