Die Münze im Würfelturm
Ein Hochgeschwindigkeitsvideo zeigt, wie man aus einem Turm aus Würfeln eine Münze entfernt – und dabei einiges über Physik lernt.
Hinter manchem vermeintlichen Zaubertrick versteckt sich einfache Physik. Das entzieht den Tricks aber nicht ihre Faszination. Im Gegenteil. Ein gutes Beispiel ist das folgende Rätsel, das sowohl auf Kindergeburtstagen als auch auf Partys mit Erwachsenen erfolgreich eingesetzt werden kann. Hochgeschwindigkeits-Aufnahmen ermöglichen die physikalische Analyse.
Man nehme fünf oder sechs Würfel und baue damit einen Turm. Zwischen zwei der Würfel platziere man etwa in mittlerer Turmhöhe eine Münze, deren Durchmesser etwas größer als die Kantenlänge der Würfel ist. Die Münze darf nur wenig Oberflächenstruktur aufweisen, wie bei einer Ein-Euro-Münze. Die Aufgabe besteht nun darin, die Münze aus dem Würfelturm zu entfernen, ohne Würfel oder Münze direkt zu berühren und ohne den Turm zu zerstören. Als einziges Hilfsmittel sind traditionelle Kugelschreiber erlaubt, die einen inneren Mechanismus mit Spiralfeder haben. Damit der Trick nicht sofort erkannt wird, sollte die Art des Kulis anfangs nicht betont werden.
Die Lösung besteht darin, der Münze einen kurzen Kraftstoß zu versetzen, ohne dabei den Turm zu berühren. Da diese nur wenig über den Würfelrand hinausragt, ist das Abstoppen des schnell bewegten Kulis innerhalb von 1 bis 2 mm vor dem Turm schwierig. Man nutzt dafür die schnelle Bewegung des Tasters, der durch die gespannte Feder beim Ausfahren der Mine bewegt wird. Dabei sind Hubhöhen von etlichen Millimetern innerhalb weniger Millisekunden möglich. Der Kuli wird so positioniert, dass bei maximaler Länge zwar die Münze, nicht aber der Turm getroffen wird.
Abb. Entfernen einer Münze aus einem Würfelturm mit Hilfe eines Kugelschreibers (Aufnahme: Kamera Casio Exilim FH 100, 420 Bilder/s, 1/2000 s Integrationszeit, Vollmer/Möllmann).
Mit Hochgeschwindigkeitskameras lässt sich der Vorgang wunderbar visualisieren.
Hochgeschwindigkeits-Video des Münzeschießens.
Ein weiteres Video finden Sie im neuen Youtube-Kanal von Physik in unserer Zeit.
Die Schnappschüsse zeigen die Physik hinter dem Trick: Durch den Kraftstoß des Kulitasters wird die Münze beschleunigt. Während der kurzen Zeit, bis die Münze den Würfelturm verlässt, wirkt nur eine kleine Reibungskraft auf die beiden darüber und darunter liegenden Würfel. Diese ist nicht ausreichend, um die Würfel entgegen ihrer Massenträgheit ausreichend zu beschleunigen und den Turm zum Einsturz zu bringen.
Wenn Sie mehr über die dahinter stehende Physik erfahren möchten, können Sie hier bis zum 15.9. den gesamten Artikel aus der neuen Ausgabe von Physik in unserer Zeit downloaden.
