Warum die Münze sich dreht und dann doch umfällt
pte – Warum lassen sich Münzen als Kreisel verwenden, werden beim Umfallen immer schneller und bleiben dann plötzlich still liegen? Während diese Frage die Allgemeinheit wohl kaum zum Grübeln bringt, beschäftigte sich der britische Mathematiker Keith Moffat schon länger damit und hat nun offenbar des Rätsels Lösung gefunden. Seinen Überlegungen zufolge spielt die Luftschicht zwischen der Münze oder einer beliebigen anderen Scheibe und der Tischoberfläche die entscheidende Rolle. Wenn sich das Geldstück dreht, verliert es auf Grund des Reibungswiderstandes der Luft und der Unterlage Energie.
Rein physikalisch gesehen ? Physiker nennen das Singularität – müsste die Münze sich immer mehr beschleunigen und nie umfallen. Irgendwann jedoch kippt das Geldstück langsam zur Seite. Je näher es der Tischoberfläche kommt, desto schneller dreht es sich – plötzlich jedoch stoppt es ab und liegt endgültig flach. Sobald es sich jedoch zur Seite neigt, dreht es sich nur noch auf seiner Kante. Gleichzeitig geht die potentielle in kinetische Energie über und die Scheibe rotiert immer schneller. Da Mutter Natur aber nur ungern Singularitäten zulässt, stoppt sie die Münze mit Hilfe der inneren Reibung der Luft, von Wissenschaftlern auch als Viskosität bezeichnet. “In der letzten Phase, wenn die Scheibe über dem Tisch vibriert, wird dabei ein dünnes Luftkissen eingeschlossen. Deshalb wird viel Energie verbraucht und die Münze hält plötzlich an”, erklärt Moffatt. Das sei ein Beispiel für eine Singularität mit begrenzter Lebensdauer, fügt er noch hinzu.
Das einfache Experiment mit Tisch und Münze hat noch einen großen Bruder, die Euler-Disk. Auch dieses Spielzeug – eine etwa 400 Gramm schwere verchromte Stahlscheibe, die auf einer spiegelnden Oberfläche scheinbar nie zur Ruhe kommt und sogar zu summen beginnt – hat der Wissenschaftler des Isaac Newton Institute for Mathematical Sciences in Cambridge vom 20. April 2000 genauer unter die Lupe genommen. Wie er herausfand, macht es fast keinen Unterschied, mit welcher Startgeschwindigkeit und unter welchem Winkel der Spieler die Scheibe in Bewegung setzt. Sie hält etwa immer 100 Sekunden aus, bevor sie sich mit einem letzten Aufbäumen zur Ruhe legt, berichtet er. Eine Beobachtung, die seine Formel bestätigt.