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Mathe-Treff 3D in 3 Minuten

Gibt es doch ein Perpetuum Mobile ?

Tobias Gerbracht, Schüler des Carl-Fuhlrott-Gymnasiums in Wuppertal, baute zum Mathetreff-Wettbewerb 3D in 3Minuten ein Perpetuum Mobile. Damit ist das uralte Problem, ob es so etwas überhaupt gibt, endlich gelöst. Oder vielleicht immer noch nicht? Es folgt Tobias Beschreibung seiner Maschine.

Als ich die Ausschreibung für den Wettbewerb „3D in 3 Minuten“ las, sah ich die Chance, meine Begeisterung für CAD zu teilen und meine selbst angeeigneten Konstruktionskenntnisse unter Beweis stellen zu können.

Tobias Gebracht mit seiner MaschineEs gibt viele faszinierende Themen im physikalisch-mathematischen Bereich, die sich dreidimensional gut am Bildschirm visualisieren und als Modell umsetzen lassen. Ich hatte mich im letzten Herbst im Rahmen des Wettbewerbs „Formel 1 in der Schule“ intensiv mit der Energieerhaltung, Reibung, Aerodynamik etc. beschäftigt und wollte dieses Wissen nun auf ein Exponat übertragen, welches nicht nur funktional ist, sondern auch meine Design- und Wertigkeitsansprüche erfüllt.

Ich entschied mich, mein eigenes PERPETUUM MOBILE zu bauen!

Perpetual Motion (so die englische Bezeichnung) fasziniert die Menschen seit Jahrtausenden, denn es beschreibt eine immerwährende Bewegung. Ihm wird keine Energie zugefügt und doch bleibt es in Bewegung, ohne sich nach einer gewissen Zeit abzubremsen. Dies jedoch gilt in der Realität als unlösbares physikalisches Problem, weil es (aufgrund vorhandener Reibung) der Energieerhaltung und dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik wiederspricht.

Das Perpetuum MobileIch startete mit der dreidimensionalen Konstruktion meines eigenen Perpetuum mobiles in AutoCAD und Inventor und erschuf dieses Modell [siehe Bild], welches sich von meinen diversen Prototypen in Simulationsprogrammen als am effizientesten erwiesen hatte. Die von mir angewandte Technik wird auch „Overbalanced Wheel“ genannt.

Während meines Auslandspraktikums in den USA bei der Firma „Laser Precision Cutting, NC“  nutzte ich die dortigen Möglichkeiten für die Fertigung meiner Maschine. Ich wandelte meine AutoCAD-Zeichnung in G-Code um und benutzte einen Wasserstrahlschneider, um meine Teile aus 4,76 mm dickem Aluminium zu schneiden, dessen Dicke ich zuvor aus einer FEMS entnommen hatte (Finite-Elemente-Simulation; diese dient zur Berechnung = numerisches Verfahren zur Lösung von partiellen Differentialgleichungen).

Die Einzelteile habe ich entgratet, poliert und teilweise gebogen. Den optischen Feinschliff erhielt mein Modell dann in Deutschland, und zwar in der Maschinenfabrik „Berger“ in Wuppertal-Cronenberg während eines Praktikums. Dort bearbeitete ich die Achse an einer Drehmaschine und nutzte eine Sandstrahlvorrichtung. Es stellt sich nun die Frage, ob ich es wohl geschafft habe, die Physik zu überlisten und das perfekte Perpetuum Mobile zu bauen? Diese Frage beantwortet mein dreiminütiges Wettbewerbsvideo, welches im Rahmen der Siegerehrung gezeigt werden wird!

Tobias Gerbracht

(nev)

 
 
Friday, 24. November 2017 / 22:57:58