Wobbler

1.09.2019

Der sogenannte „Wobbler“ ist ein sehr simples geometrisches Objekt. Zwei Scheiben werden von einem Zylinder ausgeschnitten mit einer Schnittebene, die gegen die Zylinderachse gekippt ist. Diese Scheiben werden mithilfe einer Strebe verbunden. Der resultierende Körper wackelt beim Rollen (engl. to wobble = torkeln, wackeln) und verdankt diesem seinen Namen.

Links: ein „Wobbler“, rechts: der Zylinder, aus dem zwei Scheiben schräg abgeschnitten werden.

Warum torkelt der Wobbler?

Der Wobbler im Video torkelt auf zwei Arten:

von links nach rechts
hoch und herunter

Man ist versucht zu glauben, dass das Kippen nach links und rechts von den gekippten Zylinderscheiben ausgelöst wird. Der Wobbler bewegt sich jedoch auf einer perfekt graden Linie, es gibt offenbar also keine Kräfte, die den Wobbler davon ablenken. Die Scheiben wirken zwar Drehmomente aus, die den Wobbler auf je eine Seite ziehen, doch diese Drehmomente werden von der jeweils anderen Scheibe ausgeglichen.

Das Hoch-und-Heruntertorkeln ist eine Konsequenz, dass der Wobbler aus drei Teilen besteht, die nie ganz perfekt zusammengebaut werden können. Die Scheiben sitzen nicht im ganz richtigen Winkel und lassen den Wobbler auf- und absteigen. Er hat Maximum und Minimum der potentiellen Energie und beschleunigt und bremst beim Auf- und Absteigen. Die Verbindungsstrebe ist außerdem quaderförmig und trägt wegen der unterschiedlichen Reflexion zu dem Eindruck bei.

In der Animation unten kann man sehen, dass sich der Schwerpunkt des Wobblers nicht in der Höhe verändert, sondern in der Mitte der Verbindungsstrebe bleibt. Weil sich der Schwerpunkt nicht ändert, muss die potentielle Energie konstant bleiben und somit auch die kinetisch Energie.