Impulskanone (Doppelball Versuch)

Die Impulskanone wurde vom amerikanischen Astrophysiker Stirling Colgate erfunden und kam ursprünglich unter der Bezeichnung Astroblaster auf den Markt. Bekannt ist dieses Physik-Experiment jedoch auch unter der Bezeichnung Doppelball Versuch oder Ballpyramide. Stirling Colgate wollte mit diesem faszinierenden Physik-Spielzeug zeigen, woher die ungeheure kinetische Energie bei einer Supernovaexplosion kommt. Eine Supernova ist eine außergewöhnlich helle Leuchterscheinung, die durch die Explosion eines Sterns verursacht wird. Die Leuchtkraft einer Supernova kann die unserer Sonne um ein milliardenfaches übertreffen, und Gasmassen werden mit Geschwindigkeiten von Millionen Kilometern pro Stunde abgesprengt. Was in einer Supernova geschieht, ähnelt dabei den Vorgängen bei der Impulskanone bzw. dem Doppelball-Versuch.

Die Impulskanone: ein faszinierendes Physik-Spielzeug zum elastischen Stoß

Lässt man die Impulskanone vertikal auf dem Boden fallen, so springt der oberste Ball mit einem Vielfachen der Fallgeschwindigkeit weg und erreicht dabei eine erstaunliche Höhe. Die Erklärung: Wenn der unterste Ball vom Boden abprallt, trifft er auf den nächsten noch im Fall befindlichen Ball. Er beschleunigt diesen nach oben, während er selbst abgebremst wird. Bei diesem Vorgang gibt er einen Großteil seines Impulses und seiner Bewegungsenergie an den nächsten Ball weiter. Dasselbe geschieht zwischen dem 2. und 3. sowie dem 3. und dem letzten Ball.

Unter Impuls versteht man das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit eines Körpers. Je größer die Masse und/oder die Geschwindigkeit, desto größer der Impuls. Dieser zählt, wie auch die Energie, zu einer der Erhaltungsgrößen der Physik. Das heißt, dass der Gesamtimpuls in einem abgeschlossenen System immer konstant bleiben muss.

Für unser System mit den fünf Bällen bedeutet dies das Folgende:

Da jeder Ball eine kleinere Masse als sein Nachbar unter ihm hat, muss er - damit der Impulserhaltungssatz erfüllt ist - mit einer höheren Geschwindigkeit wegspringen. So lässt sich verstehen, warum der kleinste Ball der Impulskanone plötzlich so extrem schnell wird und so unglaublich hoch fliegt. Ähnliche Prozesse wie bei der Impulskanone finden auch in einer Supernova statt. 

Größe:

• Die Impulskanone hat eine Höhe von 13,5 cm
• Durchmesser gelber Ball: ca. 4 cm
• Durchmesser oranger Ball: ca. 3 cm
• Durchmesser blauer Ball: ca. 2,5 cm
• Durchmesser roter Ball: ca. 2 cm (mit 2 zusätzlichen roten Bällen als Ersatz)

Stirling Colgates Leidenschaft für alles Explosive zeigte sich übrigens nicht nur in seinen intensiven Supernova-Forschungen und der Erfindung des Astroblasters. Mitte des letzten Jahrhunderts arbeitete er gemeinsam mit dem "Vater der Wasserstoffbombe", dem amerikanisch-ungarischen Physiker Edward Teller, an dieser Kernfusionswaffe, bevor er sich schließlich der Astrophysik zuwandte.

Achtung! Für Kinder unter 3 Jahren nicht geeignet. Erstickungsgefahr, da Kleinteile verschluckt oder eingeatmet werden können.