Die Tage werden Länger
Der Franz hat geschrieben. Er schreibt über das Tageslicht, das nach dem Winter wieder länger wird. Frage: Welche Funktion beschreibt am besten den Verlauf der Länge eines Tages? Welche nicht. Und welche einige Tage lang zumindest? Wählen Sie zwischen Exponentialfunktion, linearer Funktion, Winkelfunktionen, Logarithmusfunktion, Polynomfunktion und Wurzelfunktion. Zeichnen Sie die typischen Graphen dieser Funktionen und überlegen Sie sich, welche Vorgänge in der Natur sich mit diesen Funktionen modellieren lassen. Schlagen Sie die Begriffe Weihnachten, Dreikönig und Lichtmess nach. Was bedeuten sie? Was bedeuten sie hier bei diesem Beispiel? Was bedeuten sie, wenn Sie die Länge des Tageslichts in Abhängigkeit von der Zeit als Graph skizzieren? Was bedeuten Flohsprung, Hahnensprung und Katzensprung – grundsätzlich, und hier bei diesem Beispiel, wo sehen Sie das im Graphen?
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Fast Forward?
Die Bewegung einer Schnecke wurde gemessen. Sie brauchte geschlagene zwei Stunden, um einen halben Meter breiten Weg zu überqueren.
Immer noch interessiert? Wie schnell sind Schnecken wirklich – finden Sie da etwas in der Literatur, im Netz? Oder können Sie das selbst mal untersuchen? Hinweise gerne in die Kommentare unten.
Autor/Foto: Lothar Bodingbauer
Auto im See
Jemand hat Pech und kommt mit seinem Auto von der Straße ab. Er rutscht damit in einen See. Das Auto schwimmt zuerst eine Weile. Dann sinkt es langsam, während der Wasserspiegel im Inneren des Autos steigt. Zeichnen Sie die einzelnen Phasen des Zwischenfalls und diskutieren Sie die folgenden Fragen:
1) Warum sinkt das Auto?
2) Kann der Fahrer die Tür öffnen, um sich zu befreien?
3) Braucht er dazu eine Kraft, die größer ist, als ein Mensch sie aufbringen kann?
4) Was unterscheidet diese Situation von jener, wenn er an Land die Tür öffnet?
5) Wie soll er sich in dieser Situation richtig verhalten?
Stichwörter: Druck, Druckdifferenz, Kraft, Auftrieb, Autotür, Wasserspiegel, schwimmen, sinken, steigen, eindringen, öffnen, warten
Immer noch interessiert?
Sehen Sie sich diesen Film an.
Autor: Michael Kiffmann, M01; Redaktion: Lothar Bodingbauer; Photo by Colton Kresser on Unsplash.
Blitzableiter
Die Physik der Blitze ist keineswegs abgeschlossen und manche Forscher:innen arbeiten nach wie vor an der Klärung einiger Fragen.
Was man weiß, ist: der Himmel ist elektrisch positiv aufgeladen, die Erde elektrisch negativ. Somit gibt es zwischen der Atmosphäre und dem Erdboden ein elektrisches Feld. Eine Spitze, zum Beispiel der Turm einer Kirche, oder ein Blitzableiter führt dazu, dass die Feldstärke in der Nähe dieser Spitze extrem groß wird. Genau dadurch kommt es zu einer Entladung – einem Blitz.
Im Mittelalter hatte man Angst vor Blitzen. Jäger haben berichtet, dass sie noch niemals beobachtet hätten, dass in das Geweih eines Hirschen ein Blitz eingefahren wäre. So hat man das Hirschgeweih als „blitzabweisend“ gesehen.
Auf der Spitze des Stephansdomes in Wien befindet sich unter anderem eine relativ große, metallene Hohlkugel. Sie ist vergoldet und in ihrem Inneren hat man – zum Schutz vor Blitzen – im Mittelalter ein Hirschgeweih eingesetzt.
Was halten Sie von diesem Argument? Kann ein Hirschgeweih vor Blitzen schützen? Ist es förderlich oder hinderlich, dass dieses Geweih in einer Metallkugel untergebracht war? Finden Sie es logisch, dass man noch nie beobachten konnte, dass ein Blitz in einen Hirschen einschlägt?
Stichworte: Blitz, Blitzableiter
Autor: Michael Kiffmann, E04; Redaktion: Lothar Bodingbauer; Photo by Michał Mancewicz on Unsplash.
Kreuzfahrt nach Venedig
In früheren Zeiten (vor Chorona) sind täglich bis zu neun Kreuzfahrtschiffe in Venedig eingelaufen. Einige Bewohner von Venedig haben dagegen protestiert. Einer von ihnen sagte in einem Interview, dass aufgrund der riesigen Schiffe der Wasserspiegel in Venedig steigt.
Unabhängig davon, dass riesige Schiffe in Venedig für Mensch und Natur störend sein können: können Sie das Argument von dem Bewohner bestätigen oder widerlegen?
Probieren Sie zunächst, diese Frage selbst oder mit Freunden zu diskutieren. Wenn es nicht mehr weitergeht, hilft Ihnen sicher dieser Artikel: Wie schwimmt ein Schiff?
Stichworte: Auftrieb, Schiff, Bruttoregistertonne, Meeresspiegel
Eine genaue Statistik über die Zahl von Kreuzfahrtschiffen in Venedig wurde übrigens hier zusammengestellt: Avoid Crowds (Venice), einen Artikel aus der NZZ zur Situation in Venedig gibt es hier.
Hinweis: Sie können diese Geschichten durch Ihre Antworten am Ende der Seite wachsen lassen. 30+ weitere Geschichten wie diese finden Sie hier in der Sammlung von Phyx-Stories.
Autor: Michael Kiffmann, M16; Redaktion: Lothar Bodingbauer; Photo by Miranda Salzgeber on Unsplash
Elektrische Kräfte
Zwischen elektrischen Ladungen wirken Kräfte. Man nennt diese Kräfte „elektromagnetisch“.
Welche Reichweite haben diese Kräfte? Sind sie stets anziehend oder immer abstoßend? Wie verändert sich die elektromagnetische Kraft, wenn sich der Abstand zwischen zwei Ladungen verändert. Betrachten Sie insbesondere die Situation, dass der Abstand zwischen zwei Ladungen halbiert, verdoppelt oder verdreifacht wird.
Ein Hinweis: der Physiker, der das zuständige Kraftgesetz gefunden hat, trägt den Namen „Coulomb“.
Autor: Michael Kiffmann, E02; Photo by Bas Emmen on Unsplash.
Reise zum Mittelpunkt der Erde
Allerkniffligste Frage: Wahrscheinlich geben Sie mir recht, wenn ich behaupte, dass ein Körper, den ich fallen lasse, senkrecht nach unten fallen wird, also in Richtung zum Erdmittelpunkt.
Wenn wir es nicht allzu genau nehmen, dann stimmt das natürlich.
Frage: Wenn wir diesen Fall eines Körpers ganz genau betrachten, könnte es dann auch anders sein? Könnte es sein, dass ein Körper nicht ganz exakt auf einer Geraden zu Boden fällt, die direkt zum Erdmittelpunkt weist? Natürlich würde ein wehender Wind den fallenden Körper vertragen, während er zu Boden fällt. Lassen wir diesen Effekt einmal weg. Betrachten Sie dieses Problem, wenn keinerlei Wind weht…
Zusatzfrage: Gibt es Ihrer Meinung nach auf unserer Erde sehr wohl Punkte oder Gebiete, an denen die Körper tatsächlich senkrecht zu Boden fallen?
Autor: Michael Kiffmann, M20. Photo by Marc Szeglat on Unsplash.
Verschiedene Ladungen
Welche Ladungen gibt es?
Es gibt grundsätzlich zwei Arten von elektrischen Ladungen: positive und negative Ladungen. In welcher Einheit werden elektrische Ladungen gemessen?
Jede elektrische Ladung hat mindestens die Größe einer sogenannten „Elementarladung“. Wie groß ist eine solche Elementarladung?
Welche Elementarteilchen tragen die positive, bzw. negative Elementarladung?
Autor: Michael Kiffmann, E01; Photo by Thomas Kelley on Unsplash.
Zustandsgrößen
Wir besprechen immer wieder auch die Physik der Gase.
Zentral ist, was man unter dem Begriff einer „Zustandsgröße“ versteht und wie viele Zustandsgrößen es für Gase gibt. Geben Sie auch an, in welchen SI-Einheiten diese Zustandsgrößen gemessen werden.
Autor: Michael Kiffmann, W04; Photo by Marra Sherrier on Unsplash.
Quecksilberthermometer
Sie haben ganz bestimmt schon einmal ein Quecksilberthermometer in der Hand gehabt. Ich habe zwei Fragen an Sie:
Erstens: weshalb verwendet man als Flüssigkeit Quecksilber? Immerhin ist das eine teure und vor allem giftige Flüssigkeit.
Zweitens: weshalb endet das Glasröhrchen am unteren Ende in einem tropfenförmigen Volumen? Weshalb wird das Röhrchen nicht bloß plan abgeschlossen?
Autor: Michael Kiffmann, W03; Menchi / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)
Temperatur messen
Was Temperatur ist? Etwas, was ein Thermometer messen kann. Temperatur ist ein Maß für die ungeordnete Bewegung der Moleküle. Hat der Tee eine hohe Temperatur, bewegen sie sich rasch in alle Richtungen. Hat er eine niedrige Temperatur, dann sind sie langsam. Wie können Thermometer diese Bewegung feststellen?
Es gibt folgende große Gruppen von Thermometern:
- Gasthermometer
- Flüssigkeitsthermometer
- Feststoffthermometer
- elektrische Thermometer.
Wir sollen wissen, wie ein Quecksilberthermometer, ein Gasthermometer, Seeger-Kegel und ein Bimetallthermometer funktionieren. Das ist sehr spannend. Finden Sie es heraus?
Gelingt es Ihnen, weitere Thermometerarten zu finden? Eines kennen wir noch: wenn es wärmer wird, singen Zikaden (in den Bäumen in warmen Ländern) mehr, schneller, höher, irgendwie anders. So kann man eine App programmieren, die an der Veränderung der Zikadenlaute die Temperatur beschreibt. Das ist hohe Kunst.
Autor: Michael Kiffmann, W02; Redaktion: Lothar Bodingbauer; Photo by kian zhang on Unsplash.
Temperaturskalen
Vergleichen Sie die folgenden Temperaturskalen:
- Grad Celsius
- Grad Fahrenheit
- Kelvin
Wie hängen diese Skalen zusammen? Wie lauten die jeweiligen Nullpunkte?
Wie rechnet man eine Temperatur in Kelvin in Grad Celsius um (und umgekehrt)?
Autor: Michael Kiffmann, W01; Photo by Markus Spiske on Unsplash.
Lichtbrechung
In welchen Situationen kann das Phänomen der Lichtbrechung beobachtet werden?
Was beschreibt der sogenannte Brechungskoeffizient? Welche Einheit hat dieser Koeffizient? Geben Sie für diese drei Stoffe den Brechungskoeffizienten an:
Wasser, Luft, Diamant.
Das Brechungsgesetz nach Snellius (dänischer Physiker) benötigen Sie nicht, da es mit Winkelfunktionen im Zusammenhang steht.
Autor: Michael Kiffmann, O03. Photo by Bruno Thethe on Unsplash.
Reflektiertes Licht
Es gibt zwei Arten von Reflexionen: reguläre und irreguläre Reflexion.
Beschreiben Sie, worin der Unterschied besteht.
Beschreiben Sie, welche Arten der Reflexion in diesen Fällen vorliegt: eine weiße Wand, eine graue Wand, ein schwarzer Pullover, eine polierte Metalloberfläche, eine Glasplatte, eine ruhige Wasseroberfläche.
Autor: Michael Kiffmann, O02. Photo by Faye Cornish on Unsplash.
