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Das faszinierende Slinky-Experiment

Von / 27. Dezember 2012 / 32 Kommentare
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Gibt es ein deutsches Wort für “Slinky”? Ich meine diese komischen Metallfedern, die eine Treppe runter wandern und noch andere lustige Sachen machen können. Habt ihr sicher schon mal gesehen; ich hatte als Kind auch eine. Aber ich kann mich beim besten Willen nicht dran erinnern, wie wir es damals genannt haben. “Dingens” wahrscheinlich…

Mit diesen Dingern kann man aber auch wunderbare Experimente machen. Was passiert, wenn man ein Slinky fallen lässt? Blöde Frage: Es fällt runter, mit einer Beschleunigung von 9,81 Metern pro Sekunde, wie alles andere auch. Oder vielleicht doch nicht? Schaut es euch an:

Also: Fällt das untere Ende zuerst auf den Boden? Oder schnurren die beiden Enden des Slinky zuerst zusammen und treffen sich in der Mitte, bevor sie runterfallen? Was wirklich geschieht, zeigt sich in der Hochgeschwindigkeitsaufnahme:

Es schaut irgendwie seltsam aus, wenn das untere Ende des Dingens einfach so regungslos in der Luft schwebt. Aber natürlich hat man vorher auch Energie in das Slinky gesteckt. Man hat es nach oben gehoben und die Feder gespannt. Diese Energie steckt immer noch im Slinky, wenn man es loslässt und diese Energie hält das untere Ende fest und verhindert sein Fallen. Erst wenn die Energie verbraucht ist; wenn das obere Ende des Slinkys weit genug gefallen ist, fällt das ganze Teil auf einmal runter. Es braucht Zeit, bis das untere Ende des Slinkys merkt, dass das obere Ende losgelassen wurde. Die Kompressionswelle muss sich erst ausbreiten und das dauert ein bisschen.

In Zeitlupe schauen diese Dinger wirklich beeindruckend aus. Seht euch dieses Video an. Da wird auch die Wissenschaft dahinter genauer erklärt:

Und wer es ganz genau wissen will, kann sich hier noch die wissenschaftliche Arbeit dazu durchlesen: “Modeling a falling slinky” von Rod Cross und Mike Wheatland.

Ich glaube, ich muss mir so ein Teil besorgen…

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Kommentare (32)

  1. #1 Rimi
    27. Dezember 2012

    Erinnert mich an einen Bodenseeurlaub anno ’93. Wir sind in so einen Souvenirladen gegangen um Postkarten zu kaufen. Hinter dem Tresen stand ein Mädel, das echt Modellqualitäten hatte, die hat die ganze Zeit mit so einem Slinky rumgespielt … um es kurz zu machen: Postkarten hat sie an uns an diesem Tag nicht verkauft, aber 4 Slinkys. 😀

    Muss mich unbedingt mal umschauen wo meiner abgeblieben ist.

  2. #2 rolak
    27. Dezember 2012

    Ist schon erstaunlich, wie oft ich seit dem Kennenlernen über diesen clip stolpere – erst letzte Woche wieder. Hab ihn mir auch gerne erneut angesehen, ist einfach zu und zu verblüffend, kontraintuitiv.

  3. #3 Spoing
    27. Dezember 2012

    Oha, bei der Anfangsfrage dachte ich kurz: Das ist doch abhängig von der Federkonstante?
    Dann nochmal kurz überlegt, welche Kraft die Feder überhaupt spannt…
    …ups, peinlich.

  4. #4 Alderamin
    27. Dezember 2012

    Ich hatte zuerst gedacht, als das Experiment erklärt wurde, klar, der Schwerpunkt fällt frei und der Rest zieht sich dorthin zusammen. Aber wenn man dann die gespannte Feder sieht, ist klar, dass das obere Ende viel strammer gespannt ist, weil mehr Gewicht daran hängt, also muss es schneller zum Schwerpunktgezogen werden, als das untere Ende. Und es ist einleuchtend, dass die Federspannung überall genau so groß ist, wie die Gewichtskraft an der jeweiligen Stelle der Feder. Da diese Kraft auch noch besteht, wenn das obere Ende losgelassen wird, bleibt die Feder unten stehen.

    Ich denke, dieses Experiment ist eines, wo die meisten auch erfahrenen Physiker nicht richtig vorhersagen würden, was passiert, es aber im Nachhinein erklären könnten.

    Erinnert mich an eine Frage aus meinem Physik-Vordiplom, mündliche Prüfung: man fährt mit dem Auto und darin schwebt ein Luftballon, etwa in der Mitte des Autos. Dann bremst man voll. Wohin geht der Luftballon? Ok, das ist einfacher als das Slinky-Experiment.

  5. #5 Silava
    27. Dezember 2012

    Hat Florian sich einen neuen Troll eingefangen?

    Ich nannte die Slinkys einfach Metallspirale, wusste garnicht dass die aus dem englischsprachigen Raum stammten.

  6. #6 Kallewirsch
    27. Dezember 2012

    @Alderamin

    Aber wenn man dann die gespannte Feder sieht, ist klar, dass das obere Ende viel strammer gespannt ist, weil mehr Gewicht daran hängt, also muss es schneller zum Schwerpunktgezogen werden, als das untere Ende. Und es ist einleuchtend, dass die Federspannung überall genau so groß ist, wie die Gewichtskraft an der jeweiligen Stelle der Feder. Da diese Kraft auch noch besteht, wenn das obere Ende losgelassen wird, bleibt die Feder unten stehen.

    So ähnlich hätte ich auch argumentiert:
    Der Schwerpunkt fällt so wie immer und da sich die Feder zusammenzieht, gleicht das Fallen des Schwerpunkts das Zusammenziehen gerade so aus, dass das untere Ende ‘im Raum stehen bleibt’.
    Aber mit dieser Erklärung stimmt was nicht. Denn wenn man mal genau schaut, dann sieht man, dass sich die Feder mitnichten gleichmässig zusammenzieht. Sie zieht sich am oberen Ende zusammen während unten der Abstand zwischen den Gängen praktisch konstant bleibt. Das ist aber nicht das, was eine Feder beim Zusammenziehen normalerweise macht. Die zieht sich gleichmässig über alle Gänge zusammen.

  7. #7 Kallewirsch
    27. Dezember 2012

    Das verblüffende für mich ist nämlich für mich, dass sich die einzelnen Federgänge überhaupt nicht von der Stelle rühren. Im 3. Video sieht man es gleich beim ersten Experiment sehr gut. Von den ‘unteren’ Federgängen kann man einige sehr gut mit Features auf der dahinterliegenden Strasse vergleichen. Da rührt sich nichts, bis die ‘Front’ fast da ist.

  8. #8 Kallewirsch
    27. Dezember 2012

    Ich denke, dieses Experiment ist eines, wo die meisten auch erfahrenen Physiker nicht richtig vorhersagen würden, was passiert

    Ich bin zwar nicht erfahren, aber meine Vorhersage hätte anders gelautet.

    Wohin geht der Luftballon?

    Ach, das ist leicht zu verstehen, wenn man ‘fliegender Luftballon’ als ‘ein leichterer Körper schwimmt auf einer schwereren Flüss… äh … Luft’ auffasst.

  9. #9 Faustus
    27. Dezember 2012

    Seltsam…hatte als Kind auch so eins in Regenbogenfarben. Und ich kann mich auch nicht erinnern, dass das Teil ieinen Namen hatte, vllt sowas wie “Witsche-Feder” o.Ä., weil es immer so schön zusammenwitscht, wenn man es loslässt^^

    Ansonsten der Klassiker schlechthin, um im Physikunterricht das erste Mal Transversal- und Longitudinalwellen anschaulich zu erklären. Iwie machen das alle Physiklehrer.

  10. #10 Beobachter
    27. Dezember 2012

    Hier noch eindrucksvoller mit einer über 3 m langen zylindrischen Spiralfeder…

  11. #11 Holger
    27. Dezember 2012

    immerhin wird man in ebay fündig. die Dinger gibts aus Kunststoff direkt aus Hongkong für satt über 3EUR
    https://search.ebay.de/330823688927

  12. #12 Beobachter
    27. Dezember 2012

    Es gibt sogar eine praktische Anwendung solcher oder zumindest sehr ähnlicher zylindrischen Spiralen…

    hm, und was Frau dazu meint…

  13. #13 PDP10
    27. Dezember 2012

    Cool! Physik kann so end-geil sein!

    Man fragt sich bei sowas doch immer wieder mal, wieso so viele Leute das Interesse an Naturwissenschaften so nachhaltig von der Schule ausgetrieben bekommen …
    Obs doch irgendwie an den Lehrern liegt? So einen wie den da hatte ich jedenfalls nicht …

    Und nicht nur sowas frage ich mich. Da ich auch sonst aus Klugscheissenhausen komme habe ich natürlich auch versucht rauszukriegen wie das Teil denn nun auf Deutsch heisst.
    Beim stöbern bei Google, Wikipedia und Co. stösst man dabei natürlich – wie immer in den Weiten des Internets – auf schräges, merkwürdiges, poetisches, absurde Verbindungen und Sachen die man nie wissen wollte.

    So zum Beispiel:

    Der Wikipedia Artikel zu ‘Slinky’ erwähnt …

    Klar: Wieso sollte es keinen Wikipedia Artikel dazu geben? …

    Wie? Ähwas, wowarich? Achso: das ein Musiker namens Sebastian Krämer dem Teil ein Lied gewidmet hat namens “Ding das die Treppe runtergehen kann”

    das kann man sich hier anhören (gleich der erste Track):

    https://www.reimkultur-mv.de/artikel_sk10010b_doppel-cd-sebastian-kraemer-akademie-der-sehnsucht.html

    “Sie ham ja ein ganzes Arsenal an verwegenen Gegenständen
    auf dem Boden und an den Wänden
    [..]
    Ich heiss übrigens Gordon und such so’n Ding das die Treppe runtergehen kann
    Ham Sie so’n Ding dass die Treppe runtergehen kann? …”

    Sehr schön und sehr nostalgisch 🙂

    Sucht man bei Amazon dagegen nach ‘Feder’ in der Hoffnung unter irgendeinem Treffer den wahren Namen des Dings zu erfahren bekommt man sehr – sagen wir mal – merkwürdige Treffer präsentiert. (Versuchts mal selber… ich möchte mich hier durch die Aufzählung der ersten paar Gegenstände nicht ins falsche Licht setzen .. 😉 )

    Die Suche nach ‘Feder Treppe’ hingegen führt dann sofort auf das gesuchte Ding das dort (sehr unpoetisch) als ‘Treppenläufer’ oder ‘Treppen-Hüpf-Feder’ bezeichnet wird.
    Da wussten wohl die Verkäufer auch nicht wie man das ‘richtig’ nennen soll. ( Ungefähr so wie bei ‘Pömpel’).

    Aber damit ist die Trefferliste von Amazon natürlich noch nicht zu Ende. Trefferlisten kann man runterscrollen wenn man neugierig ist was denn sonst noch so vorgeschlagen wird.
    Und das tut man dann natürlich auch.

    Also findet man gleich bei Treffer 10 oder 11 ein Buch namens “Die Engel, deine Freunde: Vom Wirken himmlischer Mächte im Alltag” von Diana Cooper.
    Was mich wiedermal zu meiner Universalfrage führt:

    HÄ?

    Und gleich zwei Treffer weiter landet man bei “Statik für Maschinenbauer für Dummies”.
    OK. Den Bezug verstehe ich wenigstens …

    Ich glaube, ich werde das Slinky in Zukunft einfach als ‘Ding das die Treppe runtergehen kann’ bezeichnen …. Schöner Name irgendwie.

  14. #14 PDP10
    27. Dezember 2012

    Nachtrag:

    Reisetagebuch, Epilog:

    Gerade ist mir aufgefallen, dass das oben erwähnte Engelbuch bei den Bewertungen 4,5 Sterne bekommen hat …

    ARGHHH!

    “Dear God!”
    “YES MY CHILD?”
    “I would like to file a bug report”

    https://xkcd.com/258/

  15. #15 tina
    27. Dezember 2012

    Bei uns hieß das Teil früher schlicht und ergreifend “Spirale”.
    Amazon liefert da übrigens auch einen Treffer zu:
    “Regenbogenspirale Springspirale 8 cm”. Ist sogar recht preisgünstig.
    Die Spirale, die wir damals hatten, war übrigens irgendwann verbogen und vertüddelt und nicht mehr funktionsfähig, hat aber vorher ziemlich Spaß gemacht.

  16. #16 wereatheist
    Pedantenhausen
    27. Dezember 2012

    *schaut böse drein* *schlägt mit dem Zeigestock aufs Pult*
    AHH-HEMM! Damnundherrn! Eine Spirale ist eine Figur/Kurve in einer Ebene. Hier haben wir eine SCHRAUBENFEDER!
    Isso!

  17. #17 Christian Berger
    27. Dezember 2012

    Eigentlich ist das ja so was, mit dem man ständig zu tun hat. Das Spiralfedern besonders langsame Wellenausbreitungsgeschwindigkeiten haben weiß ja jeder der schon mal mit so einem Slinky gespielt hat (die Dinger werden ja verwendet um die Wellenausbreitung zu erklären) oder ein altes Hallgerät verstanden hat.
    Der Rest ist im Prinzip eine Variation des “Impulse auf Leitungen” Problems.

    Ich finde dass das ein schönes Beispiel dafür ist, dass man ein Problem “nur” richtig zerlegen und anschauen muss, und schon fällt es auseinander. Das Problem ist die richtigen Schnitte zu finden.

  18. #18 PDP10
    27. Dezember 2012

    @wereatheist:

    Nein!

    Wir haben ein ‘Ding das die Treppe runtergehen kann’!

    *Bockichsei*

    PS: Nach meinen Exkursionen im Lande Amazon hatte ich bei Spirale ganz andere Assoziationen … und bei ‘Springspirale’ erst … puuuh

  19. #19 tina
    27. Dezember 2012

    Eine Spirale ist eine Figur/Kurve in einer Ebene. Hier haben wir eine SCHRAUBENFEDER!

    Ja, das arme Teil, erst wurde es falsch bezeichnet und dann auch noch kapputt gemacht. So eine Schraubenfeder hat es auch nicht immer leicht…

  20. #20 PDP10
    27. Dezember 2012

    “Ja, das arme Teil, erst wurde es falsch bezeichnet und dann auch noch kapputt gemacht. So eine Schraubenfeder hat es auch nicht immer leicht…”

    Ja! So wie wir linksdrehenden Schraubenfedern alle 🙂

    “Ding das die Treppe runtergehen kann” verdammt nochmal!

    Ich versuche gerade dem Ding einen schönen Namen zu verbreiten!
    Helft mir doch mal!

  21. #21 tina
    27. Dezember 2012

    Ich versuche gerade dem Ding einen schönen Namen zu verbreiten!
    Helft mir doch mal!

    Wie wärs mit Spring-Feder?
    Sieht zumindest schon mal ähnlich aus wie eine Sprungfeder.

  22. #22 PDP10
    27. Dezember 2012

    Hmmmm: Spring-Feder?

    Also “Ding das die Treppe runtergehen kann” finde ich nach wie vor poetischer … 🙂

  23. #23 lutra
    27. Dezember 2012

    Die großartigen Leute von Radiolab haben diesem Video vor nicht allzulanger Zeit einen Podcast gewidmet:

    https://www.radiolab.org/blogs/radiolab-blog/2012/sep/10/what-slinky-knows/

    Sehr zu empfehlen – wie Radiolab an sich. Da die hier Anwesenden sich vermutlich auf die Folge “Space” stürzen werden: Die ist auch toll.

  24. #24 rolak
    27. Dezember 2012

    poetischer

    Ist auch nichts gegen zu sagen, PDP10 – außerdem ging es doch ums Verbreiten des von Dir Gefundenen, nicht um ein Neufinden.

    Ähnlich, jedoch geheimnisvoller, dem ein Kaufgespräch einleitenden Satz nachempfunden, fast wie ein alter Kino-Thriller klingend finde ich ja *tiefe, hallige Stimme*

    Das Ding, das die Treppe runtergehen konnte

  25. #25 PDP10
    27. Dezember 2012

    @rolak:

    “*tiefe, hallige Stimme*

    Das Ding, das die Treppe runtergehen konnte”

    Shit. Jetzt spielt mir gerade mein Laptop auf meinem Kopfhörer die Placebo Version von ‘Running up that hill’ vor …

    Echt gruselig zusammen mit dem
    “DING DAS DIE TREPPE RUNTERGEHEN KONNTE!”

    BoooooH!

    🙂

  26. #26 PDP10
    28. Dezember 2012

    @Christian Berger:

    “Ich finde dass das ein schönes Beispiel dafür ist, dass man ein Problem “nur” richtig zerlegen und anschauen muss, und schon fällt es auseinander. Das Problem ist die richtigen Schnitte zu finden.”

    Jep! Du bringst in einem Satz auf den Punkt was der Knackpunkt ist. Die Anführungsstriche beim “nur”.

    Der ‘Trick’ ist niemals etwas als gegeben zu nehmen. Sondern immer nochmal hinsehen.
    ZB. mit einer Zeitlupen-Kamera.

  27. #27 Basilius
    28. Dezember 2012

    @ PDP10
    Also Deine Geschichte hat mich restlos überzeugt (und, ja, die Federn bei Amazon sind mehr als denkwürdig).
    Ich bin ganz klar für:

    Das Ding, das die Treppe runtergehen konnte”

    Genau so habe ich den Apparatismus nämlich auch noch aus meiner Kindheit in Erinnerung.
    Am Schluß musste ich tatsächlich von “konnte” reden.
    (._.)

  28. #28 PDP10
    28. Dezember 2012

    @Basilius:

    Uuuuhhhh Stop Stop Stop!

    “Das Ding das die Treppe runtergehen KONNTE” ist rolaks Copyright! 🙂

    Meins ist “KANN”. 🙂

    Und ja, ich hatte auch so ein Ding und habe keine Ahnung wo das und meine Kindheit geblieben sind ….

    *seufz*

  29. #29 tina
    28. Dezember 2012

    Das Ding, das die Treppe runtergehen konnte

    Das klingt auf jeden Fall wie ein Horrorfilm!
    In der Low-Budget-Variante würde der Streifen dann wohl “Der Angriff der Killer-Federn” heißen :-).

  30. #30 Basilius
    28. Dezember 2012

    @PDP10
    Ja, daß das “konnte” auf rolaks Mist gewachsen ist war mir schon klar. Hätte ich vielleicht deutlicher formulieren sollen.

    @tina
    Eben genau drum finde ich ja auch rolaks Variante noch gelungener. Beim Low-Budget wären es wahrscheinlich sogar wieder die Killer-Spiralen, weil, in einem C-Movie hätten die das ganz bestimmt gar nie nicht korrekt bezeichnet.
    ^_^

  31. #31 BenB
    30. Dezember 2012

    Erinnert mich an eine Frage aus meinem Physik-Vordiplom, mündliche Prüfung: man fährt mit dem Auto und darin schwebt ein Luftballon, etwa in der Mitte des Autos. Dann bremst man voll. Wohin geht der Luftballon? Ok, das ist einfacher als das Slinky-Experiment.

    —
    Und was ist die lösung?

  32. #32 BenB
    30. Dezember 2012

    EDIT: Yay war sogar wie gedacht:
    https://www.wdr.de/tv/kopfball/sendungsbeitraege/2012/1007/bus.jsp