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Artikel Archiv

Joachim Schlichting

Joachim Schlichting hat geschrieben 1236 Beiträge für Die Welt physikalisch gesehen

Hunde wollt ihr ewig leben?

Er sitzt hier zwar schon einige Zeit und hat verschiedene Gestalten durchlaufen. Die dunklen Partien seines Fells sind erst in den letzten Tagen so richtig hervorgetreten. Ich bin gespannt, wie lange er es unter den derzeitigen Bedingungen noch macht.

Wer genaueres für diese merkwürdige Art der Strukturbildung wissen möchte, kann hier nachsehen.

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Weihnachtsstern mit Lochkameraeffekt

Lieber Lano, hast du schon mal deine Sternlampe über deinem Bett betrachtet? Sie hat viele kleine runde Löcher, durch die das Licht hindurch auf die Wand strahlt. Dadurch sollten dort viele kleine Sterne entstehen. Doch was siehst du statt der Sterne? Viele krakelige Lichtfussel. Wie ist das möglich, die Löcher im blauen Stern sind doch rund? Weiterlesen

Physik und Kunst im Alltag

physik_und_kunstDas Schönste, was wir erleben können,
ist das Geheimnisvolle.
Es ist das Grundgefühl, das an der Wiege
von wahrer Kunst und Wissenschaft steht

Albert Einstein (1879 – 1955) Weiterlesen

Zuviel ist zuviel

So sieht es aus, wenn man doppelt im Regen steht: es regnet und der Verkehr staut sich. Wird der Scheibenwischer auch nur einen Augenblick ausgestellt, so trübt sich der Durchblick; so sehr, dass nicht einmal das Kennzeichen des vorausfahrenden Fahrzeugs zu erkennen ist. Schuld daran ist nicht das für die Informationsübertragung fehlende Licht. Man bekommt eher im Gegenteil zu viel Licht vor allem von Stellen, wo es völlig fehl am Platze wäre. Weiterlesen

Anschauungen und Begriffe (Lichtenberg 10)

anschauung_dscf5386_rvGeorg Christhoph Lichtenberg teilt die Auffassung Immanuel Kants, dass „Gedanken ohne Inhalt (…) leer, Anschauungen ohne Begriffe (…) blind (sind). Daher ist es notwendig, seine Begriffe sinnlich zu machen, (d.i. ihnen den Gegenstand in der Anschauung beizufügen), als seine Anschauungen sich verständlich zu machen (d.i. sie unter Begriffe zu bringen). Beide Vermögen, oder auch Fähigkeiten, können ihre Funktionen nicht vertauschen. Der Verstand vermag nichts anzuschauen, und die Sinne nichts zu denken. Nur daraus, dass sie sich vereinigen, kann Erkenntnis entspringen (Kant: Kritik der reinen Vernunft). Er lobt daher den Menschen „der viel gedacht und gelesen und erfahren hat, und der alles was er gedacht gelesen und erfahren hat bei jeder Sache die er unternimmt also auch bei jedem Buch das er schreibt vereint zum besten Zweck anzuwenden weiß, alles so anschaulich darzustellen, daß jeder sehen muß was er selbst gesehen hat“ (J 1559)*. Weiterlesen

Bewegungssensitives Abbild

Manche Werbung überschreitet die Grenze zum Kunstwerk. Ich will nicht behaupten, dass das im vorliegenden Fall so ist, jedenfalls nicht vom Motiv her. Allerdings ist das Gefühl ein ganz besonderes, wenn man die Treppe hochhastet und das Abbild des Kopfes in Streifen zerfallen erlebt. Während man unten noch ein ziemlich intaktes Bild vor Augen hat, schieben sich die nicht zum Bild gehörenden Trittflächen der Stufen zwischen die bebilderten Flanken und lassen das Bild ab einer bestimmten Schwelle (im doppelten Wortsinn) von einem noch als Gesicht wahrgenommenen Ganzen in ein desintegriertes Streifenmuster kippen, dem nichts Menschliches mehr eigen ist. Weiterlesen

Humane Jäger

Als Kinder haben wir früher in der Schule gesungen, „Grün, grün, grün sind alle meine Kleider…weil mein Schatz ein Jäger ist“. Die Lehrerin erklärte uns, dass die Jäger in ihrer grünen Kleidung in dem durch Grün dominierten Jagdgebiet am besten getarnt seien. Da ich schon immer auf Seiten der Fasanen, Hasen und Rehe stehe, nehme ich mit einer gewissen Genugtuung zur Kenntnis, dass diese Tarnung durch retroreflektierende Tarnwesten in der Signalfarbe Rot und eine ebenso auffällige Kopfbedeckung im wahrsten Sinne des Wortes konterkariert wird. Weiterlesen

Fallen durch Rollen – Fall 4

Wenn alle Körper gleich schnell fallen, dann genügt die Untersuchung eines einzigen Gegenstands um festzustellen, wie schnell etwas fällt. Schon die Erfahrung, daß ein aus größerer Höhe fallendes Objekt gefährlicher ist als eines, das aus niedrigerer Höhe fällt, zeigt, daß die Geschwindigkeit während des Falls zunehmen muß. Die Frage, in welchem Maße sie zunimmt, war zur Zeit Galileis eine große Herausforderung. Denn der freie Fall ist normalerweise mit Geschwindigkeiten verbunden, die jenseits des menschlichen Reaktionsvermögens liegen. Außerdem standen Galilei keine geeigneten Uhren zur Verfügung.
Ein weiterer großer Einfall, der ebenfalls zum Meilenstein für die neuzeitliche Physik und zum weiteren Problemfall für das Lehren und Lernen von Physik werden sollte, kam Galilei in dieser Situation zur Hilfe. Er fand wesentliche quantitative Aussagen zum Fallgesetz durch Kugeln, die er eine schiefe Ebene herunterrollen ließ (siehe Foto). Mit der schiefen Ebene gelingt es ihm den „Fall“ so zu verlangsamen, daß der eigene Pulsschlag oder das ausfließende Wasser einer Wasseruhr ausreicht, die Geschwindigkeitsänderungen pro Zeiteinheit zu messen. Er arbeitet also mit einer Art Zeitlupe, indem er von der physikalisch falschen, für eine qualitative Bestätigung der Erwartung aber brauchbaren Voraussetzung ausgeht, daß das Fallen durch Rollen ersetzt werden könne.
Durch Verkleinerung der Neigung der Ebene schuf Galilei eine Situation, die der virtuellen Verminderung der Stärke der Gravitationskraft gleichkommt. Die schiefe Ebene gehört damit zur großen Ahnenreihe paradigmatischer Geräte: „Die schiefe Fläche des Galilei, der Perpendikel des Huygens, die Quecksilberröhre des Torricelli, die Luftpumpe des Otto Guericke, und das gläserne Prisma des Newton haben uns den Schlüssel zu großen Naturgeheimnissen gegeben“ (Immanuel Kant. Versuch den Begriff der negativen Größen in die Weltweisheit einzuführen 1968).

Foto: Schiefe Ebene des Galileo  Galilei im Museo de storia della scienca in Florenz.

Bei Flut sinkt der Wasserspiegel im Brunnen

Schlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 48/6 (2017), S.307

Kürzlich wies der englische Wissenschafts-journalist Marcus Chown auf ein schon in der Antike diskutiertes geophysikalisches Rätsel hin [1]. Demnach hat der griechische Philosoph Poseidonius um etwa 100 v. Chr. an der Atlantikküste von Spanien in der Nähe des heutigen Cadiz bemerkt, dass der Wasserstand in einem Brunnen immer dann sinkt, wenn aufgrund der Gezeiten die Flut kommt und umgekehrt. Weiterlesen

Irisierende Farben auf dem Eis

eis_verunreinigung_dsc07032Der Winter malt nicht nur schwarzweiß. Wer genauer hinschaut, findet reichlich Farben. In früheren Beiträgen haben wir bereits auf einige Farbphänomene aufmerksam gemacht (zum Beispiel hier und hier). Hier ist ein weiteres. Das Foto zeigt einen Ausschnitt aus der Eisschicht einer zugefrorenen Regentonne. Die irisierenden Farben weisen auf Interferenz an dünnen Schichten hin. Weiterlesen

Musikalischer Sand

Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 11 (2017) S. 56 -57.

Wenn sich Sandschichten am Abhang einer Düne gegeneinander verschieben, kann das die Körner zu kollektiven Schwingungen anregen. Das Ergebnis: überraschend laute Töne.

Manche, unerbittlich nachgiebig, geben
beim Abgleiten an der Böschung
eigentümliche Töne von sich,
schrill oder tief: »klingende Sande«

Hans Magnus Enzensberger (*1928) Weiterlesen

Lichterkette zum 1. Advent 2017

Wer seine vorweihnachtlichen Lichtspiele etwas bunter erleben möchte, schaue sich eine Lichterkette oder andere Leuchten durch ein Geodreieck, Plastiklineal oder ähnliche transparente Kunststoffobjekte an. Man kann dabei nämlich durch Probieren eine Stelle finden, durch die das Licht durch Beugung zu einem Fest der Farben aufgehübscht wird. Das Foto zeigt eine von der Decke herabhängende Lichterkette, die durch eine bestimmte Stelle im Geodreieck hindurch betrachtet bzw. fotografiert wurde.
Die Erklärung für diesen merkwürdigen Effekt habe ich schon früher dargelegt. Manchmal entdeckt man ihn auch an Stellen, an denen man es nicht vermutet.

Rätselfoto des Monats Dezember 2017

Wie kommt es zu dieser Korona?

Diesmal wird die Adventszeit eingeleitet durch eine Kerzenkorona. Dabei soll Altes mit Neuem in ästhetisch ansprechender Weise verbunden werden.


Erklärung zum Rätselfoto des Monats November 2017
Frage:
Was ist physikalisch interessant an Schillers Tintenfass?
Ich habe dieses schöne Gefäß als Schillers Tintenfass gekauft. Ob es wirklich von dem Dichter als ein solches benutzt wurde ist nicht gesichert. Allerdings funktioniert es als solches ausgezeichnet. Die Idee hinter dieser Konstruktion besteht darin, einerseits durch eine kleine aber zum Eintauchen der Schreibfeder passende Oberfläche die Verdunstungsrate so klein wie möglich zu halten, aber andererseits immer einen genügend großen Vorrat an Tinte zu haben. Erstaunlich erscheint auf den ersten Blick, warum das Tintenniveau im großen Vorratsgefäß und im kleinen Napf so unterschiedlich sein kann und kein Niveauausgleich (verbundene Gefäße) stattfindet. Doch wie sollte ein solcher Ausgleich möglich sein? Sobald das Niveau der Tinte im Vorratsgefäß sinken würde, nähme das Luftvolumen zu und der Luftdruck entsprechend ab. Das verhindert der auf der Flüssigkeit im Napf lastende äußere Luftdruck. Denn der durch die Tinte versperrte Weg erlaubt keine Luftzufuhr. Erst wenn so viel Tinte verbraucht wurde, dass das Tintenniveau im Napf unter die obere Kante des Verbindungsstücks gesunken ist, kann ein Ausgleich stattfinden, indem gleichzeitig Tinte in die eine und Luft in die andere Richtung fließen, bis der Weg wieder durch die nachgeflossene Tinte versperrt ist. Das wiederholt sich solange, bis das Tintenniveau im Vorratsgefäß auf das Niveau im Napf gesunken ist. Dann muss Tinte nachgefüllt werden.
Ich habe natürlich nicht so viel schreiben können, bis dieser Zustand erreicht ist, weil ich mich dem Trend der Zeit angeschlossen habe und inzwischen mit der Tastatur des Computers schreibe. Stattdessen habe ich das Gefäß mit Wasser gefüllt einfach stehen lassen und ein anderes physikalisches Phänomen wirken lassen, die Verdunstung. Hätte ich Tinte genommen, so wäre sicherlich ein unschöner fester Rest übrig geblieben.
In einem Kontrollversuch, in dem ich dieselbe Wassermenge in einem offenen Gefäß, also mit einer wesentlich größeren freien Flüssigkeitsoberfläche, verdunstete das Wasser wesentlich schneller. Daran erkennt man einen Vorteil von Schillers Tintenfass gegenüber einem Gefäß mit großer Flüssigkeitsoberfläche.
Eine Vogeltränke funktioniert übrigens nach demselben Prinzip. Wenn es sich in Wirklichkeit bei dem Tintenfass um eine solche handeln sollte, wäre sie aber nur für einen kleinen Vogel zugänglich. Daher glaube ich eher an die Tintenfassversion.

Das Schmidtsche gab es schon früher

Arno Schmidt gehört zu meinen favorisierten Autoren und das nicht nur wegen seiner großen Affinität zu den Naturwissenschaften. Ich habe schon des Öfteren Bezug auf ihn genommen (siehe hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier gebe ich auf; es sind zu viele Stellen). Was mich an Schmidt fasziniert ist vielleicht das Schmidtsche. Und was ist das Schmidtsche? Hier ist eine Antwort: Weiterlesen

Farbige Spagettikunst im Kochtopf

Als ich den Kochtopf aus dem Schrank holte, traute ich meinen Augen nicht. Die Innenseite des Bodens war mit metallisch glänzenden Farben und schlangenartigen Girlanden bedeckt. Dabei hatte ich ihn vor einer Woche gründlich abgewaschen. Ein Freund, dem ich das zeigte, erkannte sofort, dass ich ihn „nur“ per Hand gereinigt hatte. Die Geschirrspülmaschine würde aufgrund ihrer starken Chemikalien solche Auswüchse beseitigen. Schade für die Benutzer von Geschirspülmaschinen, dachte ich, denen entgeht doch eine ganze Kunstrichtung… Weiterlesen

Rätselhafte Punktmuster eines gespiegelten Laserstrahls

Mit einem Laserpointer soll man eigentlich nicht spielen, jedenfalls nicht, wenn andere Personen in der Nähe sind.  Dennoch ist der Reiz, auf diese Weise neuen Phänomenen auf die Spur zu kommen, sehr groß. Das früher beschriebene Phänomen, bei dem mit einem Laserpointer in eine fast leere Teetasse gestrahlt wurde, gehört dazu. Weiterlesen

Das steinerne Herz

steinernes-herz_rvWir haben Alles mit Schmerzen versehen: das Licht „verbrennt“; der Schall „erstirbt“; der Mond „geht unter“; der Wind „heult“; der Blitz „zuckt“; der Bach „windet sich“ ebenso wie die Straße.
Mein Herz pumpte die Nacht aus: Blödsinnige Einrichtung, daß da ständig sonne lackrote Schmiere in uns rum feistet! N steinernes Herz müßte man haben, wie beim Hauff.

aus: Arno Schmidt. Das Steinerne Herz. Zürich 1986.

Dieses bereits leicht gebrochene steinerne Herz fand ich eingebettet in einer passenden Mulde am Strand und fragte mich, wie es das Herz wohl zustande gebracht hat, nicht durch die periodisch anbrandenden, Sand vor sich herschiebenden, auflaufenden Wellen allmählich in Sand eingebettet zu sein, sondern im Gegenteil vor einer Art „Burggraben“ umgeben zu werden. Schuld ist die um den Stein herum abgelenkte Wasserströmung, die durch die Einschränkung beschleunigt wird. Geschwindigkeitzunahme und dadurch bedingte Druckabnahme in der Strömung bewirken, dass Sand in der Nähe des Steins aufgehoben, fortgetragen und beim anschließenden Langsamerwerden wieder deponiert wird. Dass dadurch besonders die leichten Sandkörnchen betroffen sind, zeigt sich auch optisch in der durch diese Entmischung verursachten Farbänderung rund um den Stein.

Schreck lass nach!

Manchmal habe ich den Eindruck, dass der innere Gemütszustand eines Menschen die Aufmerksamkeit auf äußere Gegebenheiten lenkt, die in einer bestimmten Weise einen mehr oder weniger direkten Bezug zu ihm haben. Ein Beispiel erlebten wir auf einer Wanderung, als wir durch ein intensives Gespräch die letzte(n) Wegmarke(n) außer Acht gelassen hatten und uns dies plötzlich siedend heiß bewusst wurde. Angesichts der Tatsache, dass wir den Standort nicht sofort auf der Karte fanden und uns klar wurde, dass wir möglicherweise weit von der vorgesehenen Route abgekommen waren, bekamen wir doch einen großen Schreck. Weiterlesen

Siehst du das Kamel?

wolkenbilderraetsel_68bHamlet: Seht Ihr die Wolke dort,
beinah in Gestalt eines Kamels?
Plonius: Beim Himmel, sie sieht auch
wirklich aus wie ein Kamel.
Hamlet: Mich dünkt, sie sieht aus wie
ein Wiesel.
Polonius: Sie hat einen Rücken wie
ein Wiesel.
Hamlet: Oder wie ein Walfisch?
Polonius: Ganz wie ein Walfisch.

William Shakespeare (1564 – 1616)

Der freie Fall im Vakuum – Fall 3

Nicht daß man etwas Neues zuerst sieht, sondern daß man das Alte,
Altbekannte, von jedermann Gesehene und Übersehene wie neu sieht,
zeichnet die eigentlich originalen Köpfe aus.

Friedrich Nietzsche

Wie verfiel Galilei auf die Idee des freien Falles, wonach – anders als es die Beobachtung von Bewegungen auf der Erde nahelegt – alle sich selbst überlassenen Gegenstände gleich schnell (genauer: mit gleicher Beschleunigung) zur Erde fallen? Man kann mit Fug und Recht behaupten, daß die Idee vom Himmel gefallen ist und zwar im wörtlichen wie im sprichwörtlichen Sinne. Denn zum einen könnte Galilei aus der Beobachtung, daß die Himmelkörper auf einfachen gleichbleibenden Bahnen umlaufen, die Frage zugefallen sein: Wie würden sich Gegenstände auf der Erde verhalten, wenn sie sich wie die Himmelskörper ungehindert bewegen könnten? Zum anderen ist zumindest rein phänomenologisch kein Zusammenhang zwischen irdischen und im Unterschied zu ihnen geradezu als fallunfähig angesehenen Himmelskörpern zu erkennen. Weiterlesen

Farben, wo sie nicht erwartet werden

Die Fotos stammen von Henning v. Gynz-Rekowski, der mich um eine Erklärung der Farberscheinungen bat. Die Beobachtungssituation ist die Folgende. In einer Hotellobby zeigen die Spiegelungen der Oberlichtkonstruktion (unteres Foto) sowohl in einem Wasserbecken als auch in der Glasplatte eines Tisches (oben rechts) farbige Strukturen, die beim direkten Anblick des  Oberlichts nicht zu sehen waren. Weiterlesen

Wolkenbilderrätsel

wolken_jetwinde019Der blaue Himmel ist blau.
Damit ist alles gesagt
über den blauen Himmel.

Dagegen diese fliegenden Bilderrätsel  –
obwohl die Lösung immerfort wechselt,
kann sie ein jeder entziffern. Weiterlesen

Physik und Literatur am Beispiel Arno Schmidts

Der Schriftsteller Arno Schmidt (1914 – 1979) nimmt kein Blatt vor den Mund. Seine oft bissige Art auch Schriftstellkollegen wegen deren Unzulänglichkeiten bei naturwissenschaftlichen Fragen zu  kritisieren, findet man wohl kein zweites Mal in der Belletristik . Weiterlesen

Erste Spuren im Schnee

In einem früheren Beitrag haben wir über Muster berichtet, die Fußspuren im feuchten Sand hinterlassen, wenn anschließend ein Sturm darüber hinwegfegt und die komprimierten Stellen zurückbleiben. Eine ähnliche Beobachtung macht man beim Schnee. Claudia Hinz hat mir einige aktuelle Fotos vom Fichtelberg zugeschickt, auf denen man derartige Hinterlassenschaften von Spuren im Schnee bestaunen kann. Weiterlesen

Zufallsstrukturierte Blattlandschaften

blattaderlandschaft_rvBlätter sind durch Adern strukturiert, die oft sehr stark an Straßennetzwerke erinnern, bei denen von den Autobahnen Hauptstraßen und von diesen Nebenstraßen usw. abzweigen, sodass jede Landschaftsparzelle erreicht werden kann. Ganz ähnliche Strukturen bieten sich manchmal den Flugreisenden an, wenn sie die Landschaften von oben betrachten. Weiterlesen

Die magnetische Kerzenflamme

Schlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 48/6 (2017), S.305 – 306.

Die seit einigen Jahren auf dem Markt befindlichen Supermagnete sind so stark, dass Experimente am Schreibtisch möglich werden, für die früher in Laboren einiger Aufwand getrieben werden musste. Unter ihrem Einfluss werden sogar Flammen magnetisch. Weiterlesen

Hinaus gezögerter Blätterfall

Auf den ersten Blick scheint auf dem aktuellen Foto jahreszeitlich gesehen alles in Ordnung zu sein. Der Baum hat fast alle seine Blätter verloren. Schaut man aber genauer hin, so wird verständlich, warum Nicola Gühne mir das Bild geschickt hat mit der vielsagenden Bemerkung, dass es „sozusagen den Herbst mit dem Thema Wärmedämmung“ vereint. In der Tat, der Baum ist fast blattlos, allerdings ist dieses „fast“ nicht statistisch verteilt. Weiterlesen

Geschlossene Kreise

Wenn du einen Stein ins Wasser schleuderst, siehst du nur die nächsten Kreise zittern, und mit dem Spiel der letzten Wellen glaubst du die Wirkung deines Wurfs erloschen. O, wenn du nur bedächtest, daß die Schwingungen sich weiter fortsetzen, immer weiter, ans Ufer, durch das ganze Erdenrund, zu dem Stein, ja bis zu deiner Hand wieder zurück, die ihn schleuderte.

Arthur Schnitzler  (1862 – 1931)

Der Stein ist längst gesunken, der kurzfristig zerstörte Wasserspiegel hat sich in harmonischer Weise in konzentrische Ringwellen reorganisiert, die jetzt in angemessener Reihenfolge – nach Größe der Wellenlänge – über den See laufen. Dass die großen Wellen vorweglaufen ist typisch für Schwerewellen, also solche, deren Verhalten durch die Schwerkraft bestimmt werden. Bei kleinen Einwirungen auf die ungestörte Wasseroberfläche, zum Beispiel durch Regentropfen dominiert die Oberflächenspannung mit der Folge, dass in diesem Fall die kleinen Wellen schneller sind und die größeren in aller Behäbigkeit nachfolen. (Näheres siehe hier).

Von Thales Fall bis zum Fall Galilei – Fall 2

Thales von Milet ist nicht nur durch seine glänzenden Einfälle im Bereich der Mathematik und Physik bekannt geworden, sondern ebenso durch eine Art Unfall: Beim Betrachten der Sterne fällt er in eine Grube. Dieser Vorfall brachte ihm keinen Beifall, sondern abfällige Bemerkungen seiner thrakischen Magd ein. Ihrer lebensweltlichen Überzeugung entsprechend, war es abwegig, in die Ferne zu schweifen und das Naheliegende zu übersehen. Offenbar hat weder das Missgeschick des Meisters noch der Spott darüber seiner Größe etwas anhaben können. Was gilt schon eine ausfallend werdende Magd, die zudem aus dem kulturell als rückständig angesehenen Thrakien stammte? Dennoch ist diese Anekdote nicht zum Verstummen zu bringen, macht sie doch auf eindrucksvolle Weise auf Differenzen zwischen unterschiedlichen Sehweisen aufmerksam, denen verschiedene sozio- kulturelle, visuell- begriffliche u.a. Hintergründe entsprechen: Während die thrakische Magd das lebensweltliche Denken verkörpert, das zu einer unmittelbaren, vom Gefühl und subjektiven Empfinden her bestimmten Einschätzung des Weltgeschehens führt, steht der griechische Gelehrte für das auf abstandnehmender Beobachtung, Trennung von Subjekt und Objekt, auf Unparteilichkeit und Leidenschaftslosigkeit beruhende Handeln. Weiterlesen

Flüchtige Schatten

fluechtige-schatten_rvDer Fotograf steht auf einer Sanddüne kurz vor der scharfen Spitze. Der Schatten der Beine fällt im Vordergrund auf die aufsteigende Böschung. Im Hintergrund steigt die Wand der nächsten Düne auf. Dazwischen liegt die abfallende Wand der Düne. Weiterlesen

Der geritzte Himmel

Ein Flugzeug ritzte den blauen Himmel, messerschart, ein zwiespältiger, länger werdender Schnitt: Und in einiger Entfernung rollten sich die beiden zerschnittenen Hälften wie ein Plastikfolie auf. Ich wartete darauf, von der einen Hälfte eingewickelt zu werden.

Zum physikalisch-technischen Phänomen der Kondensstreifen gibt es mehr zu sagen und zu zeigen. Dazu siehe zum Beispiel hier und hier und hier und hier und hier und hier.

Physik mit dem Fingerkreisel Fidget

Ucke, Christian; Schlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 48/6 (2017) S. 293 – 295

Der kürzlich in Mode gekommene Fingerkreisel Fidget erlaubt ein selten unmittelbares Erfühlen von Kreisel­kräften. Darüber hinaus lassen sich einige Experimente zur Kreiselphysik machen. Weiterlesen

Die Welt jenseits der geschliffenen Gläser (Lichtenberg 4)

linse_img_9674_rvDie Verbindung von Anschauung und Denken, von Wahrnehmen und Begreifen machen die Welt in der Metaphorik der Physik des 17. und 18. Jahrhunderts zu einem Buch mit Zeichen, die gelesen und verstanden werden können und wollen. Beim Lesen der Welt zeichnen sich die neuzeitlichen Physiker dadurch aus, dass sie es erstmalig verstehen, mit Hilfe der optischen Linse das wissenschaftliche Sehvermögen über die Möglichkeiten des bloßen Auges hinaus zu steigern. Mit der Linse gelingt es die Lesbarkeit der Welt auf vorher nicht zu erahnende Dimensionen auszuweiten  (siehe ausführliche Darstellung). Weiterlesen

Reflexionen über Reflexionen in einer gewöhnlichen Wasserpfütze

himmel_in_pfuetze_3_rvhimmel_in_pfuetze_2_rv

Wasserflächen von weitem gesehen, nehmen die Farbe des Himmels an, weil das Himmelslicht in ihnen spiegelnd reflektiert wird. Ein (flacher) See ist deshalb blau, weil der Himmel blau ist. Und wenn der Himmel bedeckt und grau ist, kann der See nicht anders, als es ihm gleichzutun.  Auch die im linken Foto abgebildete Wasserpfütze gibt das Blau des Himmels und das Weiß der Wolken wieder. Nähert man sich jedoch der Pfütze, so verblasst die Farbe zunehmend. Steht man direkt davor (rechtes Foto oben), so wird die Pfütze unversehens transparent. Man sieht den darunter befindlichen Asphalt teilweise in noch kräftigeren Farben als ohne die Wasserschicht darüber. Die Ursache für diesen Wechsel ist darin zu sehen, dass der Anteil des reflektierten Lichts umso größer ist, je flacher man auf die Wasseroberfläche blickt (Einfalls- und Reflexionswinkel bezogen auf das Lot zur Wasseroberfläche sind groß) und minimal wird, wenn man senkrecht hineinschaut (Einfalls- und Reflexionswinkel sind Null).
himmel_in_pfuetze_1_rvDiese Eigenschaft beobachtet man nicht nur bei Wasser, sondern auch bei anderen reflektierenden Flächen, z.B. bei Fensterscheiben. Bei senkrechtem Lichteinfall reflektiert die Grenzfläche zwischen Glas und Luft nur 4%. Dieses hier nur qualitativ angesprochene Phänomen wird quantitativ beschreiben durch die sogenannten Fresnelschen Formeln.

Das Foto unten rechts wurde ebenfalls aus größerer Entfernung aufgenommen. Auch hier sehen wir das Himmelsblau und einige Wolken reflektiert. Allerdings unterscheidet es sich mit seinem blendend hellen Rand vom dunklen Rand im linken Foto. Weil ich mich beim unteren Foto so hingestellt hatte, dass das Sonnenlicht nahezu ins Objektiv der Kamera reflektiert wurde, genügten geringfügig abweichende Reflexionswinkel, wie sie die befeuchteten Splitteilchen darboten, dass das Sonnenlicht über diese kleinen geneigten Spiegel in die Kamera gelangten.
Es besteht somit eine enge Beziehung zum Phänomen des Schwerts der Sonne. Im linken Foto hingegen hatte ich die Sonne im Rücken, sodass die Winkelabweichungen von der Ebene nicht ausreichten, Sonnenlicht ins Objektiv zu reflektieren. Die diffuse Reflexion des Sonnenlicht ist dort in dem feuchten Randbereich geringer als in der trockenen Nachbarschaft, weil das einfallende Licht in der dünnen Wasserschicht einige Male hin-und herreflektiert und dabei stärker absorbiert wird als im trockenen Bereich. Dieses Phänomen kennt man von den kräftigen Farben und dem Glanz feuchter Steine.

Archimedes und der Zimmerbrand

Als ich vor einigen Jahren am 13. September von der Universität heimkehrte, kam mir meine damals 13-jährige Tochter J. entgegengerannt und verkündete laut gestikulierend das Unheil: Papa, Papa, unser Haus hat gebrannt! Ein Blick auf das äußerlich unversehrte Haus nahm mir den ersten Schrecken. Der zweite dauerte etwas länger. Denn als mir im Treppenhaus intensiver Brandgeruch entgegenschlug, wusste ich, dass etwas passiert war. Weiterlesen