Ph 08

Heimversuche

Die Kerzenwippe


Mit einer Kerze als zweiarmigem Hebel lässt sich aufgrund des Hebelgesetzes eine Kippschwingung aufrechterhalten.

Aufbau:
Eine längere Kerze wird so präpariert, dass an beiden Enden der Docht sichtbar wird. Nun durchbohrt man die Kerze genau in der Mitte mit einer Stricknadel. Diese legt man auf zwei Becher oder Klötze so auf, dass sie um die Stricknadel frei drehbar ist. Unter das ganze legt man etwas Papier, damit der Tisch von tropfendem Wachs geschützt ist.
Zündet man nun beide Seiten der Kerze an, so pendelt diese in langsamen Schwingungen hin und her.


Erklärung:
Die Kerze stellt einen zweiarmigen Hebel mit der Stricknadel als Drehachse dar, bei dem die Länge der Hebelarme ständig variiert. Im Ausgangszustand ist die Kerze austariert, d.h. ihr Schwerpunkt befindet sich an der Drehachse in der Mitte der Kerze. Dreht man die Kerze kurzzeitig aus der Ruhelage, so schmilzt die Flamme auf der tieferliegenden Seite mehr Wachs ab als an der höherliegenden Seite. Daher brennt oder tropft auf dieser Seite der Kerze im gleichen Zeitraum mehr Wachs ab als auf der anderen Seite. Der Schwerpunkt der Kerze verlagert sich dadurch von der Drehachse in Richtung des höher liegenden Endes der Kerze. Es entsteht ein Drehmoment, welches das obere Kerzenende nach unten sinken lässt. Nun brennt oder tropft von dieser Seite das Wachs schneller ab. Der Schwerpunkt der Kerze ändert erneut seine Lage und die Kerze beginnt zu wippen.

Literatur
Hilscher, H.: Universität Augsburg, Institut für Didaktik der Physik, CD-ROM Freihandexperimente
Hahn, H.: Physikalische Freihandversuche, Band 1, Verlag Otto Saale, Braunschweig 1907
Zeier, E.: Kurzweil durch Physik, Aulis Verlag Deubner & Co.KG, Köln 1983
Walpole, B.: Experimente, Tricks und Tipps zum Verständnis der Natur, Lernen und Wissen im Spiel und mit Spaß, Südwest Verlag GmbH & Co.KG, München 1990
Gardner, M., The Physics Teacher 31/6 (1993) 382 Literatur