11 Balls on an Elastic Band

Aufgabenstellung

Connect two metal balls with an elastic band, then twist the elastic band and put the balls on a table. The balls will begin to spin in one direction, then in the other. Explain this phenomenon and investigate how the behaviour of such a “pendulum” depends on the relevant parameters.

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Leitfragen

• Kugeln mit zentriertem Gewinde erlauben eine einfache Variation des Gummibands zwischen diesen. Solche Kugeln sind bei den gängigen Online-Versandhändlern recht günstig in verschiedenen Größen und Materialien erhältlich (Beispiel).
• Um welche gemeinsame Achse rotieren die beiden Kugeln? Wie schnell drehen sie sich?
• Untersuche experimentell, ob die Kugeln zu jeder Zeit rollen oder auch rutschen.
• Wie kann die Bewegung beider Kugeln theoretisch erklärt und berechnet werden?
• Wie hängt die Gesamtenergie des Systems von der Zeit ab? Wo treten Energieverluste auf?
• Variiere verschiedene Parameter des Systems (Kugeldurchmesser und -material, Gummiband, Anfangsauslenkung etc.) und erkläre, wie diese sich auf das Experiment auswirken.