UNIVERSIT¨AT AUGSBURG Institut für Physik Der Stehaufkreisel ...

1.1 Modellbildung 5
liefern kann. Die einzige horizontale Kraft, welche überhaupt in Frage kommt,
ist aber die Reibungskraft, weshalb ein Modell Reibungsverluste berücksichtigen
muß. Des weiteren lehrt die Beobachtung, daß sich der Kreisel in der invertierten
Position (d. h. Kreisel steht senkrecht auf dem Stift) nicht allzulange halten
kann. Aus diesem Grunde wurde bei der Modellbildung eine Berührungsfläche
zwischen Kreisel und Unterlage angesetzt. Dies läßt sich nur realisieren, wenn
die elastischen Eigenschaften von Kreisel und Boden berücksichtigt werden. Abbildung
1.4 zeigt einen Querschnitt des Kreisels mit übertriebener Darstellung
der Verformung des Bodens.
Diese Elastizität ist auch in anderer Hinsicht von Bedeutung: Zahlreiche
Versuche und vorhergehende Untersuchungen [10] haben gezeigt, daß der Kreisel
gelegentlich vom Boden abhebt (was sich akustisch durch Rattern bemerkbar
macht); in seltenen Fällen ist ein solcher Luftsprung auch mit bloßem Auge
erkennbar! Um nun das Abheben und Aufschlagen auf den Boden realistisch zu
simulieren sind elastische Eigenschaften unumgänglich.
Bemerkung:
Die Berücksichtigung der Elastizität des Kreisels tut dem Modell ” starrer Körper“
natürlich keinen Abbruch, da die Idealisierungen (insbesondere Konstanz
der Hauptträgheitsmomente) bei solch winzigen Deformationen auch weiterhin
hervorragend gewährleistet sind.
Abbildung 1.4: Geneigter Kreisel mit Verformung des Bodens