Dieses Osterfest werden wohl auch Physiker genießen können: Sie werden nicht wie sonst zu Ostern darüber nachgrübeln müssen, warum sich ein rotierendes, hart gekochtes Ei der Schwerkraft trotzend aufrichtet. Keith Moffatt von der Universität Cambridge und Yutaka Shimomura von der Keio-Universität in Yokohama zeigen jetzt im Fachmagazin Nature (Bd. 416, S. 385), dass die Reibungskraft zwischen Ei und Unterfläche den Schlüssel zur Lösung dieses Paradoxons liefert.
Beim Lösen der physikalischen Bewegungsgleichungen für ein Ellipsoid fanden Moffatt und Shimomura die gleiche Erhaltungsgröße, die bereits für den Stehaufkreisel bekannt war. Ein Stehaufkreisel sieht aus wie ein Pilz. Bringt man ihn mit dem Kopf nach unten in Rotation, dann richtet er sich ebenfalls der Schwerkraft entgegen auf und dreht sich auf seinem Fuß weiter.
Sowohl beim Stehaufkreisel als auch beim Ei wird der Massenschwerpunkt während des Aufrichtens nach oben verlagert. Die dafür erforderliche Energie muss der Rotationsenergie verloren gehen. Die Kraft, die diese Energieumwandlung veranlasst, ist die Reibungskraft zwischen dem rotierenden Objekt und der Unterlage.
Bei einem rohen Ei funktioniert diese Energieumwandlung nicht, weil ein großer Teil der Rotationsenergie an das flüssige Innere des Ei’s abgegeben wird. Die verbleibende Energie reicht dann zum Aufrichten des Eies nicht mehr aus.
Hier finden Sie Animationen eines rotierenden Ellipsoids und eines rotierenden Stehaufkreisels.
Axel Tillemans
