Also, ich versuche es mal mit einer
Theorie. Physikalisch sind endgültige Beweise sowieso
nicht durchführbar, man kann lediglich durch Versuche eine Theorie untermauern; je mehr Versuche die Theorie bestätigen, und mit jedem Versuch der sie nicht widerlegt, wird die Gültigkeit der Theorie wahrscheinlicher.
So viel als Grundlage zur Physik, damit die Forderung nach einem "Beweis" erstmal aufhört. Den gibt es nicht. Newton hat auch immer gedacht er hätte recht, und alles sprach dafür - dann kam Einstein. Auch dessen Theorien sind nicht "beweisbar", und irgendwann kamen Planck, Heisenberg und Schrödinger. Einstein hat die Zeit seines Lebens gehasst. Egal
Also bitte gleich im Kopf behalten: in der Physik gibt es keine "Beweise". Nur
Gegenbeweise.
Nun mal eine Theorie, wie das ganze Prinzip funktioniert:
(den Gegenbeweis zu dieser Theorie kann ja dann jemand antreten, ich bitte darum
)
Zunächst mal aus dem PDF von Counteract:
Sobald die Fliehkraft des unausgewuchteten
(schwereren) Punktes größer wird und die Federung
das Rad hoch und runter schwanken lässt, wandern die
elektrostatischen Counteract-Auswuchtperlen wegen
der Trägheit in die Gegenrichtung der vertikalen
Schwankungen. Die Elemente wandern solange, bis das
ganze Rad voll ausgewuchtet ist.
1. dreht sich ein perfekt rundes Rad im perfekt gleichmässigen Lauf, so ordnen sich die im Rad befindlichen Partikel aufgrund der Fliehkraft gleichförmig verteilt am Aussendurchmesser an. Die gleichmässige Verteilung entsteht dadurch, dass alle Teilchen mit der gleichen Kraft nach aussen streben, somit jedes Teilchen mit der gleichen Kraft zum Rand drängt. Die Rotation dieses Körpers erfolgt um eine seiner Hauptträgheitsachsen, das bedeutet, die sog. Zentrifugalmomente oder auch
Deviationsmomente sind gleich Null. Mit "Deviationsmoment" bezeichnet man die Trägheitskraft, die auf einen Körper wirkt, der sich nicht um eine ideale Hauptträgheitsachse dreht, und der dadurch ein Bestreben entwickelt, seine Rotationsachse zu verändern. Das sind auch die Kräfte, die den taumelnden Kreisel immer wieder aufrichten - denn sie wirken solange wie er nicht ausschliesslich um die vertikale rotiert. Die gleichen Kräfte halten auch das Fahrrad aufrecht. Oder verhindern, das man einen sich drehenden Kreisel um eine andere Achse bewegt.
Wer das praktisch erfahren möchte, möge bitte sein Vorderrad samt Achse ausbauen, die Achse in beide Hände nehmen, die Sozia dreht das Rad kräftig an - und nun versuche man, die Achse zu kippen. Man stellt fest: das geht gar nicht so einfach, das Rad möchte sich nicht kippen lassen. Diese Kraft hält wie gesagt das Fahrrad gerade - und auch das Moped.
Was hat das nun mit unseren Kügelchen zu tun?
Beim perfekt runden Rad mit gleichförmiger Massenverteilung liegt eine Hauptträgheitsachse senkrecht durch die Mitte des Rades, da wo man also logischerweise die mechanische Achse einbaut.
2. "Unwucht": Unwucht bedeutet, dass aufgrund einer ungleichmässigen Gewichtsverteilung die fest montierte Rotationsachse
nicht der Hauptträgheitsachse entspricht. Diese ist durch die Unwucht eben ein paar Millimeter verschoben.
Wie wir in (1) festgestellt haben, resultieren aus der Tatsache, das sich etwas nicht um eine Hauptträgheitsachse dreht, Kräfte. In diesem Fall bei jeder Umdrehung des Rades neu.
Diese Kräfte haben einen Effekt: das Rad "wubbelt". Und zwar, weil die Achse nicht "steif" aufgehängt ist, sondern eben in einem beweglichen Fahrzeug noch dazu an einem Federelement hängt, auf und ab. Beim fahren merkt man genau diese Bewegung daran, dass das Rad "unrund" läuft.
Und genau diese Kräfte wirken auch auf unsere Kügelchen, denn die sind ja im Rad und bewegen sich mit. Jedes mal, wenn das Rad "wubbelt", trennen sich Kügelchen vom Radaussenrand, und bleiben aufgrund ihrer Trägheit einen Moment hinter der Radumdrehung zurück - sie verändern also ihre Position im Rad. Treffen sie wieder auf den Rand des Rades - wo sie wieder mitdrehen - hat sich die Wuchtung des Rades
auf jeden Fall verändert - denn die Gewichtsverteilung ist jetzt ja durch das anders platzierte Kügelchen eine andere.
Sie
muss nicht BESSER sein als vorher, aber sie verändert sich. Und zwar jedes mal, wenn durch eine Unwucht Kräfte auf und im "System" Rad wirken.
Und jetzt kommt wieder unser "statistisches Gleichgewicht". Statistik hat hier nichts mit Zufall zu tun, da wir von immensen Mengen von Teilchen sprechen. Das ist im Grunde so wie beim Gafferstau auf der Autobahn: eigentlich gibt es nix zu sehen, trotzdem halten alle an. Und zwar IMMER. Das ist kein Zufall, sondern durch die Masse der Verkehrsteilnehmer faktisch Gesetz
Unsere Teilchen verursachen nun keinen Verkehrsstau, aber da sich immer
weniger Teilchen im Rad verlagern, je
besser die Auswuchtung ist - weil die Deviationskräfte KLEINER werden! - erreicht man - aufgrund der verglichen mit der Teilchenmasse recht starken Kräfte ziemlich schnell - eine
immer bessere Auswuchtung des Rades. Dadurch bewegen sich immer weniger Teilchen, und irgendwann ist man dann soweit, dass sich durch die wenigen in Bewegung befindlichen Teilchen die Gewichtsverteilung faktisch nur noch in Größenordnungen verändern, die die Auswuchtung des Reifens weder positiv noch negativ beeinflussen. Irgendwann ist ein
Gleichgewicht hergestellt.
Sobald aus welchem Grund auch immer die Auswuchtung nicht mehr stimmt, bewegen sich wieder mehr Teilchen, und das so lange, bis der Reifen wieder nicht mehr unausgewuchtet ist.
Einen ähnlichen Effekt habt ihr beim abkühlen vom heissen Wasser. Rein theoretisch könnte sich genauso gut der Raum abkühlen, und das Wasser im Topf ganz von alleine immer heisser und heisser werden. Wirklich! Es gibt keinen physikalischen Grund, warum das nicht passieren sollte! Da aber statistisch mehr Teilchen vom heissen Wasser ihre Energie an den Raum drumherum abgeben, als umgekehrt, gleicht sich die Temperatur an - der Raum wird (minimal) wärmer, der Topf Wasser deutlich kälter. Übrigens deshalb, weil Wärme Bewegungsenergie der Teilchen im Wasser entspricht, und sich die heissen Teilchen viel doller bewegen als die kalten. Daher geben mehr heisse Teilchen ihre Energie an die kalten Teilchen ab, weil sie häufiger mit diesen kollidieren als umgekehrt. Irgendwann ist ein
Gleichgewicht hergestellt. Ich hoffe, dieses Beispiel hilft, den Prozess mit den Kügelchen und der Bewegung zu veranschaulichen!
Das sich heisses Wasser abkühlt, wird nicht in Frage gestellt, weil man es zig mal beobachten konnte. Trotzdem ist die Sache mit den Kügelchen im Reifen nicht weniger "unerklärbar", als der sich abkühlende Topf Wasser. Die Vorgänge die dazu führen, wird hier vermutlich auch nur ein Bruchteil der Leser physikalisch "erklären" könnten - und würde übrigens dann wirklich genau beim statistischen Gleichgewicht landen.
(PS: wenn mir jetzt einer mit Hohlraumstrahlung und dem Kirchhoffschen Strahlungsgesetz kommt: ich glaub das führt ne Ecke zu weit
)
Ich hoffe ich habe nicht zu viel Kauderwelsch geschrieben, aber hätte ich es bei den letzten zwei Absätzen belassen - die das Prinzip eigentlich hinreichend erklären - würde eh keiner dran glauben.
Obs so einer glaubt, sei mal dahin gestellt, aber besser kann ich das Zusammenspiel der Kräfte und der Bewegung der Teilchen dann leider nicht erklären
Und ob man beim Motorradreifen jetzt glücklich wird damit - insbesondere auf Schotter, wo natürlich die Kräfte durch Rüttelei von der Straße viel größer sind als die durch die Unwuchten im Rad - das kann ich wiederum nicht beurteilen, da müsste man durch Praxistests die Effektivität des Materials überprüfen.
und um Kurven fahren kann, ohne den Lenker zu bewegen widerspricht ebenfalls dem, was wir wissen oder zu wissen glauben
Noch viel faszinierender ist, warum man eine Linkskurve fahren kann, obwohl man nach RECHTS lenkt. Übrigens auch hier: Deviationskräfte
Probierts mal aus, klappt ab ca. 40km/h. Aber bitte nicht im Bereich der StVO
