Der Eiertest: Roh oder gekocht?

Jeder Körper widersetzt sich einer Änderung seines Bewegungszustandes. Das ist die Bedeutung des Trägheitsgesetzes, denn alle Körper verharren im Zustand der Ruhe oder der gleichförmig geradlinigen Bewegung, solange keine äußeren Einflüsse oder keine äußere Kraft auf sie wirken.

Das Trägheitsgesetz wird auch Lex prima, Trägheitsprinzip oder erstes Newtonsches Axiom genannt, obwohl nicht Isaac Newton, sondern Galileo Galilei dieses erstmals formulierte. Große Bekanntheit erlangte das Prinzip jedoch mit der Veröffentlichung von Isaac Newtons berühmtem Werk „Philosophiae Naturalis Principia Mathematica“ (Mathematische Prinzipien der Naturphilosophie) im Jahr 1687, in dem Newton drei Grundsätze der Bewegung formulierte. Sie sind heute als die Newtonschen Axiome, Newtonschen Prinzipien bzw. Gesetze oder auch als die Grundgesetze der Bewegung bekannt.

Mit diesem Eierversuch kann man das Trägheitsgesetz ganz einfach veranschaulichen. Außerdem lässt sich mit diesem Experiment herausfinden, ob ein Ei roh oder gekocht ist und außerdem wie man aus einem Ei einen Stehaufkreisel macht. Noch mehr Eierversuche für das nächste Sonntagsfrühstück gibt es weiter unten.

 Was wird gebraucht?

• ein rohes Ei und ein gekochtes Ei
• eine Unterlage

Was ist zu tun?

Versuch 1: Man nehme ein rohes Ei und drehe es kräftig auf einer glatten Unterlage. Dann lasse man es los, halte ganz kurz den Finger darauf, sodass es zum Stehen kommt, lasse wieder los und beobachte, was passiert. Danach macht man das Experiment mit dem gekochten Ei.

Versuch 2: Man schüttelt das gekochte Ei, lege es auf eine Unterlage und versetze es in eine möglichst schnelle Rotation. Dann mache man dieses Experiment mit dem rohen Ei.

Was ist geschehen?

Zu Experiment 1: Das rohe Ei (im Unterschied zum gekochten) hält zwar kurz an, dreht sich dann aber wieder weiter. Der Finger hat nur die Schale des Eies angehalten, während Eiweiß und Eigelb innen weiter rotieren. Durch die Reibung zwischen dem Inneren des Eies und der Schale wird schließlich das gesamte Ei wieder in Bewegung versetzt.

Der Grund für das Verhalten des Eies liegt in seiner Trägheit. Galileis und Newtons Entdeckung war deshalb so bedeutsam, weil man früher glaubte, dass es immer einer Kraft bedarf, um einen Körper in Bewegung zu halten, nicht aber um ihn zum Stillstand zu bringen. Das, so nahm man an, geschieht von ganz allein. Tatsächlich wird jedoch auch Kraft benötigt, um einen Körper abzubremsen. Rollt zum Beispiel ein Auto auf einer geraden Strecke, so kommt es irgendwann durch Reibung zum Stillstand. Ohne diese Reibung würde es einfach weiterrollen.
Isaac Newton hat außerdem festgestellt, dass die Beschleunigung, die ein Körper erfährt, proportional zu seiner Masse und der wirkenden Kraft ist. Je schwerer also ein Körper und je höher die Geschwindigkeitszunahme, desto mehr Kraft wird gebraucht (Zweites Newtonsches Axiom oder Gesetz).

Newton war der Erste, der diesen Zusammenhang nicht nur erkannte, sondern auch mathematisch beschrieb.

Zu Experiment 2: Ein gekochtes Ei wird bei diesem Experiment ein Stehaufei. Es stellt sich wie ein Stehaufkreisel auf seine Spitze. Mit einem rohen Ei klappt dieser Versuch so nicht. Dies ist also ebenfalls eine Methode, um ein rohes von einem gekochten Ei zu unterscheiden. Warum man das Ei vorher schütteln muss? Mit Schütteln funktioniert der Versuch einfach besser – eine Erklärung haben wir dafür aber auch nicht. Wer Sie kennt, bitte melden. Zudem darf die Unterlage nicht zu glatt sein, denn in der Reibung liegt die Ursache dafür, dass sich das Ei aufstellt. Dies gilt auch für den Stehaufkreisel oder Umkehrkreisel.

Dieses Phänomen im Alltag

Die Erkenntnisse Newtons und sein erstes Newtonsches Axiom oder Gesetz spielen im Alltag und speziell im Straßenverkehr eine große Rolle. Kommt ein Auto, das mit 30 Kilometern pro Stunde fährt, zu einem abrupten Stopp, würde man sich ohne Sicherheitsgurt wie das Innere des Eies einfach weiterbewegen, durch die Windschutzscheibe fliegen und, wenn man noch mehr Pech hat, gegen das nächste Hindernis prallen – und dies alles mit eben der Geschwindigkeit, die das Auto ursprünglich hatte. Außerdem hat jeder schon einmal erlebt, dass er bei einer starken Beschleunigung, etwa beim Start eines Autos oder Flugzeuges, in den Sitz gedrückt wird. Auch hier verhält sich unser Körper träge, will in diesem Fall im Zustand der Ruhe verharren und wird vom Sitz „angeschoben“.

Ähnliche Freihandversuche

Experiment 1: Ein Ei verschwindet in einer Flasche

Experiment 2: Das unzerbrechliche Ei

Experiment 4: Die eigenwillige Kerze

Experiment 5: Die fliegende Murmel

Physikalischer Miniversuch: Ei ohne Schale
Ein weiterer schöner Eierversuch besteht darin, ein Ei so lange in Essig liegenzulassen, bis sich die Schale aufgelöst hat. Dies dauert etwa 24 Stunden. Das Ei wird dann nur noch von der Eihaut zusammengehalten. Dieses Experiment hat zwar nicht viel mit Physik zu tun, macht aber Spaß, und so ein nacktes Ei ist ein tolles Spielzeug. Eierschalen bestehen übrigens aus Kalziumkarbonat. Reagiert dies mit Essigsäure, entsteht Kohlendioxid. Daher bilden sich Bläschen auf der Eierschale.

Physikalischer Miniversuch zum Trägheitsgesetz
Jeder kennt den Versuch, in dem eine Tischdecke mit einem Ruck unter dem Geschirr weggezogen wird. Wenn man es richtig macht, bleibt das Geschirr stehen. Nach demselben Prinzip – aber in einer risikofreien Variante – funktioniert das physikalische Experiment mit Glas, Münze und Spielkarte. Man legt die Karte auf das Glas und darauf die Münze. Dann schnippt man die Spielkarte weg. Die Karte fliegt weg und die Münze fällt in das Glas. Der Grund für das Verhalten der Münze liegt in ihrer Trägheit.

Quelle/n:
Gardner, Martin (1981): Entertaining Science Experiments with Everyday Objects. New York, Dover Publications, S. 126