Kategorie: Stories

Vielleicht sind Sie schon einmal auf der Staumauer eines Laufkraftwerkes spaziert. Laufkraftwerke sind im Wesentlichen dicke Mauern, die man quer durch einen Fluss baut. Auf der Seite „stromaufwärts“ wird das Wasser aufgestaut, flussabwärts fließt es Richtung Meer.

Ganz bestimmt haben Sie schon Fotos von Staumauern gesehen, die man hoch in den Bergen gebaut hat. Diese sind erstens höher und sehen zweitens ganz anders aus: sie sind zum aufgestauten Stausee hin sehr stark gebogen gebaut.

Frage: ist dieser Unterschied der Mauerformen lediglich die Idee von Architekten oder Landschaftsplanern, oder gibt es einen physikalischen Grund für diesen Unterschied?

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Autor: Michael Kiffmann, M15. Photo by Jacek Dylag on Unsplash.

Stellen Sie sich vor, dass Sie ein Schwimmbecken gekauft haben. Es ist kreisrund und hat eine Höhe von 1,5 Meter. Sie stellen dieses Ding in Ihrem Garten auf und befüllen es.

Aufgrund des hydrostatischen Drucks wird die senkrechte Wand belastet. Ihr Pool hat den Durchmesser von 8 Meter.

Ihr Nachbar macht etwas ganz ähnliches: er stellt ebenfalls einen kreisrunden Pool auf, er hat die Höhe von 1,5m. Allerdings hat der Pool bloß einen Durchmesser von 2m. Die senkrechte Wand ist aber ganz genau gleich dick und stabil gemacht, wie bei Ihrem Pool.

Frage: ist die Wand von Ihrem Pool zu schwach? Die Wand Ihres Nachbarn zu dick und stabil gemacht? Oder ist es logisch, dass beide Wände gleich stabil gemacht sind.

Zusatzfrage: Nehmen wir an, jemand baut einen derartigen Pool mit 1,5m Höhe und -seien wir unbescheiden- 300m. 

Wie müsste die Wand jetzt aussehen?

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Autor: Michael Kiffmann, M14. Photo by Joe Calata on Unsplash.

Der sogenannte „Freie Fall“ ist eine Idealisierung. Tatsächlich fallen die Körper wohl in der Luft, also nicht im Vakuum.

Frage: welche Änderungen gibt es nun, wenn man beschreiben soll, dass eine Masse tatsächlich in der Luft fällt?

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Autor: Michael Kiffmann, M13

In der Frage Meteorit im Anflug wurde ausführlich erläutert, dass Körper durch umströmende Gase heiß werden können. Jedenfalls ist dies bei Meteoriten der Fall.

Frage: kann so eine Erhitzung auch beobachtet werden, wenn ein schnelles Auto fährt? Oder ein 100-Meter-Läufer einen Rekord aufstellt? Wird ein Flugzeug warm, während es fliegt? Oder ein Fallschirmspringer?

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Autor: Michael Kiffmann, M12. Photo by Quino Al on Unsplash.

Körper, die in Kontakt stehen und relativ zueinander bewegt werden, reiben und dabei entsteht Reibungswärme.

Ein ganz gleiches Phänomen ist zu beobachten, wenn ein massiver Körper (zum Beispiel ein Stein) in einem Gas bewegt wird. Das ist der Grund, weshalb ein Meteorit (in guter Näherung ein Stein) auf die Erde fällt und dabei die Luftatmosphäre (in guter Näherung ein ideales Gas) durchquert. Solche Meteoriten werden dabei so heiß, dass wir während der Nacht eine Lichtspur (eine „Sternschnuppe“) sehen können.

Frage: wie können wir uns vorstellen, dass Luftmoleküle, die auf einen Stein prallen, Wärme freisetzen?

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Autor: Michael Kiffmann, M11. Photo by Alexander Andrews on Unsplash.

Wir haben besprochen, worin das Konzept des sogenannten „idealen Gases“ besteht.

Frage: inwiefern können wir uns ein reales Gas vorstellen? Welche Unterschiede hat es zum idealen Gas?

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Autor: Michael Kiffmann, M09. Photo by Mark Eder on Unsplash.

Führen Sie folgende Berechnungen durch, um eine Vorstellung von den Dimensionen des Sonnensystems zu bekommen:

Nehmen wir an, die Erde ist eine Kugel mit dem Durchmesser von 3cm. Diese entspricht etwa der Größe eines Tischtennisballs.

Frage a: wie dick wäre dann die Atmosphäre der Luft?

Frage b: wie weit ist dann die Sonne von diesem „Tischtennisball“ entfernt und welchen Durchmesser hat dann unsere Sonne in diesem Modell?

Frage c: wie groß ist in diesem Modell unser Sonnensystem? Führen Sie Ihre Rechnung einmal durch, indem der Planet Pluto der äußerste Planet ist und einmal unter der Voraussetzung, dass Neptun der äußerste Planet ist.

Frage d: Wie groß ist in diesem Modell der Durchmesser unserer Galaxie, also der Milchstraße?

Frage e: wie weit ist der uns nächst gelegene Stern Alpha Centauri (er ist in der Realität etwa 4,5 Lichtjahre von uns entfernt)

Frage f: wie weit ist die nächste Galaxie in diesem Modell von uns entfernt?

Recherchieren Sie dazu die folgenden Größen (z.B. im Internet):

• Durchmesser der Erde, der Sonne und unseres Sonnensystems
• Höhe der Luftatmosphäre
• den Abstand Erde-Sonne
• den Durchmesser unseres Sonnensystems
• den Durchmesser unserer Galaxie
• den Abstand zur nächsten, uns benachbarten Galaxie

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Autor: Michael Kiffmann, M08. Photo by Luis Graterol on Unsplash.

Wir haben besprochen, was man unter dem Begriff „hydrostatischer Druck“ versteht. Blut ist, was die Eigenschaften einer Flüssigkeit betrifft, dem Wasser nicht ganz unähnlich.

Folgt daraus, dass für einen Menschen, der aufrecht steht gilt: der hydrostatische Druck im Fuß ist größer als der hydrostatische Druck in der Schulter?

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Autor: Michael Kiffmann, M07. Photo by Michał Parzuchowski on Unsplash.

Wer weiß, vielleicht gibt es Außerirdische Existenzen, ähnlich unintelligente Lebewesen wie uns?

Können Sie sich vorstellen, dass wir mit anderen Intelligenzen in Kontakt treten könnten? Gäbe es Wege des Besuchs, oder bloß der Kommunikation über elektromagnetische Wellen, zum Beispiel des Lichtes?

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Autor: Michael Kiffmann, M06. Photo by Stellan Johansson on Unsplash.

Was bedeuten die Aufschriften „AM“ und „FM“ auf Ihrem Radio (ich bin sicher, dass auch auf Ihrem Radio diese Aufschriften angebracht sind).

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Autor: Michael Kiffmann, M05. Photo by Eric Nopanen on Unsplash.