Der Trick der Hallenradfahrer
Bei Hallenradrennen gibt es immer wieder Überraschungen. Es kann durchaus vorkommen, dass ein Radfahrer einen anderen nur dadurch überholen kann, indem er sich in der Steilkurve hoch hinaustragen lässt, um dann Geschwindigkeit beim Herunterfahren zu gewinnen. Das ist bei Sportlern schon so bekannt, dass niemand mehr näher darüber nachdenkt.
Dr. Werner Klein hat sich die Mühe gemacht und in der Zeitschrift "Physik in unserer Zeit", Heft 1998/2 diesen Effekt trotzdem einmal näher zu untersuchen. Das ist meiner Meinung nach der erste wirkliche Beweis, dass es mehr gibt als nur den Energieerhaltungssatz, obwohl er entgegen aller anders lautenden Meinungen, hierbei ausdrücklich nicht verletzt wird.

Der Effekt

Lässt man die Kugel B in einer Bahn mit einer Vertiefung in der Mitte laufen, so wird diese schneller ans Ziel kommen, als die Kugel A auf der ebenen Vergleichsbahn ohne Vertiefung. Beiden Kugeln steht die gleiche Anfangsenergie auf Grund der Starthöhe h zur Verfügung, sodass sie vor der Vertiefung bei Position 1 auch noch gleich auf und gleich schnell sind. Beim Durchqueren der Vertiefung gewinnt die Kugel B an Geschwindigkeit und überholt dadurch die Kugel A. Selbst wenn sich die Kugel B auf dem Wiederanstieg befindet und Geschwindigkeit verliert, kann die Kugel A die verlorene Zeit nicht wieder gut machen. Einmal "verspielte" Zeit in Folge geringerer Geschwindigkeit ist eben nicht mehr zurückzuholen. Das ist ein Naturgesetz, das nirgends niedergeschrieben ist, hier aber zur Anwendung kommt !
Das verblüffende Endergebnis ist, dass die Kugel B, sich bereits bei Position 3 befindet, während Kugel A erst bei Position 2 ist. Mit diesem Versatz laufen dann beide Kugeln gleich schnell bis zum Ende der Bahn weiter.

Ein möglicher Erklärungsversuch ist der, dass man sich die Bahn der Kugel B als ständige Auf- und Abbewegung vorstellt. Im Mittel ist es für die Kugel B so, als würde sie um die Höhe Delta h tiefer fallen, als die Kugel A, der ja nur die Höhe h zur Verfügung steht. Die Kugel B erreicht daher also eine höhere Durchschnittsgeschwindigkeit als die Kugel A. Zu klären bleibt noch, warum diese nicht durch den Wiederanstieg auf die Ausgangshöhe und durch den längeren Weg kompensiert wird.
Die Tatsache, dass die Kugel B jedes Mal beim Erreichen der Höhe h gleiche Geschwindigkeit aber einen Vorsprung in der Weglänge gegenüber der Kugel A hat, lässt den Schluss zu, das bei diesem Vorgang nicht direkt Energie sondern Zeit gewonnen wird. Jetzt stellt sich aber die Frage, ob das Zurücklegen des gleichen Weges in einer kürzeren Zeit nicht automatisch mit der Umsetzung einer höheren Energie verbunden ist.

Erklärung

Am leichtesten verständlich wird der Effekt, wenn wir uns eine sehr lang gezogene Vertiefung vorstellen. Vor Erreichen der Vertiefung bei Position 1 haben beide Kugeln gleiche Geschwindigkeit aufgrund ihrer gleichen Starthöhe h. Wenn die Kugel B jetzt in die Vertiefung eintritt, so gewinnt sie durch den Fall aus der Höhe Delta h zusätzliche Geschwindigkeit. Sie wird dann am Boden der Vertiefung mit einer höheren Geschwindigkeit (v + Delta v) als die Kugel A rollen. Dadurch entsteht der Vorsprung. Je weiter die Vertiefung in die Länge gezogen wird, umso länger kann sie mit erhöhter Geschwindigkeit rollen und umso größer wird auch der Vorsprung sein. Beim Wiederanstieg auf die ursprüngliche Höhe wird die Geschwindigkeit der Kugel B wieder auf die der Kugel A reduziert, und sie kann jetzt keinen weiteren Vorsprung mehr gewinnen. Beide Kugeln rollen mit gleicher Geschwindigkeit aber im versetzten Abstand weiter. Damit ist klar, warum die Kugel B weiter vorne sein muss und das ist soweit auch alles noch mit der klassischen Physik und sogar mit dem Energieerhaltungssatz zu erklären.

Die Frage nach der Energie bleibt aber trotzdem aufrecht und ich möchte es hier einmal in aller Klarheit ausdrücken, selbst wenn es ein energetisches Nullsummenspiel ist, stellt sich doch die Frage: "Was außer Energie hat den Vorsprung der Kugel B verursacht ?"
Wenn wir es streng nach der aristotelischen Logik, "Energie ist das, was das Mögliche in die Wirklichkeit treibt"* betrachten, dann können wir nicht leugnen, dass es vor der Mulde ohne zusätzliche Energie nicht möglich war die Kugel B nach vorne zu bringen, hinter der Mulde ist das aber zur Wirklichkeit geworden. Somit ist das eine Art von Energieumsatz, den uns der Energieerhaltungssatz vorenthält.

Eine interessante Parallele dazu, die uns zeigt, dass Energie nur über die Zeit wirken kann, ist die Wärmepumpe. Wärmeenergie kann bekanntlich nur wirken, wenn sie zunächst einmal irgendwo aufgespeichert wird, dann nutzen wir die Strömung während des Ausgleiches mit der Umgebung. Würde sie sich unmittelbar nach ihrer Erzeugung ausgleichen, wäre sie nicht nutzbar. Das ist auch der Grund, warum seit Entdeckung des Feuers immer noch keine effizienten Wärmekraftmaschinen konstruiert werden können. Wärmeenergie braucht zum Wirken eine Zeitdifferenz, daraus können wir schließen, dass umgekehrt eine Zeitdifferenz nur durch Energieeinwirkung verursacht werden kann, so wie hier beim Kugelexperiment.
Das Grundprinzip der Wärmepumpe kann nur funktionieren, weil die Wärme immer die Eigenschaft hat sich auszugleichen und durch die entstehende Strömung Energie in nutzbarer Weise freigesetzt werden kann wie z.B. durch ein Peltier-Element. In einem Raum mit gleichmäßig heißer Luft lässt sich die Energie zunächst nicht unmittelbar nutzen. Es muss eine Störung, in Form des kalten Absorbers, in das Gleichgewicht eingebracht werden, die dann zu einer Strömung führt, und so Energie aus der Umgebung eingesammelt wird. Diese zusätzliche Energie wird dann im Kompressor auf ein höheres Temperaturniveau gehoben und dann in den Kondensator gegeben, wo es abermals zu einem Ausgleich gegen die Umgebung kommt und die zusätzliche aufgenommene Energie nutzbar wird.
Genau darin steckt das Prinzip der zeitlichen Verschiebung. Wir nehmen einfach eine gewisse Wärmemenge und warten bis sich das entstandene Loch wieder aufgefüllt hat und nichts mehr davon zu sehen ist. Später geben wir die Wärme wieder ab und jetzt haben wir einen Überschuss der sich erneut ausgleicht und nutzbar ist.
Beim Kugelexperiment passiert ähnliches und darum auch der treffende Satz in der Überschrift, der aus dem bekannten Physikbuch "Gerthsen Physik" von Helmut Vogel zur Begründung des 2. Hauptsatzes der Wärmelehre entnommen ist: "Dieser typisch kapitalistische Wunschtraum - jemand leiht sich eine an sich wertlose Sache, verschafft sich damit alles was er will, und gibt sie trotzdem vollständig zurück - kann nicht funktionieren." Zitat Ende.
Wir sehen aber, dass das Kugelexperiment ganz genau so funktioniert und obwohl es keine Wärmekraftmaschine ist, widerspricht sie trotzdem diesem Axiom. Wir nehmen zwei gleich schnell laufende Kugeln, leihen uns für die eine etwas Energie aus dem Gravitationsfeld, beschleunigen sie damit weiter, verschaffen uns mit der höheren Geschwindigkeit soviel Wegvorsprung, wie wir wollen und geben später diese zusätzliche Energie wieder vollständig zurück. Als Nutzen bleibt uns der Zeitgewinn in Form des Wegvorsprunges erhalten, man könnte auch sagen, es ist ein Gravitations-Zeitwandler. Es stellt sich die Frage, ob die gewonnene Zeit nicht irgendwo anders fehlt !
Über die Gravitation kann man sich den Effekt auch noch anders erklären. Beim Rollen über den Abwärtshang verursacht die Kugel einen geringeren Bodendruck. Im Extremfall, also bei einem senkrechten Fall würde die Kugel nur noch über der Bahn schweben. Dieses Fehlen an Druck wirkt sich beim Wiederanstieg aber doppelt aus. Die Kugel hat jetzt eine höhere Geschwindigkeit und wird mit dieser gegen den Hang geschleudert. Durch den aufwärtsgerichteten Hang wird der Druck in Höhe umgewandelt. Der auf der einen Seite fehlende Druck wirkt sich also auf der anderen Seite in positiver Richtung aus. Dieser Effekt der Gleichrichtung oder Symmetriebrechung muss in allen Geräten der Freien Energie angewandt werden. Nur so kann die Energie polarisiert und nutzbar gemacht werden. Ähnlich dem Effekt des Keltischen Wackelholzes.
Der Grund, warum hier noch keine Überschussenergie, so wie bei der Wärmepumpe, gewonnen wird, ist einfach der, dass beide Kugeln nicht miteinander in zeitverzögerter Wechselwirkung stehen, was bei der Wärmepumpe sehr wohl der Fall ist. Der Kreislauf muss auch hier geschlossen werden.

  Download von Kugel.xls

Um das Verhalten mit realen Werten besser untersuchen zu können, wurde eine Excel-Tabelle angefertigt. Die Angaben in den grünen Feldern können variiert werden, das Ergebnis wird in den roten Feldern dargestellt. Die Berechnung wurde vereinfacht und setzt die Höhenänderungen als ideale Sprungstellen voraus, die in der Praxis natürlich nicht machbar sind. Trotzdem ist gut erkennbar, welche Veränderungen zu welchem Zeitvorsprung führen.
Ich habe auch versucht, einen Energiewandlungsfaktor herauszurechnen, der z.B. beschreibt, wie viel Zeit pro "geliehener" Energiemenge gewonnen wird, doch dieser war bei unterschiedlichen Vorgaben leider nicht konstant. Vielleicht gelingt das noch jemand.

Berücksichtigung der Reibung

Bei allen Betrachtungen wurde bisher immer die Reibung vernachlässigt. Streng betrachtet, muss die Kugel B nach dem Durchlaufen der Mulde trotz des Vorsprunges sogar etwas langsamer sein als die Kugel A, da sie durch die erhöhte Reibung auf dem längeren Weg mehr Energie verloren hat. Wenn man eine von der Geschwindigkeit unabhängige Reibung (ohne Luftwiderstand) voraussetzt, dann würden beide Kugeln nach der gleichen zurückgelegten Weglänge zum Stillstand kommen. Der in der Mulde zusätzlich verbrauchte Weg fehlt der Kugel B dann natürlich in der Länge und sie kommt hinter der Kugel A zum Stillstand.
Das oft gebrachte Argument, der Vorsprung sei nur auf die verminderte Reibung der Kugel B in der Mulde zurückzuführen, stimmt nicht. Durch den teilweisen freien Fall in der Mulde tritt dieser Effekt zwar beim Abschwung tatsächlich auf, jedoch ist beim Aufschwung die Reibung wegen der zusätzlichen Beschleunigungskräfte genau um den vorher gewonnenen Betrag größer, in Summe also wirkungslos. Hierbei wird oft der Fehler gemacht und die Kugel am Aufwärtshang nur im statischen Fall betrachtet. Dann ist es natürlich so, dass auf einer schiefen Ebene eine geringere Reibung herrscht. Doch beim dynamischen Durchlaufen der Mulde treten am Aufwärtshang zusätzliche Beschleunigungskräfte auf, die notwendig sind, um die Masse der Kugel zu heben. Über diese Kräfte erhöht sich die Bodendruckkraft und mit ihr die Reibung genau um jenen Betrag, der am Abwärtshang gewonnen wurde.
Bringt man auch noch die geschwindigkeitsabhängige Luftreibung ins Spiel, so erhält man für die Kugel B noch eine größere Reibung, da sie in der Mulde ja eine höhere Relativgeschwindigkeit zur Luft hat.

Nutzbarmachung des Gewinns

Bei einer Anwendung dieses Effektes würde man wohl am liebsten die im System sich zu Null addierende Energie so abführen, dass beide Kugeln nachher wieder parallel laufen und die zusätzliche Energie gratis dabei abfällt. Dabei würde aber die Kugel B nicht mehr ihre ursprüngliche Geschwindigkeit nach dem Wiederanstieg erreichen, sobald ihr in der Vertiefung, egal auf welche Weise, Energie entzogen wird. Dann würde sie auf der hinter der Vertiefung fortgesetzten Bahn von der Kugel A eingeholt werden. Bei diesem Effekt wird eben nicht direkt Energie gewonnen, sondern nur ein Zeitvorsprung.

Man sollte deshalb auch nach einer direkten Nutzung der Zeit Ausschau halten. Dazu ein einfaches Gedankenexperiment wie dies in unserer materialistischen Welt aussehen könnte: Stellen sie sich zwei Nachbarn Herrn A und Herrn B vor, die beide mit ihren Autos den gleichen Weg zu ihrem Arbeitsplatz zurücklegen müssen. Beide Autos brauchen bei gleichem Energieverbrauch auch gleich lang, um diese Wegstrecke zurückzulegen. Nun nehmen wir an, dass Herr B eine andere Route gleicher Länge fährt, in deren Höhenprofil sich aber die besagte Mulde befindet. Es ist nun Herrn B möglich, mit immer noch dem gleichen Energieverbrauch die Wegstrecke in einer kürzeren Zeit zurückzulegen. Er kommt also vor Herrn A in der Arbeit an. Er kann somit länger arbeiten und entsprechend mehr Geld verdienen. Da Geld gleichzusetzen ist mit Arbeitsenergie, hat er also einen effektiven Nutzen aus diesem Effekt gezogen. Obwohl der eigentlich Gewinn letztendlich immer noch auf seine mehr erbrachte Arbeitsleistung zurückzuführen ist, kann Herr A diese zusätzliche Energie nie umsetzen, weil ihm dazu einfach die nötige Zeit fehlt, mal vorausgesetzt, dass die beiden Herrn auch die gleiche Freizeit für sich beanspruchen. Also, graben sie vor ihrer Garage eine tiefe Mulde -:)

Versuchsaufbau

Der reale Versuchsaufbau ist sehr einfach. Aus Kupferdraht wurden zwei identische Bahnen zusammengelötet. In eine davon wurde die Vertiefung gebogen und das Ganze dann in einem Gestell auf gleiche Höhe gebracht.
Die Drähte sollten vor dem Verwenden durch einen kräftigen Ruck gestreckt werden, um Unebenheiten in der Bahn zu vermeiden. Beim Löten der Bahn darf kein Zinn auf die Innenseite, also dort wo die Kugel läuft, gelangen. Dazu werden halbrunde Distanzstücke verwendet, die nur außen an die Bahn angelötet werden.
 

Kugeln:	2 Stahlkugeln mit 22mm Durchmesser
Laufbahn:	Aus 2,5mm² Installationsdraht gefertigte Bahn  15mm Spurbreite, Distanzstücke mit 10mm Radius
Bahnlänge:	60cm
Starthöhe:	5cm gegenüber der ebenen Bahn
Vertiefung:	3,5cm tief, 10cm Radius

Verbesserung
Wie oben bereits ausgeführt wurde, erfolgt der Zeitgewinn in jenem Bereich der Bahn, wo sich die Kugel unterhalb des Niveaus der anderen Kugel befindet. Es liegt daher nahe, für einen stärkeren Effekt diesen Bereich so lange als möglich zu machen.

Eine weitere interessante Asymmetrie tritt in dem System auf, wenn man die ganze Bahn auf Rollen stellt. Dann sind auch die seitlich wirkenden Kräfte, also die Beschleunigungen und Verzögerungen die auf die Kugel wirken sichtbar. Beim ersten Startversuch fährt die ganz Bahn gleich einmal unerwartet nach links, wenn man die Kugeln loslässt. Das ist aber ganz klar, denn die Kugel muss beschleunigt werden und die Bahn muss der beschleunigenden Kraft einen Gegenhalt bieten. Sie fährt nach links weg, wenn sie das nicht kann. Diese Kräfte sieht man normalerweise nicht, wenn die Bahn fest am Erdboden verankert ist.
Bei der Freien Energie in der Mechanik kann es meiner Meinung nach nur so gehen, dass man diese Kräfte wirken lässt, und sie nutzt, bevor sie wieder in den Erdboden abgeleitet werden. Denn selbst der Abtrieb eines Gerätes findet letztendlich seinen Gegenhalt wieder auf dem Erdboden. So ist z.B. das Gehäuse eines Generators auch fix mit dem Erdboden verbunden.
Das Interessante an diesen horizontalen Kräften ist die Überlagerung mit der Geschwindigkeit der Kugel. Würde die Kugel nur in der Vertiefung hin- und herrollen, so wären auch die nach außen wirkenden Beschleunigungen auf die Bahn ausgeglichen und sie würde auf den Rollen im Takt der Kugel hin- und herfahren, im Mittel aber nicht von der Stelle kommen. Da aber die Kugel eine Anfangsgeschwindigkeit besitzt, die es ihr erlaubt die Vertiefung wieder zu verlassen, gibt es einen Symmetriebruch in den sonst ausgeglichenen Kräften. Am Abwärtshang wirkt weniger beschleunigende Kraft, da die auf die Bahn rückwirkende Kraft durch die Geschwindigkeit teilweise kompensiert wird. Im Extremfall wird das deutlich, wenn die Kugel nämlich so schnell ist, dass sie den Abwärtshang überspringt ohne die Schiene zu berühren und erst am Gegenhang aufschlägt, wirkt überhaupt keine Kraft auf die Bahn gegen die Bewegungsrichtung der Kugel zurück. Am Aufwärtshang hingegen drückt die Kugel jetzt mit voller Wucht gegen die Bahn und stößt sie weit nach vorne. Der nach unten gerichteten Kraft, die durch den Aufprall oder im Normalfall durch die Umsteuerung der Kugel im Tal entsteht,  ist es nicht gestattet zu wirken. Sie wirkt lotrecht auf die Rollen und wird sofort in den Erdboden abgeleitet. In Summe muss also auch bei langsam laufender Kugel eine Kraft in Bewegungsrichtung auf die Bahn ausgeübt werden. Das könnte der gleiche Effekt sein, den auch das GIT nutzt.

Das Video zeigt in Zeitlupe (1/2 Geschwindigkeit) sehr eindrucksvoll das Kugelexperiment. Nach Verlassen der Startrampe sind beide Kugeln gleich schnell und rollen auf gleicher Höhe. Wenn die vordere Kugel in die Vertiefung beschleunigt gewinnt sie klarerweise einen Vorsprung. Doch dieser schrumpft beim Wiederanstieg auf die ursprüngliche Höhe nicht mehr auf Null zusammen, sondern es bleiben ca. 2cm übrig. In diesem Abstand kommen dann beide Kugeln mit gleicher Geschwindigkeit ins Ziel.

Der Begriff eines rein mechanischen Perpetuum Mobile ist in unserer heutigen Zeit schon so anrüchig, dass kein ernsthafter Physiker auch nur einen Gedanken daran verschwendet. Doch gerade die Trägheit ist eine noch relativ unbekannte Erscheinung und könnte durchaus eine eigene Energieform darstellen. Erst wenn das Vorhandensein einer noch unbekannten Energiequelle in der Physik akzeptiert wird, macht es Sinn von der theoretischen Seite an das Problem der Freien Energie heranzugehen. Bis dahin können sich nur die Bastler und Tüftler in ihrem stillen Kämmerchen die Freiheit herausnehmen und über solche Dinge nachdenken. Ich finde damit sind sie den Physikern um einiges voraus. 

	Das Kugelexperiment findet sich auch in diesem Buch, wo versucht wird, durch Grundlagenexperimente und neue theoretische Ansätze mehr Licht in das Thema der Freien Energie zu bringen. Nähere Informationen zum Buch.
	Titel:	Grundlagen und Praxis der Freien Energie Alternative Theorien und interessante Experimente
	Autoren:	Harald Chmela und Wolfgang Wiedergut
	Verlag:	Erschienen im August 2004 im Franzis Verlag
	ISBN Nr.:	3-7723-4400-3

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