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Geometrie & Funktionen · SAT Math Historical Problems, AP Physics 1 (Rotational Kinematics & Rolling Motion), High School Geometry & Kinematics.

Münzroll-Paradoxon & Epizykloiden-Simulator

Das Münzroll-Paradoxon & Epizykloiden: Rotation entlang konvexer Bögen und n+1 Umdrehungen

  • Clientseitig
  • Keine Anmeldung
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  • Projektormodus
  • A4-Arbeitsblatt
Lokale Berechnung · Privat
Interaktives Wissenschaftslabor Reine clientseitige Berechnung physikalischer Gesetze. Die Verarbeitung erfolgt lokal ohne Erfassung persönlicher Daten.
Geometrie-Demofenster● 60 FPS
Voreinstellungen & typische Fallen:

Experimentelle Steuerungsparameter

mm
mm
°
an/aus

Echtzeit-Herleitung & Kennzahlen

Umdrehungen gesamt N
--
N = 1 + R/r
Aufsummierter Drehwinkel
--
Absolute spin angle relative to ground
Umlaufradius (R+r)
--
Distance from center: R + r
Überstrichene Ringfläche
--
π(R + 2r)² - πR²
Echtzeit-Formelherleitung
Grundformel: --
Einsetzungsschritte: --
Ergebnis: --

Typische Beispielaufgaben & Prüfungsfallen

Historical Case: The 1982 May US SAT Question #17 Debacle

Aufgabe: Circle A with radius r rolls without slipping around fixed Circle B with radius 3r. How many revolutions does Circle A make? Official choices: (A) 3/2, (B) 3, (C) 6, (D) 9/2, (E) 9.
Analysestrategie: ETS mistakenly assumed revolutions = circumference ratio 3r/r = 3 (Option B). High schooler Matt Vander-Schoot proved all options were incorrect: the center travels a radius of (3r+r)=4r, covering 8πr, so A rotates 8πr/(2πr) = 4 times. ETS awarded credit to all 300,000 students.
Schrittweise Herleitung:
  1. Step 1: Circumference of fixed circle = 6πr; rolling coin = 2πr.
  2. Step 2: Center of moving coin travels at radius R + r = 3r + r = 4r.
  3. Step 3: Distance travelled by center = 2π × (4r) = 8πr.
  4. Step 4: Total revolutions N = 8πr / (2πr) = 4.
  5. Step 5: Formula check: N = 1 + R/r = 1 + 3 = 4 (1 from orbit + 3 from rolling).
⚠️ Häufige Fehlvorstellung: Confusing straight line rolling with orbital rolling: straight paths have zero orbital rotation; circular paths inherently impart 1 extra full revolution.

Arbeitsblatt für den Unterricht & Hausaufgaben

Q1. A 5 cm radius coin rolls on a straight table for 31.4 cm. How many turns does it rotate? (π=3.14)
Q2. If a 10 mm coin rolls around a 20 mm fixed coin, how many total rotations does it make?

Häufige Fragen & typische Missverständnisse

What is the rotation formula if the coin rolls on the INSIDE of the fixed circle?
For interior rolling, orbit opposes spin: N = R/r - 1. When R=2r, N = 2 - 1 = 1 turn, and every point on the rolling coin traces a straight diameter line (Tusi Couple)!