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Der gyroskopische Effekt

Eng verwandt mit dem Gyroskop und deshalb ebenfalls eine Beschreibung Wert ist der gyroskopische Effekt. Hierbei handelt es sich um einen Selbststeuerungseffekt, welcher bei rotierenden Kreiseln beobachtbar ist.


Definition des gyroskopischen Effekts


Der gyroskopische Effekt bezeichnet einen Selbststeuerungseffekt, der bei sich drehenden Systemen (seien es Teilelemente eines Systems oder ein sich drehendes Gesamtsystem) beobachtbar ist. Der gyroskopische Effekt führt dazu, solche Systeme auch bei Einwirkung äußerer Störkräfte in einen stabilen Zustand zurückzuführen. Die Stabilisierung beruht hierbei nicht nur auf dem Trägheitsmoment, sondern auch auf dynamischen Vorgängen. Allerdings wird die Rückführung in einen stabilen Zustand durch den gyroskopischen Effekt nicht immer erreicht, der Effekt ist also nur begrenzt durchschlagend.

Beispiele für den gyroskopischen Effekt


Der gyroskopische Effekt lässt sich beispielsweise an einem abmontierten Fahrradreifen beobachten. Wird ein solcher Fahrradreifen gerade angestoßen, rollt er erstmal ein gutes Stück gerade aus, bevor er dann beginnt, aufgrund der immer geringer werdenden Eigengeschwindigkeit und der zugleich immer größer werdenden Störkräfte, zur Seite zu kippen. Gleichzeitig mit dem Kippen in eine Seite führt der Fahrradreifen gewissermaßen eine selbsttätige Lenkbewegung in genau die Richtung aus, in die er im Begriff ist zu kippen. Durch diese Aussteuerung des eigenen Systems ist der Fahrradreifen in der Lage, noch ein Stück kreisförmig weiterzurollen, bevor er letztendlich vollständig umkippt.



Die Bedeutung des gyroskopischen Effekts beim freihändigen Fahrradfahren


Der gyroskopische Effekt ist auch dafür verantwortlich, dass es möglich ist, freihändig auf dem Fahrrad zu fahren und dabei trotzdem Lenkbewegungen durchzuführen. Durch die Fahrgeschwindigkeit wird das Rad hierbei auf einer relativ geraden Linie gehalten; erst Verlagerungen des Körpergewichts führen dazu, dass das Vorderrad leicht zur entsprechenden Seite kippt und dadurch genau den oben beschriebenen Aussteuerungsprozess in Gang setzt, welcher wiederum die Lenkbewegung bewerkstelligt.

Der gyroskopische Effekt kann selbstverständlich auch auf viele weitere drehende (Kreisel-)Systeme übertragen werden und ist somit beispielsweise auch bei rollenden Autoreifen oder Münzen beobachtbar.

Das folgende Video zeigt den gyroskopischen Effekt bei einem aufgehängten Fahrradreifen. Hierbei kann weiterhin anschaulich die Fähigkeit eines Kreisels, sich aufgrund seiner Drehbewegung der Schwerkraft zu widersetzen, beobachtet werden.