Das "MEGA Clever" - Wissensbuch

Die wissenschaftlichen Erläuterungen der MEGA Experimente aus Sendung 4

1. Weihrauchkessel

Frage: Wie bekommt man einen am Seil aufgehängten, schweren, schwingenden Gegenstand mit den wenigsten Zügen auf die maximale Höhe?

Kurzerläuterung: Man muss in dem Moment am Seil ziehen, in dem sich der Kessel an seinem niedrigsten Punkt befindet.

© Sat1

Wissenschaftliche Erläuterung

Dieses Prinzip nutzen die Mönche in der Kathedrale von Santiago de Compostela am Ende des Jakobweges, wenn sie ihren wuchtigen Weihrauchkessel in die Höhe schwingen, der an einem Seil aufgehängt ist. Dabei erreicht der Kessel eine Geschwindigkeit von 70 km/h und eine Höhe von 50 Metern.

Bei der Pendelbewegung, muss man zwei Energiearten unterscheiden: Da ist zum einen die so genannte potenzielle Energie ("Lageenergie"). Sie wird mit zunehmender Höhe immer größer. Zum anderen gibt es die kinetische Energie ("Bewegungsenergie"); sie wird mit zunehmender Geschwindigkeit größer. Diese beiden Energiearten wechseln sich beim Pendeln nun ständig ab und gehen dabei immer ineinander über.

Beim Schwingen bewegt sich der Gegenstand nicht nur hin und her. Er wird auch vom tiefsten Punkt aus bis zum Umkehrpunkt angehoben, bis die gesamte Bewegungsenergie in Lageenergie umgewandelt ist. Da ein weiterer Anstieg unmöglich ist, kommt es zur Bewegungsumkehr. Der Kessel wird beschleunigt, indem er entsprechend an Höhe verliert. Im tiefsten Punkt hat sich alle Höhenenergie in Bewegungsenergie verwandelt. Die Geschwindigkeit ist maximal und treibt den Kessel aufgrund der Trägheit übers Ziel hinaus, so dass er erneut Höhe gewinnt, dadurch langsamer wird, abermals umkehrt usw.

Durch Verkürzen des Seils hebt man den Kessel bereits ein Stück an. Deshalb kann er entsprechend dieser „Hilfestellung“ auch höher steigen. Gibt man dem Kessel im Umkehrpunkt seine ursprüngliche Pendellänge zurück, so bleibt die vergrößerte Amplitude weitgehend erhalten; d.h. er kann beim Zurückschwingen auch mehr Tempo aufnehmen.

Dieser Vorgang kann natürlich beliebig oft wiederholt und zu einer „Aufschaukelung“ der Schwingung genutzt werden. Der Kessel gewinnt an Geschwindigkeit und an Pendelhöhe.

 

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