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Das pysikalische Prinzip des Gyroskops

Der Powerball funktioniert ohne Batterie, das heißt er muss vom Benutzer durch reine Muskelkraft auf Touren gebracht und weiter angetrieben werden. Wenn Sie den Powerball zwar mit der Startkordel starten, dann aber nichts weiter tun oder von der Koordination her falsche Bewegung ausführen, so wird der Powerball bald stehenbleiben.


Was ist also die richtige Bewegung? Stellen Sie sie sich vor, Sie halten ein Glas mit Eiswürfeln von oben in der Hand schleudern diese nun an der Aussenseite entlang - ganz ruhig, rund und immer ein bisschen stärker.


Erst wenn Sie dies einwandfrei beherschen können Sie variieren und von den Fingerspitzen bis zur Schulter jeden einzelnen Muskel gezielt trainieren. Im Inneren des Gerätes befindet sich ein ca. 200 g schwerer Rotor, das Herzstück des Gyroskops. Wird dieser in Bewegung versetzt, entsteht ein Drehimpuls um die Achse. Wie sich ein solcher Drehimpuls auswirkt ist jedem Radfahrer bekannt. Setzt man sich auf ein stehendes Rad, so fällt man um, je schneller man aber fährt, umso stabiler wird es. Für die Lenkbewegung muss deshalb mit zunehmender Geschwindigkeit mehr Kraft aufgewendet werden.


Genauso baut der Rotor im Inneren des Powerball eine Stabilität auf, die durch das Trägheitsmoment (die Schwungmasse ist ca. 2 cm von der Achse entfernt), sowie durch die Rotationsgeschwindigkeit verursacht wird.


Der Benutzer versucht nun, den Rotor und somit die Rotationsachse seitlich zu kippen und übt ein Drehmoment auf den Rotor aus. Der Kreisel reagiert darauf mit einer Gegenbewegung, er möchte sich wieder aufrichten. Diese Kraft heißt Präzession. Diese Gegenbewegung ist wesentlich stärker, als man vermuten möchte. Das Prinzip der Präzession dürfte jedem bekannt sein. der einmal einen Autoreifen auf der Straße gerollt hat. Dieser läuft zuerst geradeaus, kippt dann links oder rechts weg und richtet sich dann gleich wieder auf, um noch einige Umdrehungen weiterzutaumeln. Im Gegensatz zum Reifen auf der Straße befindet sich der Rotor des Powerball aber innerhalb einer kreisförmigen Führung.


Er kann sich desbalb nicht vollständig aufrichten, sondern die Präzession wird von der Führung kanalisiert. Der einzige Ausweg für den Rotor ist es somit, innerhalb der Führung "wegzurollen" und dabei seine Geschwindigkeit zu erhöhen. Inzwischen hat der Benutzer aber das Gehäuse schon wieder um eine weitere Vietelumdrehung gekippt und der Rotor präzessiert weiter. Dieser Vorgang setzt sich ständig fort. Die Energie, die der Benutzer dabei aufwendet wird in zunehmende Drehzahlen des Rotors umgesetzt.


So ist es möglich, den Rotor auf bis zu 14.000 Umdrehungen pro Minute zu beschleunigen, wobei im Rotor Kreiselkräfte entstehen, die das 75 fache des Eigengewichts, also 15 kg! betragen. Sobald der Rotor nicht mehr vom Benutzer bewegt wird, wird die in der Rotation gespeicherte Energie durch Reibung wieder aufgezehrt.


Nur der Original Powerball hat den Drehzahlmesser, sodass der Benutzer seine Kraftleistung tatsächlich ablesen kann.


          

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