Basiswissen

Eine Röhre nur aus Pappe sowie eine zweite gleichartige Röhre, die aber außen mit Aluminium umwickelt ist werden nebeneinander senkrecht in die Luft gehalten. Durch beide Röhren lässt man gleichzeitig eine starke Magnetkugel fallen. In dem Fallturm mit Aluminium dauert der Fall wesentlich länger^[1]. Den Versuchsaufbau bezeichnet man auch als Lenzsche Röhre^[2] oder als Wirbelstromfallrohr^[3].

Beobachtung

Die bremsende Wirkung des Aluminiums hängt von verschiedenen Faktoren ab. Sie ist umso größer je mehr Lagen Aluminium man um die Röhre wickelt, je größer die Kugel im Verhältnis zum Rohrdurchmesser ist, je stärker die Kugelmagnete sind und je schneller die Kugel fällt. Die physikalische Ursache ist die Induktion.

Hintergrundwissen

Das allgemeine Induktionsgesetz besagt, dass jedes sich zeitlich verändernde oder sich bewegende Magnetefeld eine Spannung induziert. Damit erzeugt auch die fallende Magnetkugel elektrische Spannung um sich herum. Dort wo dann elektrische Leiter in der Nähe sind, fließt aufgrund der Spannung auch Strom. Das ist bei Aluminium (guter Leiter) der Fall, bei Pappe (schlechter Leiter) aber nicht. Durch den Effekt geht Energie vom Fall der Kugel in den elektrischen Strom über, wodurch die Kugel Bewegungsenergie verliert (Lenzsche Regel). Damit wird sie also langsamer.

Was ist ein Fallturm?

Physiker bauen oft riesige Falltürme (in den Himmel) oder Schächte (nach unten). In diesen senkrechten Röhren fällt dann ein Behälter längere Zeit ungebremst. In dem Behälter herrscht während der Falldauer Schwerelosigkeit. Ein Beispiel ist der Fallturm Bremen ↗

Fußnoten

[1] Zu diesem Versuch mit Aluminiumfolie: Michael Kratz (Hamburg). Auf der Internseite der Firma Webcraft GmbH, Industriepark 206, 78244 Gottmadingen. September 2021. https://www.supermagnete.de/Magnetanwendungen/Alufolie-als-beruehrungsloser-Fallschirm

[2] Die Firma experimentis spricht von einer Lenzschen Röhre und verweist auf Emil Lenz als Erfinder. Für etwas unter 20 € zum Verkauf angeboten wird eine Kupferröhre mit einem Neodymmagneten. In: Michael Bröske: experimentis® – Physik für Alle. Versandhandel. 35519 Rockenberg. Deutschland. Abgerufen am 10. April 2025.

[3] Der Hersteller von Lehrmitteln bietet für etwa 520 € brutto sein sogenanntes "Wirbelstromfallrohr" an. Eine Besonderheit bei diesem Produkt ist, dass das Fallrohr an einer Federwaage hängt. Damit kann überprüft werden, ob der berührungslos durch das Rohr fallende Magnet die angezeigte Gewichtskraft an der Federwaage erhöht oder nicht. In: Beschreibung der Artikel-Nummer 1041629. Conatex GmbH Saarbrücken. Stand April 2025.

[4] Emil Lenz: Ueber die Gesetze, nach welchen der Magnet auf eine Spirale einwirkt, wenn er ihr plötzlich genähert oder von ihr entfernt wird, und über die vortheilhafteste Construction der Spirale zu magneto-elektrischem Behufe. In: Annalen der Physik und Chemie. Band 110, Joh. Ambr. Barth, Leipzig 1835, S. 385-418. Siehe auch Emil Lenz ↗