1. Experimentelle Situation

Ein seitlich um seine Dipolachse geneigter Magnet $A$ wird an einem starren Arm befestigt, der auf einem Drehteller montiert ist. Der Arm ragt über den Rand des Drehtellers hinaus, sodass sich Magnet $A$ beim Einschalten des Drehtellers auf einer Kreisbahn um dessen Zentrum bewegt. Der untere Pol von $A$ bleibt dabei knapp über der gemeinsamen Bodenfläche.

Auf derselben ebenen Fläche, auf der auch das Untergestell des Drehtellers steht, wird ein Scheiben- oder Zylindermagnet $B$ so positioniert, dass er sich in Laufrichtung vor $A$ befindet. Sobald der Drehteller rotiert, nähert sich $A$ dem zunächst ruhenden Magneten $B$ von hinten. Aufgrund der gleichnamigen, einander zugewandten Pole wirkt eine magnetische Abstoßung auf $B$.

Kommt $A$ zu nahe an $B$, versucht $B$, in den anziehenden Modus zu wechseln (Polsprung bzw. Ausrichtwechsel). Dasselbe gilt umgekehrt auch für $A$. Da $A$ jedoch mechanisch fixiert ist und seine magnetische Orientierung nicht ändern kann, bleibt er zwingend im abstoßenden Modus. $B$ hingegen ist zwar frei beweglich, kann aber aufgrund seines Gewichts, seiner Trägheit und der geometrischen Bedingungen keinen vollständigen Polsprung vollziehen.

Durch diese Konstellation entsteht ein stabiler, leicht gekippter Zustand von $B$. Die magnetische Abstoßung führt nicht zu einer vollständigen Ausrichtung, sondern zu einer tangentialen Umlenkung der wirkenden Kräfte: Aus einem „vertikalen Drehenwollen“ entsteht eine horizontale Rollbewegung.

Magnet $A$ bleibt während des gesamten Vorgangs hinter $B$ in Laufrichtung. Der Abstand zwischen beiden Magneten bleibt nahezu konstant; $B$ rollt fortlaufend „davon“, während $A$ ihm durch die Drehbewegung des Drehtellers permanent folgt. Die Rollbewegung von $B$ entsteht dabei nicht durch ein mechanisches Schieben, sondern ausschließlich durch die magnetische Abstoßung in Kombination mit der leichten Kippstellung.

Die Drehrichtung von $B$ hängt direkt von der Neigungsrichtung von $A$ ab: Neigt sich $A$ nach links, rotiert $B$ rechtsherum, und umgekehrt. Die Rotation von $B$ erfolgt somit stets entgegengesetzt zur Neigungsrichtung von $A$.

2. Qualitative Dynamik

Die beobachtete Bewegung ergibt sich aus einer Kombination aus magnetischer Abstoßung, geometrischer Einschränkung, Trägheit und einer leichten Kippstellung des Magneten $B$. Der seitlich geneigte Magnet $A$ erzeugt ein asymmetrisches Magnetfeld, das $B$ nicht in eine stabile Ausrichtung zwingt, sondern in einen metastabilen Zustand versetzt. In diesem Zustand versucht $B$ fortlaufend, in den anziehenden Modus zu wechseln, erreicht diesen jedoch nicht vollständig. Die dadurch entstehende tangentiale Komponente des magnetischen Moments führt zu einer Rotation von $B$ um seine vertikale Dipolachse.

Diese Rotation wird aufgrund der Bodenhaftung in eine Rollbewegung umgesetzt. Da $A$ durch den Drehteller kontinuierlich hinter $B$ geführt wird, bleibt der Abstand zwischen beiden Magneten nahezu konstant. $B$ bewegt sich rollend vorwärts, während $A$ ihm folgt, ohne ihn mechanisch zu berühren. Die Rollbewegung entsteht ausschließlich durch die magnetische Abstoßung und die leichte Kippstellung von $B$.

Die Drehrichtung von $B$ ist stets entgegengesetzt zur Neigungsrichtung von $A$. Neigt sich $A$ nach links, rotiert $B$ rechtsherum, und umgekehrt. Die gesamte Dynamik ist damit durch eine feste Kopplung zwischen der Orientierung von $A$ und der resultierenden Bewegung von $B$ bestimmt.

3.0 Kompletter A–B‑Block

Konfiguration: A–B in gleicher Ebene, gleichnamige Pole zueinander (abstoßend), Dipolachse von A seitlich geneigt.

$${\tau }_{\text{align}}^{(\text{rep})}=\vec{r}\times {\vec{F}}_{\text{tan}}^{(\text{rep})}(r,{\phi }_A)$$

$${\tau }_{\text{align}}^{(\text{rep})}={\tau }_{\text{align}}^{(\text{rep})}(r,{\phi }_A)$$

$$\alpha =k_{\alpha }[{\tau }_{\text{align}}^{(\text{rep})}-{\tau }_g{]}_{+}$$

$${\omega }_B=k_{\omega }\alpha$$

$$\mathrm{sgn}({\omega }_B)=-\mathrm{sgn}({\phi }_A)$$

$$v_{B,\parallel }=k_v{\omega }_B$$

$$0<v_{B,\parallel }<v_A$$

3.1 Abstoßendes Ausrichtmoment

Das abstoßende Ausrichtmoment entsteht aus der tangentialen Komponente der repulsiven Kraft eines seitlich geneigten Magneten A:

$${\tau }_{\text{align}}^{(\text{rep})}=\vec{r}\times {\vec{F}}_{\text{tan}}^{(\text{rep})}(r,{\phi }_A)$$

Da der Abstand experimentell nahezu konstant bleibt:

$$r\approx r_0\Rightarrow {\tau }_{\text{align}}^{(\text{rep})}\approx {\tau }_{\text{align}}^{(\text{rep})}(r_0,{\phi }_A)$$

Die Neigung ${\phi }_A$ bestimmt die Richtung und das Vorzeichen der tangentialen Komponente.

3.2 Wirksame Winkelbeschleunigung

$$\alpha =k_{\alpha }[{\tau }_{\text{align}}^{(\text{rep})}-{\tau }_g{]}_{+}$$

Die Schwelle ${\tau }_g$ umfasst Gewicht, Trägheit und geometrische Widerstände. Experimentell gilt:

$$0<{\tau }_{\text{align}}^{(\text{rep})}-{\tau }_g\ll {\tau }_g$$

→ kleine, aber stetige Winkelbeschleunigung → Rotation → Rollbewegung.

3.3 Winkelgeschwindigkeit und Drehrichtung

$${\omega }_B=k_{\omega }\alpha$$

$$\mathrm{sgn}({\omega }_B)=-\mathrm{sgn}({\phi }_A)$$

Die Drehrichtung von B ist stets entgegengesetzt zur Neigungsrichtung von A.

3.4 Rollbewegung entlang der Bahn

$$v_{B,\parallel }=k_v{\omega }_B$$

oder

$$v_{B,\parallel }=R_{\text{eff}}{\omega }_B$$

Die Rotation wird durch Bodenhaftung in eine translatorische Rollbewegung umgesetzt.

3.5 Kinematische Kopplung zwischen A und B

Da A durch den Drehteller geführt wird, bewegt er sich kontinuierlich hinter B her. B rollt durch die tangentiale Abstoßung vor A weg, kann aber nicht entkommen, da A durch die Drehtellerbewegung immer wieder aufschließt.

Die experimentelle Beobachtung lässt sich durch folgende Bedingungen ausdrücken:

$$0<v_{B,\parallel }<v_A,r(t)\approx r_0,v_A(t)-v_{B,\parallel }(t)\to 0$$

A stößt B bei jedem Näherkommen tangential an. B rollt vor A her. Die Kopplung entsteht ausschließlich durch wiederholte magnetische Abstoßung.

5. Erweiterung auf mehrere B‑Magnete

Wird anstelle eines einzelnen Magneten $B$ eine Gruppe mehrerer identischer Magnete verwendet, die sich alle auf derselben Ebene befinden und vom Magneten $A$ nacheinander erfasst werden, zeigt sich ein charakteristisches Verhalten: Die Rotationsgeschwindigkeit der einzelnen $B$-Magnete nimmt mit zunehmender Entfernung vom Magneten $A$ ab.

Jeder Magnet $B_i$ erfährt ein abstoßendes Ausrichtmoment, das mit dem Abstand $r_i$ zum Magneten $A$ abnimmt:

$${\tau }_{\text{align},i}^{(\text{rep})}={\tau }_{\text{align}}^{(\text{rep})}(r_i,{\phi }_A)$$

Da die magnetische Feldstärke mit wachsendem Abstand abnimmt, sinkt auch das wirksame Ausrichtmoment. Für die Winkelbeschleunigung des $i$-ten Magneten ergibt sich:

$${\alpha }_i=k_{\alpha }[{\tau }_{\text{align},i}^{(\text{rep})}-{\tau }_g{]}_{+}$$

Damit folgt für die Winkelgeschwindigkeit:

$${\omega }_{B_i}=k_{\omega }{\alpha }_i$$

und für die Rollgeschwindigkeit entlang der Bahn:

$$v_{B_i,\parallel }=k_v{\omega }_{B_i}$$

Da ${\tau }_{\text{align},i}^{(\text{rep})}$ mit zunehmendem Abstand $r_i$ abnimmt, gilt für identische Magnete:

$$r_1<r_2<r_3\Rightarrow {\omega }_{B_1}>{\omega }_{B_2}>{\omega }_{B_3}$$

Die Magnete, die sich näher am Magneten $A$ befinden, rotieren daher schneller und rollen mit höherer Geschwindigkeit entlang der Bahn. Magnete, die weiter entfernt sind, erhalten ein schwächeres Ausrichtmoment und bewegen sich entsprechend langsamer.

Dieses Verhalten führt zu einer geordneten Staffelung der Geschwindigkeiten innerhalb der Magnetgruppe. Jeder Magnet folgt der vom Magneten $A$ vorgegebenen Bahn, jedoch mit einer Geschwindigkeit, die direkt von seiner Entfernung zu $A$ abhängt. Die Kopplung bleibt stabil, solange die Magnete sich nicht gegenseitig beeinflussen oder überholen.

6. Entwicklung und Erweiterung durch eine obere Etage aus C‑Magneten

6A. Entstehung der Idee: vom A–B‑System zum ersten C‑Magneten

Im A–B‑System zeigte sich, dass die B‑Magnete, die weiter von A entfernt waren, zwar noch rotierten, aber deutlich langsamer. Dies führte zu einem entscheidenden Experiment:

Du legtest über den entferntesten, langsamsten B‑Magneten einen weiteren Magneten C, und zwar so, dass C und B anziehend zueinander ausgerichtet waren.

Dabei geschah etwas Unerwartetes:

• Der C‑Magnet fixierte sich selbstständig über B (durch die Anziehung).
• Der darunterliegende B‑Magnet begann sofort wieder schnell zu rotieren.
• Die Rotation war stabiler und gleichmäßiger als zuvor.

Das war der Moment, in dem klar wurde:

👉 Ein oberer Magnet C kann einen unteren Magneten B vollständig in Rotation versetzen — unabhängig von A.

Daraufhin entstand die nächste Idee:

• Über jeden B‑Magneten einen C‑Magneten zu setzen.

Das Ergebnis:

• Alle B‑Magnete rotierten gleich schnell.
• Die Rotation war gleichmäßig, stabil und dauerhaft.
• Die Entfernung zu A spielte keine Rolle mehr.

Dann folgte der entscheidende Test:

• A wurde komplett entfernt.

Und das System funktionierte noch besser:

👉 Das reine C–B‑System ist ein vollständiges, eigenständiges Rotationssystem.

6B. Das reine C–B‑System (ohne A)

In diesem System befindet sich über jedem frei beweglichen B‑Magneten ein fest montierter C‑Magnet in einer mitrotierenden oberen Etage.

Die Kopplung ist rein vertikal:

• C und B sind anziehend zueinander ausgerichtet.
• Dadurch entsteht ein tangential wirksames Ausrichtmoment, das B in Rotation versetzt.
• Dieses Moment ist für alle B‑Magnete gleich, solange
  • der vertikale Abstand $d$ gleich ist
  • die C‑Magnete identisch orientiert sind
  • die B‑Magnete identisch sind

Das Moment lautet:

$${\tau }_{C\to B}={\tau }_{C\to B}(d,{\phi }_C)$$

Die Winkelbeschleunigung:

$$\alpha =k_{\alpha }[{\tau }_{C\to B}-{\tau }_g{]}_{+}$$

Wesentliche Beobachtungen

• Alle B‑Magnete rotieren gleich schnell.
• Die Rotation ist stabil, dauerhaft und unabhängig von A.
• Die Drehrichtung der B‑Magnete folgt der Drehrichtung des Drehtellers.
• Ein einzelnes C–B‑Paar reicht aus, um B dauerhaft rotieren zu lassen.
• Mehrere Paare können rund um den Drehteller angeordnet werden.

Das System benötigt:

• keinen Strom für die Rotation,
• nur den Drehteller als Bewegungsstrom,
• ist also kein Perpetuum mobile, aber ein effizientes magnetisches Kopplungssystem.

6C. Das kombinierte A–B–C‑System

Wenn A zusätzlich eingesetzt wird, erhält jeder B‑Magnet zwei unabhängige Momentenbeiträge:

1. Tangentiales Abstoßmoment von A → erzeugt Rollbewegung entlang der Bahn
2. Vertikales Ausrichtmoment von C → stabilisiert und verstärkt die Rotation

Das Gesamtmoment lautet:

$${\tau }_{\text{gesamt}}={\tau }_{\text{align}}^{(\text{rep})}(r,{\phi }_A)+{\tau }_{C\to B}(d,{\phi }_C)$$

Damit entsteht:

• eine stabile Rotation durch C
• eine tangentiale Rollbewegung durch A
• ein robustes, zweistufiges Kopplungssystem

⭐ Fazit

• Die C‑Etage ist eine eigenständige Entdeckung.
• Sie entstand aus dem A–B‑System heraus, als ich die Geschwindigkeitsabnahme der entfernten B‑Magnete bemerkt habe.
• Das reine C–B‑System funktioniert sogar auf die Rotationsgeschwindigkeit bezogen zuverlässiger als das A–B‑System.
• Mit A zusammen entsteht ein kombiniertes System mit zwei Momentenquellen.

Formeln für Abschnitt 6 (C‑Etage)

Reines C–B‑System

$${\tau }_{C\to B}={\tau }_{C\to B}(d,{\phi }_C)$$

$$\alpha =k_{\alpha }[{\tau }_{C\to B}-{\tau }_g{]}_{+}$$

$${\omega }_B=k_{\omega }\alpha$$

$$v_{B,\parallel }=k_v{\omega }_B$$

Kombiniertes A–B–C‑System

$${\tau }_{\text{gesamt}}={\tau }_{\text{align}}^{(\text{rep})}(r,{\phi }_A)+{\tau }_{C\to B}(d,{\phi }_C)$$

$$\alpha =k_{\alpha }[{\tau }_{\text{gesamt}}-{\tau }_g{]}_{+}$$

$${\omega }_B=k_{\omega }\alpha$$

$$v_{B,\parallel }=k_v{\omega }_B$$

Randnotiz: Das ist die aktuell am genauesten beschriebene Seite mit Stand vom 8. April 2026.