Warum dreht sich die Weihnachtspyramide?

Die ehrenamtlichen WWW-Wichtel Frank Richter (l.), Mario Steinebach (3.v.l.), Ralph Sontag (4.v.l.) und Ursula Riedel besuchten in Vorbereitung der 19. Kalenderauflage auch das „Wunderland Physik“. Dr. Sascha Gruner (2.v.l.) und Dr. Gunter Beddies griffen in die Laborkiste, ließen es sogar nebeln und erläuterten so die Wirkungsweise einer Weihnachtspyramide. Foto: Sven Gleisberg

Dass sich die Weihnachtspyramide dreht, ist keine Hexerei. Das wissen auch wir WWW-Wichtel der Chemnitzer Uni. Doch warum dreht sie sich? Wir besuchten die Physiker Dr. Sascha Gruner und Dr. Gunter Beddies vom Schülerlabor „Wunderland Physik“ an der Technischen Universität Chemnitz. Ihre Aufklärung geben wir gern weiter. Und dafür interessiert sich sogar das ZDF:

Das Flügelrad der Pyramide dreht sich nur, wenn die Kerzen brennen. Die Kerzen erwärmen die Luft. Dadurch bewegen sich die Luftmoleküle nun schneller als zuvor. Sie benötigen aber auch mehr Platz. Sie prallen aneinander und stoßen sich sofort wieder ab. Dadurch passen nicht mehr so viele Moleküle auf den gleichen Raum – die Luft dehnt sich aus, die Dichte wird geringer. Daher ist warme Luft leichter als kalte, also schweben die erwärmten Moleküle nach oben, prallen gegen die schräg gestellten Flügel - und geben den Flügeln ständig einen Teil ihrer Bewegungsenergie und ihres Impulses ab. Die Flügel erhalten also ständig neuen Schwung - so setzt sich das Flügelrad in Bewegung. Und die aufsteigende Luft wird in die entgegengesetzte Richtung abgelenkt und steigt nun schräg weiter nach oben. Mit einer Nebelmaschine können die Physiker den Weg der Luft gut sichtbar machen.

Sind die Lichtlein angezündet, erwärmen Sie die Luft, und diese beginnt aufzusteigen. Mit etwas Bühnennebel im Schülerlabor wird der Weg, den die Luft nimmt, auch für uns Wichtel sichtbar, der führt direkt durch die schräg gestellten Flügel der Pyramide. Foto: Dr. Sascha Gruner

Je mehr Kerzen angezündet werden, umso wärmer wird die Luft und desto schneller dreht sich die Pyramide. Damit dürfte auch fast geklärt sein, warum sich die Weihnachtspyramide in vielen Haushalten am 1. Advent langsamer dreht als am 4. Advent. Und man beachte zudem noch folgenden Hinweis der Chemnitzer Physiker: Die Weihnachtspyramide rotiert am besten, wenn die Flügel 45 Grad geneigt sind. Dann kann die aufsteigende Luft den größtmöglichen Impuls übertragen. Sind die Flügel steiler, streift mehr Luft an ihnen vorbei. Sind sie flacher ausgerichtet, drückt die aufsteigende Warmluft die Flügel eher hoch als vorwärts.

Das Fazit nicht nur für die WWW-Wichtel der TU Chemnitz: Physik spielt sogar in der Weihnachtszeit eine sehr wichtige Rolle. Doch nun genug mit der Wissenschaft, erfreut Euch nun am Schauspiel Eurer Weihnachtspyramide(n)!

Fototermin nach der Aufzeichnung der Quizsendung - Dr. Gunter Beddies, Moderator Elton und Dr. Sascha Gruner (v.l.) an der großen Weihnachtspyramide, die aus dem „Wunderland Physik“ der TU Chemnitz extra eine große Reise ins Fernsehstudio nach München angetreten hatte. Foto: privat

Und als Bonus haben wir dazu noch den passenden TV-Tipp: Das Team des „Wunderlandes Physik“ der TU Chemnitz ist am 7. Dezember 2013 um 8.10 Uhr in der Kinder-Quizsendung „1, 2 oder 3“ im Kinder- und Jugendprogramm des ZDF zu Gast. Gemeinsam mit Moderator Elton gehen sie der Frage nach, was Weihnachten mit Physik zu tun hat. Wer nicht am Morgen schon vor dem Fernseher sitzen möchte, kann auch am Sonntag, den 8. Dezember, um 17.35 Uhr bei KIKA reinschauen. Oder man klickt sich in den folgenden sieben Tagen nach der Erstausstrahlung auf die Homepage der Quizshow, die dort in voller Länge zu sehen ist: www.tivi.de/fernsehen/12oder3/start/index.html