Pirouetteneffekt

Bei einem sich drehenden Körper bezeichnet man als Pirouetteneffekt die Steigerung der Rotationsgeschwindigkeit, die sich bei Verlagerung von Masse näher zur Rotationsachse ergibt. Physikalisch gesehen steht es in Zusammenhang mit der Drehimpulserhaltung, die durch Verbindung mit der Pirouette im Eiskunstlauf anschaulich wird.

Die Beschleunigung der Drehung ergibt sich aus der Erhaltung des Drehimpulses. Bei der Verringerung der Abstände zur Drehachse verringert sich das Massenträgheitsmoment $\theta$, was der Eiskunstläufer dadurch bewirkt, dass er sein ausgestrecktes freies Bein und die Arme zum Körper hin anzieht.

Da der Gesamtdrehimpuls aber erhalten bleibt, nimmt die Rotationsgeschwindigkeit zu. Dadurch nimmt bei zeitlich konstantem Drehimpuls $L=\theta\,\omega$ die Winkelgeschwindigkeit $\omega$ in dem Verhältnis zu, in dem das Trägheitsmoment abnimmt.

Salto vorwärts

Für die exakte Drehimpulserhaltung darf kein äußeres Drehmoment wirken. In der Praxis wirken jedoch bremsende Momente, beim Eiskunstlauf ist dies die Reibung zwischen Schuhen und Eisfläche. Dieser Effekt ist aber klein im Vergleich zur Änderung des Massenträgheitsmomentes, so dass trotzdem eine Beschleunigung der Drehung erkennbar wird.

Das gleiche Prinzip nutzen Turner und Turmspringer beim Salto. In der Luft werden Arme und Beine angezogen, um so aus dem beim Absprung erhaltenen Drehimpuls eine möglichst schnelle Drehung zu gewinnen. Eine Öffnung der Haltung vor dem Auftreffen auf den Boden verringert die Drehgeschwindigkeit und erlaubt eine stehende Landung.

Beispiele

• Salti und Schrauben beim Kunstsprung, Turnen und Turmspringen
• Bei einer Supernova bricht der Innenbereich des Sterns zusammen. Der entstehende Neutronenstern hat wegen der Drehimpulserhaltung Umdrehungszeiten im Millisekundenbereich.
• Bei einem Tornado während der Entstehung.

Literatur

• Bäumler, Günter "Sportmechanik: Grundlagen für Studium und Praxis", BLV Verlagsgesellschaft München Wien Zürich, 1981, ISBN 3-405-12435-2