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Versuche

Heimversuch Kerzenwippe

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

Aufbau und Durchführung

Präpariere eine längere Kerze so, dass an beiden Enden der Docht sichtbar wird. Durchbohre nun die Kerze genau in der Mitte mit einer Stricknadel (Auch wenn Du die Kerze nicht genau in ihrer Mitte durchbohrt hast, funktioniert die Schaukel nach einiger Zeit.). Lege nun diese Konstruktion auf zwei Becher oder Klötze so auf, dass sie um die Stricknadel frei drehbar ist. Lege unter das ganze etwas Papier, damit der Tisch von tropfendem Wachs geschützt ist, und zünde beide Seiten der Kerze an.

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)