Kreiselgesetz
Ein idealer Kreisel (ohne Unwucht und Bodenreibung) folgt den drei Kreiselgesetzen:
- Die Richtung seiner Rotationsachse bleibt zu sich parallel (Stabilität der Achse)
- Auf Kräfte, welche die Kreiselachse zu kippen trachten, weicht diese senkrecht aus ("Präzession")
- Gegenüber Translationen (Verschiebungen) verhält sich ein Kreisel wie ein ruhender Körper mit derselben Masse.
Das 1. Gesetz wird in der Navigation zur Richtungsmessung verwendet, bzw. zur Stabilisierung von Messplattformen der Inertialnavigation, Steuerung von Raketen usw.
Die Richtungsstabilität der Kreiselachse ist umso größer, je mehr Masse der Kreiselkörper hat und je schneller er sich dreht. Sie ist auch der Grund für die Jahreszeiten - siehe Ekliptik. Die Stabilität der Erdachse ist so hoch, dass man sie heute auf wenige cm vorausrechnen und mm-genaue Koordinatensysteme definieren kann.
Das 2. Gesetz wird z.B. für den Wendezeiger der Luftfahrt verwendet, mit dem man genaue Kurven fliegen kann. Das Gesetz der Präzession lässt sich gut am Vorderrad eines Fahrrades demonstrieren: wenn man die Achse verdreht, stellt es sich schräg.
Durch die Erdabplattung - die 0,3-prozentige Abweichung der Erdform von einer Kugel - und die Schiefe der Ekliptik üben Sonne, Mond und Planeten ein kleines Kippmoment auf die Erdachse aus. Sie reagiert durch langsame Richtungsverlagerung entlang eines Kegelmantels, bleibt aber dabei um ihre 23,5° geneigt. Diese Präzession bewirkt, dass in etwa 12.000 Jahren die Wega neuer Polarstern ist, die vom jetzigen über 45° entfernt am Himmel steht.
Das 2.+3. Gesetz zusammen gab vor einigen Jahren dem ORF-Fernsehen Gelegenheit zu köstlichen Passantentests. In einem Koffer lief ein massiver Kreisel, was zunächst wegen (3) nicht weiter auffiel. Wenn aber der Kofferträger um eine Kurve ging, stellte sich sein Gepäckstück quer - und manches Versuchskaninchen stolperte zum Gaudium der Zuschauer.
Fazit: Pass' auf, wenn Dir jemand einen Koffer in die Hand drückt ...