Download - Experimentarium

¬
…
Skolemateriale
7.-10. klasse

Cirkus Fysikus 2
…
Helikoptere redder liv
Når helikopterne fra Flyvevåbnets Redningstjene-
RedningstjeneRedningstjeneste
går i luften, kan det være et spørgsmål om liv
og død. I langt de fl este tilfælde lykkes det at redde
de nødstedte.
Flemming Hybel Madsen og Tommy Hesselbjerg har begge
været piloter på Flyvevåbnets redningshelikoptere i mange
år. Det er ikke et job for folk med sarte nerver, for man ved
aldrig, hvornår det værste kan ske.
Piloterne foran redningshelikopteren. Det er Tommy til venstre og
Flemming til højre.
Heldigvis går næsten alle fl yvninger godt. ”Vi fl yver patienter
fra de danske småøer til hospitaler, vi henter fi skere, som
er blevet syge på havet, og vi fl yver patienter fra olieplatformene
i Nordsøen i land. Om sommeren, hvor folk fl okkes ved
badestrandene, sker det også af og til, at en surfer driver til
havs og må fi skes op”, fortæller Flemming.
Men nogle gange står livet på spil, når redningshelikopteren
går ud med seks mand: To piloter, en radiooperatør, en fl ymekaniker,
en redningssvømmer og en læge. Tommy var pilot på
den værste ekspedition i nyere tid, da fragtskibet Faros for et
par år siden forliste i en brandstorm i Nordsøen.
Redningshelikopteren går i luften.
Vinden hylede, bølgerne var 10-15 meter høje, og regnen
væltede ned i den mørke nat. Faros fi k motorstop, og lyset
forsvandt overalt på skibet. Kun radioen virkede. Snart fi k Faros
slagside. 21.000 tons træ rev sig løs fra dækket, og store
stammer, som let kan smadre en redningsfl åde, væltede ud i
havet. To redningsfl åder røg samme vej, og den sidste fl åde
blev klemt fast på det kæntrede skib.
Der var syv mand ombord. Men de havde kun seks overlevelsesdragter,
som kunne holde dem varme i det iskolde vand i
nogle timer. Besætningen fi k dragterne, mens kaptajnen satte
sit eget liv på højkant ved at klare sig uden.
Helikopterne går ud
En helikopter fra Skrydstrup nåede først frem til skibet. Men
det lykkedes ikke at redde søfolkene, og efter tre timer i luften
måtte helikopteren vende tilbage til land for at tanke op.
Tommy var pilot på den næste helikopter, som nåede ud til
det forulykkede skib. ”Alt var buldermørkt, men vi kunne
se skibet og besætningen med vores infrarøde kamera, der
opfanger varmestråling. Så vi kunne rette helikopterens
projektører mod søfolkene”, fortæller han.
Nu fi k sømændene på Faros den fastklemte redningsfl åde
rykket fri og smidt den i vandet. En mand kom ned i fl åden,
og det lykkedes at hejse ham op i helikopteren. De sidste
seks mand hoppede senere ned i fl åden, men kaptajnen blev
skyllet ud i havet, hvor han blev holdt fast til fl åden af en
line. Bølgerne pressede redningsfl åden ind mod skibssiden,
og den var ved at gå i stykker. Alle og især kaptajnen var i
yderste livsfare.

”Et stort tankskib kom forbi og prøvede at give os læ, men det
mislykkedes. Vi var ved at løbe tør for brændstof, men blev
ved med at forsøge. Til sidst måtte vi vende tilbage til land,
mens den næste helikopter var på vej ud med fulde tanke”,
fortæller Tommy.
Mandskabet på den næste helikopter fi k hejset kaptajnen op
fra vandet med en line, og det var i sidste øjeblik, for han var
meget afkølet. Lægen pakkede kaptajnen ind i varme tæpper,
han blev fl øjet i land, og hans liv blev reddet.
Redningsskibet kommer
Redningsskibet Vestkysten kom frem til ulykkesstedet, og
redderne satte en motorbåd i havet. De fi k trukket de forulykkede
sømænd op i båden, og mandskabet på skibet var godt i
gang med at hive redningsbåden op på rampen i skibets agterende.
Alt tegnede til at lykkes. Men netop da spillet var ved
at hale båden det sidste stykke ind til sikkerheden, skyllede
en kæmpe bølge redningsbåden ud i havet, og sømændene
og to reddere røg ud i det åbne vand.
”I løbet af de næste timer blev nogle af dem fi sket op på Vestkysten,
og andre kom op i helikopteren. Men for den ene redder
var det for sent. Han var død af kulde”, fortæller Tommy.
Set med almindelige briller ydede redningsfolkene en fantastisk
indsats, da de med fare for deres egne liv reddede syv
søfolk. Men for Tommy og resten af redningsmandskabet var
det den værste dag i deres liv, fordi en af kollegerne døde.
”Jeg holder aldrig op med at tænke på, om jeg kunne have
gjort mere”, siger han stille.
Drengene på isflagen
Heldigvis har piloterne også masser af gode oplevelser at
tænke tilbage på.
”Jeg har været ude at lede efter en lille pige, som var blevet
væk fra en børnehave på standen ved Vesterhavet. Politiet
havde forsøgt at fi nde hende med hunde, men uden held.
Vi opdagede pigen på en klit, hvor hun lå og sov. Det var et
stort øjeblik, da vi landede ved familien og så deres glæde”,
fortæller Flemming.
I vinteren 2002 var den gal igen. Tre drenge havde leget på
isen ved Hals i Nordjylland, da isen knækkede, og drengene
drev til havs på en isfl age. De havde en mobiltelefon med og
ringede desperate efter hjælp.
”På grund af isen kunne man ikke redde drengene fra et
skib, men vi fi k dem hejset op i helikopteren. Knægtene var
ikke ret kny, da vi landede i Aalborg, men jeg var glad”, siger
Flemming.
3 Cirkus Fysikus
…
Sådan flyver helikopteren
Flyvevåbnets Redningstjeneste fl yver i Sikorsky S-61 helikoptere,
som Flemming siger ”er de bedste i verden”. S-61
har fem rotorblade, og når bladene drejer rundt, går det så
hurtigt, at de virker som én stor frisbee, der er formet, så
den buede overside er længere end undersiden. Når rotoren
drøner rundt i luften, løber luften længere og hurtigere på
oversiden af bladene end på undersiden. Dét skaber et mindre
tryk over bladene end under dem. Dette giver opdrift.
Hvis rotoren holdes i vandret plan som ved starten, fl yver
helikopteren lodret op i luften.
Når rotoren bøjes lidt forover, fl yver helikopteren fremad,
og når rotoren drejes til siden, drejer helikopteren i samme
retning.
Helikopteren har også en lille halerotor, der fungerer som
haleroret på et fl y, der sørger for at retningen holdes. Når
helikopteren drejer ved at dreje den store rotor på toppen,
drejes halerotoren også. Halerotoren har endnu en vigtig
funktion: Uden den ville hele helikopteren snurre rundt!

Cirkus Fysikus 4
…
I cockpittet. Hjelmene på og klar til start.
Gyro sørger for stabilitet under flyvningen
Alle fl y og helikoptere medbringer mindst to gyroer. Den ene
bruges til at sikre, at fl yet eller helikopteren ligger stabilt i
luften, mens den anden gyro fungerer som kompas.
En gyro er en fl ad og rund skive, som roterer i et ophæng, der
er så snedigt indrettet, at skiven bliver ved med at dreje rundt
i samme plan, når den først er sat i rotation. Drejeskivens
plan påvirkes overhovedet ikke, selv om helikopteren ligger
på siden i luften.
Gyroens hjerte er den roterende skive i midten. Ophænget med de
drejelige ringe tillader, at skiven bliver ved med at rotere i samme
plan, når den først er sat i omdrejninger.
Stabilitetsgyroen drejer altid rundt i vandret plan. I cockpittet
har piloten et billede af en kunstig horisont med streger
på tværs, hvor han kan se gyroen. Når helikopteren holdes
vandret i luften, som den skal, fl ugter stregerne med gyroskiven.
Men hvis fl yet krænger, bliver stregerne skrå i forhold til
skiven, og piloten retter helikopteren op.
Den kunstige horisont i cockpittet
har linier på tværs, og gyroskiven
ses i midten. Når striberne fl ugter
med gyroskiven, fl yver helikopteren
vandret.
Helikopteren krænger, og
striberne står skråt i forhold til
gyroskiven.
Helikopteren stiger.
”Ens egen fornemmelse kan godt svigte nogle gange, men
gyroen tager aldrig fejl”, siger Flemming.
Den anden gyro roterer, så dens rotationsakse peger nordsyd.
Gyroen fungerer som et kompas, der viser helikopterens
retning i forhold til nord.
Flyvning
- drømmen der blev til virkelighed
I årtusinder har mennesket drømt om at fl yve
som fuglen. Men det er kun 100 år siden brødrene
Wright for første gang lettede med et motorfl y, som
var tungere end luften. Nu er fl yvning hverdag, og
udviklingen af nye fl y fortsætter for fuld fart.
En dag i 1178 stod en munk på toppen af et højt tårn i Istanbul
iført kunstige vinger. Og for øjnene af en jublende skare
kastede han sig ud i luften. Men vingerne kunne ikke bære
hans tunge krop, og munken faldt til jorden som en sten.
Siden fi k mange vovehalse samme triste skæbne.
Men drømmen om at fl yve levede videre. I middelalderen
undersøgte den berømte italienske videnskabsmand og
kunstner Leonardo da Vinci fuglene for at gøre dem kunsten
efter. Men Leonardo og hans efterfølgere stod overfor det
problem, at mennesket ganske enkelt ikke er skabt til at fl yve.
Vi er alt for tunge, og vores muskler er ikke stærke nok til at
bruge vinger.

Dét havde franskmanden Joseph Mongolfi er luret i 1782, hvor
han fi k den gode ide at få en ballon til at lette ved at fylde
den med varm luft. I 1783 steg to modige frivillige op i den
første bemandede ballon og fl øj otte kilometer.
Luftskibene letter
Som transportmiddel er ballonfl yvning ikke meget værd.
For det er vinden og ikke piloten, der bestemmer, hvor man
lander. Problemet blev løst, da Henri Giffard i 1852 lettede i
verdens første luftskib, som var fyldt med brint for at stige til
vejrs, og som blev drevet frem af en propel.
I de næste årtier blev de majestætiske luftskibe et almindeligt
syn i Europa, og de begyndte at krydse Atlanten. Men
luftskibenes æra fi k en brat afslutning, da luftskibet Hindenburg
i 1937 brød i brand ved landingen i Lakehurst lufthavnen
i USA. 36 mennesker mistede livet ved ulykken.
Det pudsige er, at luftskibene nu er ved at få et comeback. De
bruges til at fragte tungt gods. Fremtidens luftskibe fyldes med
helium, som i modsætning til brint ikke er eksplosionsfarligt.
Brødrene Wright går i luften
Mens de første luftskibe sejlede over himlen, arbejdede
opfi ndere i USA og Europa med at udvikle fl y, som er tungere
end luften. Man var klar over, at vægten ikke er en hindring
for at lette, hvis bare fl yvemaskinen har fart nok på. Så opstår
der nemlig et mindre tryk over vingerne end under, og det
giver opdrift.
Sådan kommer et fl y i luften: Når fl yet ruller ud ad startbanen,
giver vingens form opdrift. Den buede overside medfører, at luft,
som passerer over vingen, tilbagelægger en længere vej, end luft,
som passerer under vingen. Luften løber altså hurtigst på oversiden,
og det skaber et mindre tryk over vingen end under, og fl yet
får opdrift. For at komme i luften, skal opdriften være større end
fl yets vægt. Det sker, når fl yet bevæger sig hurtigt nok.
Men fl yets vægt må selvfølgelig ikke blive for stor, og det
blev den næsten automatisk omkring år 1900, fordi propellen
skulle drives af en tung dampmaskine, som var den eneste
type motor, man kendte.
Det fi k ikke de amerikanske brødre Wilbur og Orville Wright
5 Cirkus Fysikus
…
til at give op. Den 17. december 1903 indtraf det største
øjeblik i fl yvningens historie, da brødrenes 270 kilo tunge
benzindrevne motorfl y rullede ned ad startrampen og steg til
vejrs. Flyet hævede sig tre meter, og på 17 sekunder fl øj det
40 meter.
Den største dag i fl yvningens historie! Brødrene Wrights
motorfl y letter den 17. december 1903.
I Europa blev danskeren Jakob Christian Ellehammer den første
til at lette med et motorfl y i 1906. Ellehammer blev også
en pioner for udviklingen af helikoptere, da han i 1912 fi k en
primitiv helikopter i luften.
Da drømmen om motorfl y først var blevet opfyldt, gik udviklingen
stærkt. I 1925 blev de langsomme dobbeltdækkere
afl øst af fl yvemaskiner med enkeltvinger. Verdens første
styrbare helikopter så dagens lys i 1936. I 1939 lettede det
første jetfl y, og i 1947 brød det første jagerfl y lydmuren.
Fremtidens fly
Flere fl yfabrikker arbejder med at kombinere helikopterens
evne til at lette lodret med almindelige fl ys evne til at fl yve
hurtigt over lange strækninger.
Løsningen er tilt-rotor-fl y, som har propeller for enden af
vingerne. Ved starten holdes propellerne vandret som på en
helikopter, men så snart fl yet er højt nok oppe i luften, drejes
propellerne, så de sidder lodret som på et propelfl y. Testfl
yvningerne er i fuld gang, og de første tilt-rotor-fl y ventes
godkendt til kommerciel fl yvning i 2007.
Menneskene har kun været i luften for alvor i 100 år.
Hvem kan vide, hvad det ender med?
Tilt-rotor-fl yet letter som en helikopter. Når det er i luften,
vendes rotorerne. Så fl yver fl yet som et almindeligt propelfl y.

Cirkus Fysikus 6
…
Gyrokufferten giver dig modstand
Alle helikoptere og fly medbringer gyroer for at sikre,
at fartøjet ligger stabilt i luften. Men hvad sker, hvis
gyrohjulet låses fast i ét bestemt plan inde i en kuffert?
Det kan du prøve i Cirkus Fysikus.
Så længe gyrokufferten står stille, snurrer hjulet bare rundt.
Men hvis man tager fat i kufferten og drejer den, tvinger
man hjulet til at dreje rundt i et andet plan. Og det fi nder et
gyrohjul sig ikke i uden at gøre modstand!
Lav en cykelhjulsgyro
Du kan fremstille en gyro af et gammelt cykelhjul:
• Montér håndtag på begge sider af et cykelhjul.
• Sæt dig i en kontorstol, som drejer let. Hold cykelhjulet i
de to håndtag, mens du løfter benene fra gulvet.
• Lad en kammerat sætte cykelhjulet i stærk rotation.
• Drej nu det spindende cykelhjul til siden. Så begynder
stolen at dreje rundt.
Hvad sker der, hvis det roterende cykelhjul drejes til den
anden side?
Hvordan får cykelhjulsgyroen stolen til at dreje?

Undersøg en fl yvinge
Et fly bliver båret oppe i luften på grund af vingernes
snedige form. Byg en flyvinge af papir og test princippet:
1. Fold et stykke papir næsten på midten, så den ene side er
lidt mindre end den anden.
2. Sæt den korte ende fast på den lange med klisterbånd. Så
har du en vinge med buet overside og fl ad bund.
3. Prik et hul hele vejen gennem vingen. Stik et sugerør
gennem hullet og klip sugerøret til, så det ikke stikker ret
meget ud fra papiret. Klæb sugerøret fast på begge sider af
vingen med tape.
4. Stik en sytråd gennem sugerøret. Bind tråden fast til noget
i begge ender, så vingen kan bevæge sig op ad tråden.
Blæs mod vingen med en hårtørrer og se, hvad der sker.
7 Cirkus Fysikus
…
Supersvæveren og Hurtigfl yveren
Udformningen af et fly har stor betydning for flyveegenskaberne.
Det kan du teste ved at bygge to vidt forskellige
papirfly, Supersvæveren og Hurtigflyveren.
Du kan fi nde opskriftene på www.experimentarium.dk
Følg dem og afprøv fl yene. Hvorfor har de forskellige fl yveegenskaber?
Læs mere om
eksperimenterne på
www.experimentarium.dk

Cirkus Fysikus 8
…
Terminalens lange rejse
Hvad gør man, når en 2622 tons tung og 105 meter
lang fredet bygning står i vejen for udbygningen af
Skandinaviens største lufthavn? Svar: Flytter den
gamle terminal et par kilometer.
Samson - verdens stærkeste mand - kunne måske have slået
den gamle lufthavnsterminal i Københavns Lufthavn til pindebrænde.
Men han havde næppe evnet at fl ytte terminalen
godt to kilometer, uden et eneste vindue gik i stykker, og blidt
sænke bygningen ned på sit nye fundament.
Det meste af turen hen over startbaner og landingsbaner foregik
om natten. På den måde slap Lufthavnen for at afl yse ret mange
fl yafgange.
At fl ytte en så stor bygning kræver mere end råstyrke. Man
må have viden om kræfters dynamik og mestre ingeniørkunst
og avanceret teknologi. Der blev brug for det hele, da
Danmark for et par år siden satte uoffi ciel verdensrekord i
fl ytning af store bygninger på langdistance. Det skete, da
Lauritzen Terminalen fra 1939 rullede af sted gennem natten
på 744 store hjul.
Inden fl ytningen havde bølgerne gået højt i årevis. Var det
overhovedet muligt at fl ytte så lang og tung en bygning? Burde
taget over den store hal forstærkes? Skulle man forstærke
betonbjælkerne? Eller kunne man bare save de bærende
søjler over og rulle af sted med den 4000 kvadratmeter store
bygning, som den var?
Valget faldt på den mest dristige løsning, som også var langt
den billigste. Terminalens rejse nåede sit dramatiske højdepunkt,
da en af søjlerne kom ubehageligt tæt på en ujævnhed
i landingsbanen. Lufthavnens ledelse overvejede at opgive,
men Erik Reitzel og ingeniørerne fra Monberg og Thorsen
havde is i maven og kørte videre. Da natten var omme, stod
den fredede lufthavnsterminal på sin nye plads ved Maglebylille,
hvor den i dag er indrettet med kontorer og bruges til
receptioner og som VIP-terminal.
Det kostede millioner af kroner at fl ytte og nyindrette den
gamle lufthavnsterminal. Pengene ville være spildt, hvis
underlaget var kommet i vejen for søjlerne på rejsen. Så havde
man været nødt til at opgive transporten og rive den fredede
bygning ned.

Erik Reitzel udarbejdede det store fl ytteprojekt 8 år inden selve
fl ytningen. Han stolede på sine beregninger, selv om andre ingeniører
mente, at terminalen ville brase sammen under transporten.
Erik Reitzel er professor ved Danmark Tekniske Universitet
og har blandt andet været ledende ingeniør ved byggeriet
af Den Store Triumfbue i Paris. Så han har prøvet lidt af
hvert. Men natten mellem den 18. og 19. september 1999 har
mejslet sig ind i hans erindring som noget helt særligt. ”Den
nat stod nerverne virkelig på højkant. Men alt gik som beregnet,
og bygningen holdt til turen”, fortæller Erik Reitzel.
Som skabt til flytning
Lauritzen Terminalen er bygget på en måde, så den nærmest
er skabt til en fl ytning. For det første stod terminalen på
søjler, som kunne skæres over. For det andet er de bærende
konstruktioner bygget af armeret beton, som hænger bedre
sammen end murværk, der ikke kan optage trækkræfter og
derfor let revner under transport.
De bærende søjler er anbragt i et netværk på fem gange
seks meter, bortset fra under det 45 meter lange og 12 meter
brede tag over hallen. Mange tvivlede på, at taget kunne
holde til fl ytningen, men udformningen med mange bølger
kom til hjælp. Den samlede kraftpåvirkning på et bølgetag er
kun en fjerdedel af de kræfter, som et fl adt tag udsættes for.
”Man kan sammenligne med et stykke almindeligt papir. Hvis
det er fl adt, kan det intet bære, men hvis man buer papiret
opad, kan det faktisk bære en hel del, selv om papiret ikke er
stærkt i sig selv”, siger Erik Reitzel.
Gitre, blokvogne og en trebenet taburet
Inden fl ytningen blev alle væggene i underetagen fjernet, så
kun søjlerne stod tilbage. Så blev store gitterbjælker spændt
fast øverst ved søjlerne, så de gik på tværs under bygningen
og understøttede det fl ade betongulv i overetagen.
Nu blev søjlerne en for en skåret over med diamantklinger
nær fundamentet. Så blev lange blokvogne kørt ind mel-
lem søjlerne. Mellem gitterbjælkerne og vognene blev der
anbragt en masse computerstyrede donkrafte, som løftede
søjlerne fri. Derefter bar donkraftene bygningen under
transporten.
Under den lange fl ytning var det afgørende, at bygningen
ikke vred sig, for så ville den revne. Derfor var det nødvendigt,
at terminalen hele tiden blev båret i et fuldstændigt
jævnt plan, selv når underlaget ikke var helt fl adt.
9 Cirkus Fysikus
…
Hvordan opnår man stabilitet, balance og ligevægt, når
man triller af sted med en så lang bygning? ”Man sikrer sig,
at vægten fordeles på tre ben ligesom i en stor, trebenet
taburet. En trebenet taburet står fast på ujævnt underlag i
modsætning til en fi rbenet stol, der vipper på et skævt gulv”,
siger Erik Reitzel.
Bygningen blev understøttet tre steder ved at sprede de 744
computerstyrede donkrafte jævnt under bygningen, så de tre
understøtningssteder kom til at ligge i tyngdepunktet af hver
deres areal. Den avancerede computerstyring sørgede nu for,
at donkraftene hele tiden ydede præcis det rigtige tryk mod
vægten af den 2622 tons tunge bygning.
På plads i nye huller
Endelig kom den store dag, hvor donkraftene løftede terminalen
fri af de overskårne søjler, og de store blokvogne
begyndte at rulle langsomt og majestætisk af sted gennem
lufthavnen.

Cirkus Fysikus10
…
Den godt to kilometer lange rejse sluttede ud på natten ved
den gamle terminals nye hjemsted. Betonsøjlerne var så
fi nt afskårne og i så perfekt stand, at de blot kunne sænkes
ned over de på forhånd støbte fundamenter. Bygningen stod
urokkelig fast med det samme.
”Inden fl ytningen havde Lauritzen Terminalen stået 60 år
i lufthavnen, uden at der var kommet synlige revner i de
bærende dele eller i hallens loft. Der var heller ingen revner
bagefter. Den gamle terminal er en fremragende konstruktion,
som vi selv i dag kan lære en masse af, når det gælder om
at bygge stærke og lette bygninger med et beskedent forbrug
af materialer”, siger Erik Reitzel.
Lauritzen Terminalen som ny i 1939. I sine velmagtsdage var
terminalen et yndet udfl ugtsmål for københavnerne. Fra hallen og
fra den smagfulde restaurant kunne man kigge lige ud på de store
fl y på pladsen foran bygningen. Det var udvidelsen af Københavns
Lufthavn med nye terminaler, som gjorde det nødvendigt at fl ytte
den gamle bygning, som var blevet fredet i 1997.
Løft din far eller mor i armvippen
Balance var nøgleordet ved flytningen af den gamle terminal
i Københavns Lufthavn. Den 105 meter lange bygning
skulle være i balance, for ellers ville den knække.
Balance er altid vigtigt, når man løfter noget tungt. Man
kan endda udnytte balance til at løfte en stor vægt med en
mindre vægt. Det kan du prøve på Eksperimentariums nye
armvippe, hvor du så let som ingenting kan hæve din far eller
mor højt op i luften.

Flyt noget stort
Da Erik Reitzel skulle planlægge flytningen af den gamle
terminal i Københavns Lufthavn, var han selvfølgelig
klar over, at der kun var en ting at gøre: Bygningen
skulle rulles af sted på mange hjul. Det er ikke tilfældigt,
at hjulet regnes for en af de største opfindelser i
verdenshistorien. Men allerede før hjulet blev opfundet,
havde oldtidens mennesker luret princippet. De brugte
ruller til at flytte tunge ting. Test det selv:
Løft noget tungt
Når man skal løfte eller vippe noget tungt, er det en god
ide at bruge vægtstænger. Test princippet på en enkel
måde:
11 Cirkus Fysikus
…
• Vend et bord om, og lad en gruppe kammerater stille sig
på det. Prøv at sætte en anden gruppe til at bære bordet
– eller rettere sagt: Lad være, for det har ryggen ikke godt
af! Læg i stedet fi re rundstokke under bordet og tril af sted
med det. Det kræver ikke nær så mange kræfter.
Hvad er det største problem, når man fl ytter noget med
ruller?
• Lav en konkurrence, hvor I kappes om at fl ytte noget stort
og tungt på den korteste tid.
Læs mere om
eksperimenterne på
www.experimentarium.dk
• Stik en lineal ind under en bog, og placer en blyant på
tværs under linealen. Tryk linealen ned og løft bogen.
Hvor er det smartest at placere blyanten?
• Du kan også forsøge at vippe noget tungt som f.eks. en
træplade med en kammerat ovenpå. Erstat linealen med en
rundstok og blyanten med en stor sten. Skal stenen placeres
tæt på pladen eller langt fra den?

Cirkus Fysikus12
…
Pendulet der hænger fast i universet
Man må undre sig over, at vi ikke er rundtossede!
For kloden, vi står på, drejer rundt om sig selv.
Jorden kredser om Solen, som også er en snurretop.
Solen tager os med på en gigantisk karruseltur
omkring centeret i vores kæmpemæssige galakse,
Mælkevejen, som selv fl yver gennem rummet i
en endnu større cirkel sammen med resten af den
lokale galaksehob. Sådan kunne man blive ved ud
til de fjerneste afkroge af universet.
I Middelalderen var man sikre på, at Jorden var det faste
punkt i universet. Den stod fuldstændig stille, hvad enhver jo
kunne se med sine egne øjne. Og Solen og stjernerne drejede
rundt omkring Jorden. Men astronomerne fandt senere ud af
sandheden ved at observere stjernerne. Og i 1800-tallet tvivlede
ingen længere på, at Jorden kredsede omkring Solen.
Man var klar over, at planeten roterede om sin egen akse på
et døgn. Men kunne det bevises med et eksperiment?
En dag snublede den franske videnskabsmand Leon Foucault
over løsningen nærmest ved et tilfælde: Man kunne bruge et
pendul! I 1851 var han klar til at vise sit forbløffende forsøg
i Pantheon-kirken i Paris. Under en af kirkens store kupler
havde han hængt en 28 kilo tung kanonkugle op i en 67
meter lang line. En stift på kuglens underside var klar til at
tegne fi ne streger i det sand, Foucault havde spredt på gulvet.
Publikum fyldte kirken til bristepunktet, og spændingen må
have været åndeløs, da Leon Foucault satte sit kæmpemæssige
pendul i svingninger. Allerede efter nogle minutter
kunne man se, at stregerne i sandet begyndte at fl ytte sig.
Det var som om, pendulet nu svingede frem og tilbage i et lidt
andet plan.
Men det var rent synsbedrag. For når et stort og frit ophængt
pendul svinger i en lige linie, ligger svingningsplanet fast i
forhold til stjernerne og galakserne, og pendulet bliver ved
med at svinge i det samme plan. Pendulet er fuldstændig
ligeglad med, at gulvet drejer rundt under det, fordi Jorden
roterer om sin egen akse. Eller rettere sagt: Sådan ville det
være, hvis pendulet hang over Nordpolen eller Sydpolen. I
Paris er forholdene mere komplicerede, men alligevel beviste
Leon Foucaults forsøg, at kloden drejer rundt om sig selv.
Selv om der nu er gået over 150 år siden den store dag, fortsætter
Foucaults pendul med at fascinere folk, forskere og
forfattere verden over.
Fra nordpolen til Ækvator
Hvis man hængte et Foucault pendul op lige præcis over
Nordpolen, ville Jorden dreje rundt under pendulet som en
langsom snurretop. Efter 24 timer ville Jorden have taget en
hel omdrejning på 360 grader med en rotationshastighed på
15 grader i timen. Men da man ikke mærker kloden rotere,
ville det se ud som om, pendulets svingningsplan havde
drejet rundt i en fuld cirkel.
Alting bliver mere indviklet, når man hænger penduler op
alle andre steder på jordkloden, f.eks. i Danmark, hvor der
fi ndes Foucault penduler på Geologisk Institut ved Københavns
Universitet og på Steno Museet i Århus.
Hos os roterer Jorden ikke med aksen lige under pendulet.
Vor kugleformede klode tager nemlig hvert døgn Danmark,
bygningen, ophænget og pendulet med sig på en stor rundtur
omkring jordaksen. Det påvirker pendulet, så der går længere
tid, før svingningsplanet kommer hele cirklen rundt.
Både i København og Århus går der ca. 29 timer, før Jorden
har drejet 360 grader under pendulet.
I Paris, hvor Foucaults originale pendul nu igen er hængt op
i Pantheon, er man tættere på Ækvator, og pendulet bruger
længere tid på en fuld cirkel. Omdrejningstiden bliver længere
og længere, jo nærmere man kommer Ækvator. På selve
Ækvator ser pendulet ikke ud til at ændre retning overhovedet.
”Der er en simpel ligning, som beskriver, hvor lang tid pendulet
er om at komme igennem en fuld cirkel på en hvilken
som helst breddegrad. Med et Foucault pendul ved hånden
Leon Foucaults pendul sættes i svingninger. Forsøget beviser, at
Jorden roterer om sin egen akse.

På Nordpolen ser det ud som om, pendulet drejer en
hel omgang i døgnet, mens det på Ækvator ikke ser
ud til at ændre retning overhovedet.
kan man sidde i et lukket rum uden forbindelse med omverdenen
og præcist regne ud, hvilken breddegrad man befi nder
sig på. Man kan skelne mellem den nordlige og den sydlige
halvkugle, fordi pendulet drejer med uret hos os, og mod uret
syd for Ækvator. Man kan endda bruge pendulet som et ur,
der kan tælle dage og timer, hvis bare det svinger præcist
nok”, siger gymnasielærer Birgit Truust, som har været vild
med penduler i fl ere år.
Et spark bagi
Selv i dag, hvor der er gået over 150 år, siden Leon Foucault
satte sit store pendul i svingninger, er det meget svært at få
et Foucault pendul til at virke helt perfekt.
Birgit Truust ved pendulet på Steno Museet, som har hendes store
interesse.
Den første knast er, at pendulet taber en lille smule fart i
hvert eneste sving på grund af luftmodstand og vibrationer
i linen. Så uden hjælp går pendulet før eller siden i stå. På
Steno Museet i Århus er problemet løst på moderne vis.
Når museets pendul svinger hen over centrum i banen, måler
en lille elektromagnetisk spole, hvornår jernkuglen kommer
forbi, og hvor meget fart kuglen har på. Så sendes der besked
13Cirkus Fysikus
…
ud til en magnetspole længere ude i banen, som tændes og
giver pendulet et ekstra skub udad, når det passerer forbi.
Målingen sikrer, at spolen er tændt i netop det tidsrum, der
skal til, for at det magnetiske spark har præcis den styrke,
som holder pendulets fart og udsving konstant i hvert eneste
sving.
Sving lige!
Det andet store problem er, at pendulet skal svinge i en helt
lige linie. Hvis banen bare er en lille smule elliptisk i starten,
bliver den ved med at være det, og pendulet går for enten for
langsomt eller for hurtigt. Hvis ophænget eller andre dele af
pendulet ikke er helt symmetrisk, opstår ellipsebevægelsen
af sig selv, og efterhånden går pendulet helt agurk og ender
med at skifte mellem cirkler og ellipsebaner. Så kan det
hverken bruges til at bevise Jordens rotation eller til at måle
breddegraden.
Pendulet svinger lige og er helt præcist.
Det første sving danner en ellipse, og banen bliver ved med at
være ellipseformet. Det får pendulet til at gå forkert.

Cirkus Fysikus14
…
Dét problem er meget svært at løse, selv med alverdens
moderne teknologi. Foucault selv var helt klar over problemet.
Ved demonstrationen i Pantheon havde han bundet
pendulet fast med en snor, som han forsigtigt brændte over,
da det skulle sættes i svingninger. Hvis man klipper snoren
over med en saks, er det nemlig umuligt at undgå, at pendulet
får et skub ud til siden, fordi det rykker i snoren. Det gør
banen elliptisk. I 1930’erne fandt man ud af, hvordan man får
et Foucault pendul til at svinge lige ved hjælp af et snedigt
ophæng. I praksis er det dog ikke så let endda.
”Pendulet på Steno Museet skulle egentlig gennemløbe en
fuld cirkel på præcis 28,8 timer. Men det tager næsten 30
timer. Det behøver museet dog ikke at skamme sig over. For i
Pantheon i Paris har man heller ikke fået Foucaults originale
pendul til at svinge helt lige. Og det samme er tilfældet på
mange andre museer og science-centre verden over, hvor der
hænger Foucault penduler”, siger Birgit Truust.
Fascinerende pendul
Birgit Truust tændte på Foucault og hans pendul, da hun i
1994 for første gang så Steno Museets nye pendul i aktion.
Pendulet hænger i en 11 meter lang line og er omgivet af 120
kegler, som er anbragt med 3 graders mellemrum. Da gulvet
drejer rundt under pendulet, fordi Jorden roterer, vælter
kuglen en kegle med knap et kvarters mellemrum.
”Jeg har tit mine gymnasieklasser med på museet. Så holder
vi styr på, hvor mange kegler der vælter, mens vi ser udstillingerne.
Når vi kommer tilbage på skolen, sætter jeg
eleverne til at regne på sagerne”, fortæller Birgit Truust, som
har skrevet en bog om Foucault.
Gyngerne der selv vil bestemme
I Cirkus Fysikus kan du prøve de koblede gynger, som i
virkeligheden er nogle finurlige penduler.
En almindelig gynge får fart på, når man svinger benene
frem og trækker kroppen tilbage for enden af banen. Men
hvis man gør det samme på vej bagud, går gyngen i stå. De to
koblede gynger rykker altid hinanden den forkerte vej. Derfor
skiftes gyngerne til at tappe hinanden for energi, tilkæmpe
sig overtaget og miste det igen. Bestemmer de koblede gynger
selv? Eller kan du overliste dem?
Pendulkaos!
Hvis man hænger et Foucault pendul op præcis over
Nordpolen, opfører det sig forudsigeligt. Pendulet svinger
værdigt frem og tilbage i en lige linie, mens kloden
drejer rundt under det.
Andre penduler er rent kaos. Når kaospenduler først er sat i
gang, er det ikke til at forudsige, hvordan de bevæger sig. I
Cirkus Fysikus er der to glasvægge med hver sit kaospendul.
Pendulerne er simple mekaniske systemer, men ingen kan
regne ud, hvordan de vil svinge, når du sætter dem igang.
Det er ret så fascinerende at se på!

Få en fornemmelse af Foucault
pendulet
I har næppe mulighed for at rejse til Nordpolen og
hænge et Foucault pendul op der. Men I kan få en fornemmelse
af, hvordan pendulet virker.
• Lav et stativ af trælister
og sæt det fast på en
kontorstol med kraftig
tape.
• Lav et pendul af en snor
og en møtrik. Hæng
pendulet i træstativet.
• Sæt først pendulet i
svingninger, og derefter
kontorstolen til at dreje
rundt.
Læg mærke til om pendulet bliver ved med at svinge i samme
plan, selv om kontorstolen drejer rundt.
Regn pendulet ud
Med en simpel ligning kan man regne ud, hvor lang tid
et Foucault pendul er om at gennemføre en fuld cirkel på
en hvilken som helst breddegrad.
Omdrejningstiden for en fuld cirkel kan udregnes til:
24
timer
sinus (breddegraden)
Prøv med København som eksempel:
Københavns centrum ligger på 55,4 graders nordlig bredde.
• Indtast 24 på din regnemaskine.
• Divider med sinus til 55,4 grader. Det gør du ved først at
trykke på sinusknappen, hvorefter du taster breddegraden
ind. Facit = 29,2 timer for en fuld omdrejning.
Prøv at lave beregningen for andre byer, f.eks:
Aarhus: 56,2 graders nordlig bredde.
Jerusalem: 31,4 graders nordlig bredde.
Lagos: 6,3 graders nordlig bredde.
Se på www.experimentarium.dk om du har regnet rigtigt.
Læs mere om
eksperimenterne på
www.experimentarium.dk
Undersøg penduler
Koblede penduler
I Experimentarium’s Koblede Gynger kan man prøve,
hvordan koblede penduler påvirker hinanden. Prøv et
tilsvarende eksperiment i skolen eller hjemme:
15Cirkus Fysikus
…
Lav et pendul ved at binde en sytråd i en møtrik. Find et sted,
hvor pendulet kan hænges op, så det kan svinge frit.
• Prøv med sytråde i forskellige længder, f.eks. 25 cm., 50
cm., 75 cm. og 100 cm. Er der forskel på, hvor lang tid det
tager for pendulet at svinge 10 gange frem og tilbage, når
trådens længde ændres?
• Bind et forskelligt antal møtrikker fast i snoren, f.eks. 1,2,3
og 4 møtrikker. Betyder vægten noget for, hvor lang tid
pendulet er om at foretage 10 svingninger?
Betyder det noget for svingningstiden, om man trækker pendulet
et langt eller et kort
stykke ud til siden, når
man starter det?
Lav en systematisk
undersøgelse.
Bind et stykke sejlgarn fast mellem ryglænene på to stole.
Lav huller i lågene til to fi lmdåser. Stik et stykke sejlgarn
gennem hvert sit låg og bind en knude på indersiden. Lav
en løkke i den anden ende. Fyld lige mange mønter i begge
dåser og sæt lågene på. Lav to kroge af ståltråd og sæt dem
fast på sejlgarnet mellem stolene. Hæng pendulerne op i
krogene. Det er vigtigt, at pendulerne hænger i lige lange
snore, og at den indbyrdes afstand mellem dem og stolene er
nogenlunde ens.
Sæt det ene pendul i svingninger og se, hvad der sker.

Cirkus Fysikus 16
…
Hvad har en umedgørlig gyrokuffert, en finurlig armvippe og et
mystisk pendul til fælles? Svar: Der er fysik i det hele! Oplev de
finurlige fænomener i Experimentarium’s nye udstilling, Cirkus
Fysikus.
Læs hæftet her med interessante historier om fantastisk fysik i
virkelighedens verden. Og undersøg fænomenerne nærmere med
spændende eksperimenter.
Mød redningspiloterne, som ved hjælp af gyroer og luftens kræfter
manøvrerer deres helikopter elegant og sikkert, når de søger efter
forliste søfolk. Tag med ingeniøren på arbejde og flyt en lufthavnsterminal
flere kilometer ved hjælp af viden om konstruktion og
kræfter. Og læs om pendulernes forunderlige svingninger, der både
er forudsigelige og kaotiske.
Åbningstider
Mandag, onsdag, torsdag, fredag 9.30 - 17
Tirsdag 9.30 - 21
Lørdag, søndag og helligdage 11 - 17
Skoleferie Almindelig åbningstid
23-24-25/12, 31/12 og 1/1 Lukket
Book et besøg for klassen, tlf. 39 25 72 72, kl. 9-15 på skoledage
Dette skolemateriale er lavet i forbindelse
med åbningen af Cirkus Fysikus, en ny del
af Experimentarium’s hovedudstilling,
som vil være at fi nde mange år fremover.
Copyright © 2004
…
Tuborg Havnevej 7, DK - 2900 Hellerup
www.experimentarium.dk
info@experimentarium.dk
Fri kopiering til undervisningsbrug
Tekst
Rolf Haugaard Nielsen
Faglig konsulent
Christian Petresch
Redaktion
Lene Hybel Kofod
Illustrationer/fotos
Knud Andersen, Skønvirke
(side 3, 4, 5, 6, 7, 11, 13, og 15)
Nina Lemvigh-Müller
(side 2, 4, og 9)
NASA photo
(side 5)
Arne V. Petersen,
Københavns Lufthavne A/S
(side 8)
Erik Reitzel
(side 8 og 9)
Vilhelm Lauritzen AS
(side 10)
Kuft Møller Pedersen, Steno Museet
(side 13)
Poul Kattler
(side 6 og 14)
FOCI Image Library
(side 5 og 12)
Dorthe Weis
(side 14)
Layout og grafi sk design
Punkt@Prikke A/S
Tryk
Formegon Aps
Oplag
5500 eksemplarer
ISBN
87-91400-03-1
Tak til
Flemming Hybel Madsen og
Tommy Hesselbjerg, Eskadrille 722,
Flyvevåbnets Redningseskadrille.
Thorbjørn Haugaard Eriksen, Valby.
Erik Reitzel, DTU. Birgit Truust og
Kurt Møller Pedersen, Steno Museet.
6. og 7. rød, Hellerup Skole.