Münzen-Vortex als Spardose - großer Münztrichter

Dies ist eine Münzen Spardose mit dem ganz besonderen physikalischen Etwas, denn hier fallen Münzen nicht einfach zu Boden, sondern rollen zunächst spiralförmig an der Wand des Trichters entlang. Dabei werden die Kreise, die sie ziehen, immer kleiner, und die Münze zusehends schneller. Damit ist dieser Münztrichter nicht nur ein tolles Geschenk für Kinder, sondern auch für Physikerinnen und Physiker sowie andere Wissenschafler und eine witzige Deko im Büro, der Kaffeeküche oder im Labor.

Solche Münztrichter findet man mit bis zu 1,50 Meter Durchmesser rund um die Welt in Science Centern und Museen und laufen dort manchmal unter der Bezeichung Whirl-A-Wish®. Dort dienen sie nicht nur zum Spenden sammeln, sondern es zeigen sich daran auch sehr schön verschiedene physikalische Phänomene, die weiter unten beschrieben werden.

Die Spardose für Münzen ist aus Kunststoff gefertig. Die Höhe beträgt ca. 27 Zentimeter (plus Einlass für die Münze) und der Durchmesser ca. 18 Zentimeter.  

Beschleunigung im Schwerefeld der Erde

Fallen Gegenstände im Schwerefeld der Erde, werden sie durch die Erdanziehungskraft beschleunigt. Dadurch erhöht sich ihre Geschwindigkeit jede Sekunde um weitere 9,81 Meter pro Sekunde. Mit anderen Worten: Die Beschleunigung beträgt 9,81 Meter je Sekunde jede Sekunde oder 9,8 Meter pro Sekunde im Quadrat. Reibung und Luftwiderstand werden dabei vernachlässigt. Dies kann man an der rollenden Münze schön erkennen, denn diese wird beim Rollen im Münztrichter immer schneller.

Rotationsbewegung sorgt für Stabilität

Schön erkennen kann man außerdem, dass rotierende Körper gut im Gleichgewicht bleiben. Würde man versuchen, eine Münze hinzustellen, so hätte man wenig Erfolg. Anders ist das, wenn eine Münze rollt. Der Effekt ist ähnlich wie beim Fahrradfahren. So schwierig es ist, auf den dünnen Reifen eines stehenden Fahrrades zu balancieren, so leicht fällt dies, sobald man losfährt. Verantwortlich dafür ist der Drehimpuls, der umgangssprachlich Drall genannt wird.

Ohne Fliehkraft keine Haftung

Wie ist es aber möglich, dass eine Münze an der zur Mitte des Trichters hin fast senkrechten Wand rollt, ohne am glatten Kunststoff abzurutschen? Der Grund hierfür: Die Fliehkraft drückt die Münze so stark an die Trichterwand, dass dank ausreichend großer Haftreibung ein Rollen auch in Schräglage funktioniert. Die Münze bewegt sich ähnlich einem Motorradfahrer, der in einer Kugel, an einer Steilwand oder in einer Trommel seine Runden dreht. Manchmal gibt es das als Attraktion auf Jahrmärkten oder im Zirkus zu sehen.

Die hier im Video gezeigte Spardose hat nur eine Höhe von ca. 18 cm!