Experimente mit diesem Modell
Bei dem ersten Test hatte ich auch den Eindruck, dass es wirklich so
funktioniert wie oben beschrieben. Das Problem ist nur, dass mit einer
Kugel eine sehr große Unwucht erzeugt wird. Und so hoppelt das
Gerät
auf der Tischplatte herum, stößt sich an diversen Teilen,
und
bewegt sich dann in irgendeine Richtung. Diese Effekte sind mehr auf
Reibung
als auf eine Krafterzeugung zurückzuführen.
Der Handantrieb:
Dieses Experiment lässt sich auch schon ohne Motor in der Bauphase
durchführen. Legt man die Kugel in die Bahn, so kann man durch
Drehbewegungen
die Kugel auch in der Kreisbahn zum Umlauf bringen. Dabei tritt ein
sehr
seltsamer Effekt auf. Hält man das Modell so, dass der große
Laufbahnabstand nach oben zeigt, so ist des relativ schwierig, die
Kugel
in Bewegung zu halten. Man muss sehr schnelle und kraftvolle Bewegungen
ausführen, damit die Kugel nicht aus der Bahn fällt. Dreht
man
jedoch das Modell um 180°, so dass die schmale Laufbahn nach oben
zeigt,
rotiert die Kugel fast von selbst. Der Unterschied in den beiden
Bewegungen
ist so groß, dass man wirklich den Eindruck hat, hier wird
irgendwo
her Energie gewonnen. Die Kugel läuft sogar leichter als auf einer
Bahn mit konstantem Abstand. Es sieht so aus, als würde die
Vortriebskraft
nicht aus der zugeführten Energie gewonnen.
Das Schwimmexperiment
Um
zu testen, ob wirklich eine Kraft in einer Richtung erzeugt wird, wurde
das Modell auf eine Holzplatte und ein Stück Styropor aufgebaut.
Die
Stromversorgung übernimmt jetzt ein 4,8V Akku, um Einflüsse
durch
Leitungen zu vermeiden.
Im Wasser erzeugte diese Anordnung eine Menge Wellen und drehte sich
dann langsam im Kreis (viel Wellen um nichts). Es sieht so aus, als
würde
nur ein Drehmoment von der Kugel auf den Schwimmkörper
übertragen,
wodurch sich dieser dann zu drehen beginnt.
Ein zweiter Test wurde mit zusätzlichen Gewichten
durchgeführt,
welche die Unwucht etwas dämpfen sollen. Mit ca. 4kg Zusatzlast
bildeten
sich weniger Wellen, eine gezielte Bewegung in eine Richtung war jedoch
auch hier nicht festzustellen.
Auffällig ist nur, dass beim zweiten Versuch die Kugel viel
schneller
rotierte, als beim ersten. Das kann man auch im Trockenen
überprüfen.
Wenn das GIT auf der Tischplatte hoppelt, rotiert die Kugel relativ
langsam.
Drückt man das Modell aber fest auf den Boden, so dass es
sich
nicht bewegen kann, dann beschleunigt die Kugel und rotiert viel
schneller.
Aufbau
Wichtig ist nur, wie schon oben erwähnt, dass die Kugel gut
abrollt.
Dazu habe ich die Kanten der Laufbahn mit selbstverschweißendem
Klebeband
umwickelt. Dieses besitzt eine gummiähnliche Konsistenz, so dass
die
Kugel darauf gut haftet. Da es aber sehr dick ist, entstehen auch
beträchtliche
Reibungsverluste, welche die Kugel bei längerem Betrieb stark
erwärmen.
Aus
der Vogelperspektive ist der Antriebsmechanismus etwas besser zu
erkennen.
Der Motor treibt direkt eine Kunststoffscheibe. Diese
überträgt
durch Reibung die Energie auf die Kugel, und sollte auch mit Gummi
beschichtet
sein. Die Antriebsscheibe ist so angeordnet, dass die Kugel immer nur
dann
einen Anstoß erhält, wenn sie sich in der Position des
geringsten
Bahnabstandes befindet. Es ist wichtig, dass sich die Kugel auf der
übrigen
Bahn frei vom Antrieb bewegen kann. Denn wenn ihr immer die
Antriebsgeschwindigkeit
aufgezwungen wird, kann sie nie ihre Rotationsgeschwindigkeit
ändern.
Solange die Kugel nicht so schnell rotiert, dass sie durch die Zentrifugalkraft
in die Bahnen gedrückt wird, verhindert eine Kante auf der
Antriebsscheibe
ein Herausfallen der Kugel. Die Kante dient gleichzeitig zum Anfahren
aus
einer Lage außerhalb der Antriebszone.
Abmessungen
Die Abmessungen dürften eher unkritisch sein. Ich habe einfach
Teile verwendet, die ich gerade zur Verfügung hatte. Eine
große
Kugel ist zu empfehlen, da dann eine größere Differenz in
der
Rotationsgeschwindigkeit erzeugt werden kann. Eine hohle Kugel
würde
auch noch etwas Gewicht einsparen, und die Unwucht vermindern. Solche
Kugeln
sind in dieser Größe aber sehr schwer zu beschaffen.
Gummibälle
eignen sich auch sehr gut, da man dann keine Gummibeschichtungen mehr
benötigt.
| Laufbahnen: | Zwei PVC-Kanalrohre mit einem Durchmesser von 160mm, 40mm Länge |
| Schrägstellung: | Kleinster Abstand der Laufkanten: 15mm, größter Abstand der Laufkanten:37mm |
| Kugel | Stahlkugel mit 40mm Durchmesser |
| Motor: | 12V Gleichstrommotor, geschätzte Leistung 8W |
| Antriebsscheibe: | Scheibe aus PTFE mit 85mm Durchmesser, 12mm Dicke |
| Verbindungselemente: | AL-Streifen 15mm breit, 1,5mm dick |
Die Rotation ist eine sehr eigenartige Bewegungsform. Sie ist in ihren Eigenschaften tief mit denen der Masse und Trägheit verwurzelt. Nicht alle Auswirkungen der Rotation sind restlos geklärt. Das zeigt die Kreisel-Seite mit den verschiedenen seltsamen Auswirkungen der Rotation.
Trägheit
Ich finde, es herrscht allgemein eine falsche Auffassung
von Trägheit.
Im Physikbuch steht, dass die Trägheit (engl. Inertia) die
Fähigkeit
eines Körpers ist, seine Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung
ohne äußere Krafteinwirkung
beizubehalten. Das ist das 1. Newton'sche Axiom und das lernt jeder
Schüler in Physik, daher muss es wohl so sein.
Doch dieser Satz ist nur eine Feststellung, die nicht die wahren
Zusammenhänge erklären kann. Wenn sie es versuchen, passiert
folgendes: Was befähigt einen Körper dazu seine
Geschwindigkeit und Richtung beizubehalten
? - Die Trägheit natürlich ! - Und was ist die Trägheit
?
- Die Fähigkeit eines Körpers, seine Geschwindigkeit und
Richtung..... Das ist ein gedanklicher Kurzschluss, der eigentlich
nicht unserem logischen Denken entspricht !
Bei den Betrachtungen von trägen Massen geht es letztendlich
und
ein Phänomen der Energiespeicherung. Beschleunigt man einen
Körper,
so nimmt er die Energie des Antriebes auf, bremst man ihn ab, so
gibt
er diese Energie wieder frei. Interessant ist in diesem Zusammenhang
auch, dass man wegen der quadratischen Beziehung zwischen
Geschwindigkeit und Bewegungsenergie bei einem schnellen Körper
mehr Energie braucht, als bei einem langsamen, um beide jeweils um den
gleichen Geschwindigkeitsbetrag zu beschleunigen, aber das nur so am
Rande.
Damit beim Beschleunigen Energie
umgesetzt
werden kann, muss klarerweise eine Kraft wirken, die
Trägheitskraft
eben. Doch wogegen stützt sich diese Kraft ab ? Wenn wir
Gegenstände auf der Erde beschleunigen, haben wir immer die
riesige Masse der Erde als Gegenpol, welche die Gegenkraft anstandslos
aufnimmt, ohne ihre Geschwindigkeit messbar zu verändern.
Doch das kann nur gehen, wenn sich die Massen ihrerseits wiederum gegen
den
Hintergrund abstützen und sozusagen eine äußere
Brücke für die Gegenkraft bilden. Jede Kraft, bedingt eine
gleich große Gegenkraft, das ist auch ein Newtonsches Axiom, aber
wogegen
wirkt sie im Falle der Trägheit ?
Viele denken, die Trägheit kommt durch die Gravitation
zustande. Wenn
dem so währe, müsste unter Schwerelosigkeit auch die
Trägheit verloren gehen.
Dem ist aber nicht so. Ein Raumfahrer im Weltall muss sich auch mit
Kraft von der
Wand
des Raumschiffs abstossen, um sich in Bewegung zu setzen. Auch Raketen
im
freien Raum
benötigen Antriebsleistung, um zu beschleunigen und das
Rückstoßprinzip würde
ohne Trägheit gar nicht funktionieren. Wenn nämlich, die aus
der Düse ausgestoßenen Gase, trägheitslos davonfliegen
würden, käme das Raumschiff gar nicht von der Stelle. Die
Antriebsenergie wird
also einerseits in der trägen Masse des Raumschiffes
und andererseits in der trägen Masse der ausgestoßenen,
schnell fliegenden, Treibstoffteilchen
gespeichert. Beide
bewegen sich in entgegengesetzter Richtung auseinander. Das Raumschiff
macht sich also also nur die Massenträgheit des Treibstoffs
zunutze, um sich davon
abzustoßen. Das ist eigentlich ein sehr uneffizientes
Verfahren,
man kann nur versuchen, dem ausgestoßenen Treibstoff eine
möglichst
hohe Geschwindigkeit mitzugeben, damit nur eine geringe Masse verbrannt
und
vor allem ja auch mitgeführt werden muss.
Es stellen sich jetzt zwei Fragen: Einerseits, woraus besteht dieser Hintergrund, der für alle Trägheiten die Referenz bildet und andererseits, wie die Kraftwirkung zu den Massen übertragen wird. Letztere könnte man noch relativ einfach mit einem Feldbegriff erklären, wie das beim elektrischen und magnetischen Feld üblich ist. Ich möchte hier einmal von einem Trägheitsfeld sprechen, auch wenn es diesen Begriff bis jetzt noch nicht in der Physik gibt. In diesem Zusammenhang denke ich auch, dass es möglich ist, ein solches Feld künstlich aufzubauen, wie das vielleicht beim Biefeld-Brown-Effekt geschieht, der die Trägheit und die Gravitation beeinflussen oder sogar aufheben kann.
Das Zusammenspiel von Trägheit und Gravitation im freien Raum
ist aus der Astronomie gut bekannt. Die Trägheit der Massen
führt dazu, dass sich Objekte in kreisförmigen Bahnen um
einen Gravitationspol herumbewegen und in den meisten Fällen eine
stabile Lage einnehmen, bei der sich die Fliehkraft
(=Trägheitskraft) und die Gravitationskraft die Waage halten. In
einem trägheitslosen Universum würden alle Massen sehr
schnell in sich zusammen stürzen. Trägheit und Gravitation
sind Energiespeicher für Bewegungs- bzw. Lageenergie. Es bietet
sich ein Vergleich mit der Elektrotechnik an. Das Anheben eines
Körpers im Gravitationsfeld kann mit dem Laden eines Kondensators
vergleichen werden, ebenso wie das Beschleunigen eines Körpers mit
der Energiezufuhr an eine Induktivität verglichen werden kann.
Trägheit und Gravitation stehen demnach in einem ähnlich
gegensätzlichen Verhältnis zueinander, wie Spule und
Kondensator. Aus der Elektrotechnik ist bekannt, dass ein System aus
Spule und Kondensator zu Schwingungen
fähig ist. Mann könnte daher sagen, die Kreisbahnen von
Massen im Universum sind nichts anderes, als die Schwingung, welche in
dem System zwischen Bewegungs- und Lageenergie entsteht. Das zeigt in
etwa, wie mit Trägheit und Gravitation umzugehen ist. Sie sind
beide grundsätzlich verschieden, haben aber eine gemeinsame
Ursache.
Wie aus dem Gedankenexperiment
auf der Kreisel-Seite mit der Frage "Was
dreht sich wirklich"
hervorgeht, besitzt jede Bewegung einen absoluten Bezugspunkt, der
durch die Summe aller Massen im Universum gebildet wird. Haben wir
einen Körper im völlig freien Raum, so können wir weder
seine Geschwindigkeit, noch irgendeine Geschwindigkeitsänderung
angeben, die eine Beschleunigung bedeuten würde. Es geht sogar
soweit, dass wir den Körper nicht einmal mehr beschleunigen
könnten, weil die Kräfte z.B. eines Triebwerkes keinen
Rückstoß mehr auf die ruhenden Massen haben. Das
Trägheitsfeld, als Übermittler dieses Bezuges, muss demnach
von allen Massen im Universum gemeinsam
erzeugt werden.
Der österreichische Physiker Ernst Mach (1838-1916), der vor
allem durch die Definition der Schallgeschwindigkeit als Mach 1 bekannt
wurde, hat das Problem der Referenz für die Trägheit
näher beschrieben.
Es ist als Machs Prinzip (engl. Machs Prinziple) in der Physik bekannt.
Mach gilt in diesem Zusammenhang als Vorreiter und Mitbegründer
der Relativitätstheorie, obwohl seine Theorie dort nicht verankert
ist.
Einen Beweis für seine Theorie würde folgendes Experiment
bringen: Ein Pendel wird am
Nordpol (oder Südpol) der Erde installiert. Es wird von der
Ruhemasse des Universums
in einer stationären Bahn gehalten und die Erde dreht sich unter
ihm
weg. Das Pendel wird also in 24 Stunden einen Kreis auf die
Erdoberfläche zeichnen. Jetzt ist aber auch die Erde mit ihrer
Masse
Teil der gesamten Ruhemasse des Universums. Es wird sich demnach das
Bezugsystem für das Pendel um einen gewissen Betrag in Richtung
der Erdrotation mitdrehen. Für den Beobachter auf der Erde bleibt
das
Pendel dann innerhalb von 24 Stunden hinter dem vollständigen
Kreis
zurück, da sich die Pendelebene zum Teil mit der Erde mitbewegt
hat.
Dieser Versuche würde die Richtigkeit von Machs Theorie beweisen,
wird
aber vermutlich wegen der viel zu geringen Masse der Erde im Vergleich
zum Universum nicht nachweisbar sein, außer man unterstellt eine
gewisse Entfernungsabhängigkeit der Wirkung, dann könnte es
sehr wohl gehen. Damit ergebe sich auch der interessante Fall, dass an
anderen Punkten im Universum durchaus auch eine andere Trägheit
herrschen könnte.
Durch die Trägheitsreferenz bekommt auch die Relativität der
Zeit eine
ganz neue Bedeutung. Denn alle unsere Zeitmesssysteme beruhen auf
Massen, die schwingen, sich also bewegen und zugleich Bestandteil der
gesamten Ruhemasse sind. Eine Pendeluhr mit hinreichend großen
Pendel
müßte also schneller gehen, weil das schwingende Pendel
einen Teil
seiner eigenen Trägheit selbst aufhebt.
Allgemein wird eine
Trägheitskraft immer als Reaktion auf eine Beschleunigung
angesehen, vielmehr ist es aber eine Reaktion auf die Beschleunigug
gegen die Summe aller ruhenden Massen im Universum. Hinter dem was in
der Physik als F=m*a beschrieben, damit aber nicht erklärt wird
(einfach unglaublich
wie wenig das aussagt), steckt also viel mehr. Das Trägheitsfeld,
das sozusagen als überdimensionaler Energiepool dient, muss die
Energie
aufnehmen, mit der man einen Körper beschleunigt und im Falle des
Abbremsens
wieder zurück geben. Jetzt frage ich mich aber, wenn es
möglich
ist, Energie in dieses Feld hinein zu stecken und zu 100% wieder
zurückzugewinnen,
dann muss es auch möglich sein, Energie aus ihm heraus zu bekommen
und
zwar auf Kosten der Gesamtenergie aller Massen und ohne vorher etwas
aufgewendet
zu haben. Das ist eine Erklärung für das Funktionieren vieler
Freier
Energie Maschinen auf Trägheitsbasis und vielleicht auch für
das
Kugelexperiment.