AhA: Warum kippt der Kreisel nicht um?

Mit Brummkreiseln hat man als Kind seinen Spaß. Den Erwachsenen fasziniert der Stehaufkreisel noch mehr, der zunächst wie ein umgekippter Pilz auf dem Boden liegt, sich bei rascher Umdrehung aber in Sekundenschnelle auf dem Stiel aufrichtet und stehend rotiert. Zu Ostern muss auch das eine oder andere Ei als Kreisel herhalten. Wird es in schnelle Rotation versetzt, richtet es sich auf – entgegen der Schwerkraft!

Der Kreisel ist seit Jahrhunderten Gegenstand der Wissenschaft. An ihm lässt sich die stabilisierende Wirkung studieren, die die Drehung auf die Lage eines Körpers hat. Auf den Brummkreisel zum Beispiel wirkt eine Kraft: die Erdanziehung. „Man erwartet, dass ihn die Gewichtskraft nach unten zieht“, sagt der Physiker Friedhelm Kuypers von der Hochschule Regensburg. Aber ein Kreisel fällt nicht um, wenn er sich schnell dreht. „Er weicht senkrecht zur Gewichtskraft aus.“

Statt zu kippen, bewegt sich die Drehachse auf einem Kegelmantel. Auch die Rotationsachse der Erde beschreibt einen solchen Kegel. Gegenwärtig zeigt die Erdachse zwar auf den Polarstern, aber innerhalb von 26 000 Jahren wandert der Himmelsnordpol einmal im Kreis herum.

Die Kraft, die einen Brummkreisel am Fallen hindert und seine mutmaßliche Abwärts- in eine seitliche Ausweichbewegung umwandelt, kann man selbst spüren: wenn man einen rasch rotierenden Globus oder eine Flex in die Hand nimmt und die Drehachse kippt. Die Kraft ist so stark, dass sie den Brummkreisel oben hält. Sie kann aber auch einen Stehaufkreisel oder ein Ei aufrichten.

Versetzen wir ein Ei in eine schnelle Umdrehung. Die Unterlage sollte nicht allzu glatt sein, denn entscheidend ist die Reibung zwischen ihr und der Schale. Der Kreisel weicht senkrecht zur Reibekraft aus. Und das bedeutet in diesem Fall: Das Ei richtet sich auf.

Die Umdrehung muss schnell sein, denn ein Teil der Drehenergie wird für die Aufrichtung des Eis abgezwackt. Das Experiment erfordert daher eine gewisse Geschicklichkeit. Mit einem rohen Ei gelingt der Versuch grundsätzlich nicht. Es richtet sich nicht auf. Denn der flüssige Inhalt, der den größten Teil der Masse des Eis ausmacht, wird durch die Drehung der Schale kaum in Rotation versetzt. Wer den Dreh raus hat, kann also zwischen einem rohen und gekochten Ei unterscheiden. Thomas de Padova