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Physikalische Unterhaltungen: Zweispurige Kurven

Mit dem chinesischen Kompasswagen oder anderen zweispurigen Fahrzeugen lässt sich Faszinierendes unternehmen. Ist der Wagen deutlich kleiner als ein Globus, eine Schultüte oder eine Vase, so kann man die »innere Geometrie« von deren Oberflächen erkunden.
Kompasswagen
Die Chinesen haben nicht nur den sehr nützlichen Magnetkompass lange vor den Europäern erfunden; es gibt aus ihrem Land auch einen transportablen Richtungszeiger, der nichts mit dem Magnetfeld und auch nichts mit der Drehung der Erde zu tun hat. Er wurde mehrmals in den letzten Jahrtausenden erfunden und bewahrte selbst bei Nebel die Orientierung bei kriegerischen Operationen.

Der Kompasswagen ist im Wesentlichen ein Karren mit zwei gleich großen, einzeln drehbaren Rädern auf einer gemeinsamen Achse sowie einem Stützrad an einer Deichsel, damit das ganze Ding nicht umfällt. Die Räder wirken über Zahnräder auf eine aufrecht stehende Achse. Ein an dieser montierter Zeiger weist stets in die gleiche Himmelsrichtung, auch wenn der Wagen auf kurvigen Wegen geschoben wird – vorausgesetzt, der Weg liegt in der Ebene, und die Räder rollen ab, ohne zu gleiten.

Die Zahnräder wirken so, dass der Zeiger beim Geradeausfahren nicht gedreht wird, aber seine Drehung relativ zum Wagen genau die Drehung des Wagens relativ zum Erdboden aufhebt, wenn der Wagen eine Kurve fährt oder auf der Stelle gedreht wird. Das Getriebe errechnet gewissermaßen die Differenz zwischen den Wegen beider Räder und setzt sie in die Zeigerstellung um. Das kann auf verschiedene Weisen realisiert werden…
September 2008

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft September 2008

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