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Monatsrätsel, Physik im Alltag und Naturphänomene

Rätselfoto des Monats März 2021

Wie kommt es zu diesem Phänomen?

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Erklärung des Rätselfotos des Monats Februar 2021

Frage: Wie kommt es zur Stabilität der Eisbrücken?
Oder: Warum bricht sich das Eismonster nicht den Hals?
Antwort: Schaut man sich den dünnen „Hals“ des gläsernen Monsters an, so staunt man vielleicht darüber, dass der vergleichsweise große „Kopf“ durch ihn getragen werden kann. Dieses Erstaunen resultiert aber hauptsächlich daraus, dass unsere Anschauung über die Tragfähigkeit von Strukturen in anderen Größenordnungen ausgebildet wird. Das hier zu sehende Gebilde ist aber nur etwa 10 cm lang und das ist entscheidend.
Dass der Unterschied in der Größenordnung eine wesentliche Rolle spielt, kann man sich folgendermaßen veranschaulichen: Die Tragfähigkeit des Halses (Biegekraft des Kopfes auf den Hals) ist proportional zur Querschnittsfläche des Halses. Sie variiert ungefähr mit dem Quadrat der Größe des Monsters. Das Volumen und damit die Masse des Kopfes variieren aber mit der Größe hoch drei. Wenn wir uns nun vorstellen, dass das Gebilde linear (unter Beibehaltung der Proportionen) um den Faktor 10 vergrößert wird und damit etwa im uns vertrauteren Meterbereich angesiedelt wäre, so nimmt die Querschnittsfläche des Halses um den Faktor 10 mal 10 = 100 zu. Das Volumen des Kopfes wächst aber mit dem Faktor 10 mal 10 mal 10 = 1000. Wenn man davon ausgeht, dass die Querschnittfläche gerade ausreichend war, den Kopf des Monsters zu tragen, wird bei einem 10 mal größeren Gebilde die Querschnittsfläche um den Faktor 10 zu klein sein, denn es muss ein 10 mal größeres Volumen tragen. Daher sind Hälse umso plumper/graziler, je größer/kleiner die Geschöpfe.

Diskussionen

14 Gedanken zu “Rätselfoto des Monats März 2021

  1. Mir fällt als naiver Denker ein, daß Fläche und Volumen ja eigentlich Konzepte sind, aber innerhalb des Konzepts ist ja auch das Flächen-Volumen-Verhältnis angesiedelt. Kann man das so sagen oder ist das abwegig?!
    Wenn man so „einfache“ Wirkmechanismen wie Gravitation oder das Flächen-Volumen-Verhältnis entdeckt und es gemeinhin gilt, könnte man sich ja fragen, wieso das so ist. Wieso gibt es genau diese Gesetze? In einer Welt des Chaos solche ausformulierbare Gesetzmässigkeiten?!
    Wurden die „im Urknall ausgerollt“, per Zufall, so wie die Sprache einer Region, die ja fest ist, aber anders erscheinen könnte?

    Verfasst von kopfundgestalt | 1. März 2021, 11:52
    • Das sind noch nicht einmal Gesetze, sondern ist eher Ausdruck der Beschaffenheit der Welt und damit so etwas wie „denknotwendig“. Ich versuche es nochmal etwas einfacher:
      1. Die Gravitationskraft ist proportional zur Masse, die wiederum proportional zum Volumen ist. Also stark vereinfacht: Je größer das Volumen desto schwerer.
      2. Die Tragkraft z.B. eines Stabes, oder auch die Muskelkraft von Beinen oder Armen ist proportional zum Querschnitt. Also: Je dicker desto kräftiger.
      Wenn aber nun ein Gegenstand um den Faktor 10 größer wird, wird das Volumen und damit das Gewicht um den Faktor 1000 größer, die Haltekraft oder Muskelkraft, die vom Querschnitt abhängt aber nur um den Faktor 100. Sie ist daher um den Faktor 10 zu klein.
      Bei Verkleinerung läuft es in die andere Richtung: Insekten benötigen nur ganz dünne Gliedmaßen um verhältnismäßig viel mehr Masse zu transportieren als z.B. ein Mensch mit dickeren Gliedmaßen.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 1. März 2021, 17:23
      • Der Wollschweber ist so ein Beispiel, mit den sehr dünnen Beinchen.

        Das Volumen-Fläche-Verhältnis hatte ich ja schon verstanden, Du hattest es ja unzählige Male schon angeführt.

        Brechen-können ist etwas anderes als wiegen/schwer sein.

        Wenn ich ein keramisches Objekt, das filigrane Bestandteile hat, wie etwa ein Bänderlauf auf einer Platte (etwa „Land der (Vieh)Gatter“) an diesen anfasse, um es zu glasieren, sollte es wenig wiegen, also niederdimensioniert sein. Ansonsten bricht es wie Zwieback.
        Baue ich es gewichtiger, muss ich schon im Vorfeld beachten, wie ich es geschickt glasieren kann, ohne die Strukturen anzufassen.

        Verfasst von kopfundgestalt | 1. März 2021, 18:46
      • Aus deinen Keramikarbeiten weißt du, dass man ein winziges filigranes Konstrukt, das gerade noch stabil ist, nicht in derselben Proportion um das Hundertfache vergrößern kann. Das geht nur, wenn die Teile plumper werden.

        Verfasst von Joachim Schlichting | 1. März 2021, 20:45
      • Ja natürlich.😀

        Verfasst von kopfundgestalt | 1. März 2021, 21:56
  2. Auf dem Cent-Stück scheint Wasser zu sein und dieses spiegelt einen Leuchtring wieder.
    Kopf oder Zahl spielte ich grade mal.

    Verfasst von kopfundgestalt | 1. März 2021, 11:54
  3. Wenn das Cent Stück 1cm tief im Wasser liegt, vielleicht schwimmt dann an der Wasseroberfläche noch ein Tropfen Öl oder Spüli oder eine Blase, direkt über dem Cent Stück, so dass sich noch ein anderer Blickwinkel ergibt? So wirkt es zumindest. Kann auch eine optische Täuschung meinerseits sein.

    Verfasst von Seelengedicht | 3. März 2021, 14:32

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