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Rubrik: „Schlichting! „

Diese Kategorie enthält 106 Beiträge

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

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Unverhoffte Rutschpartien

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

Feuchtes Blattwerk und anderes Pflanzenmaterial kann die Reibung zwischen Schuhsohle und Untergrund plötzlich stark verringern.

Sitzen bleiben schützt allerdings
gegen die Gefahr, zu fallen.

Friedrich Hebbel (1813 – 1863) Weiterlesen

Säulen der Erde

Schlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft 10 (2017), S. 68 – 69

Wenn Lava erstarrt, erzeugen Spannungen im abkühlenden Basaltgestein ein Netzwerk von Rissen. Die Spalten formen tiefe Säulen mit einem faszinierend regelmäßigen, meist sechseckigen Querschnitt. Weiterlesen

Umkränztes Lichtkreuz im Quadrat

Schlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft 8 (2017), S. 64 – 65

Noch viel wunderbarer als der einfache Spiegel
ist der durchsichtige Spiegel, zum Beispiel ein Fenster,
das auf eine Landschaft hinausgeht

Christian Morgenstern (1871–1914) Weiterlesen

Wenn Schnürsenkel versagen

Schlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft 7 (2017), S. 70 – 71

Das Sein ist eine aus lauter Knoten
bestehende Linie

Friedrich Hebbel (1813–1863)

Egal, wie fest man die Schleife bindet, irgendwann öffnet sich beim Laufen jeder Knoten. Das geschieht meist innerhalb weniger Schritte, wenn sich unscheinbar kleine Effekte plötzlich katastrophal aufschaukeln. Weiterlesen

Lichtbahnen über den Wellen

H. Joachim Schlichting. In: Spektrum der Wissenschaft 6 (2017), S. 58

Spiegelungen auf unruhigen Gewässern führen  manchmal zu seltsamen hellen und dunklen Streifen.

Die Verbindungen von simpeln Gesetzen können
sehr verwickelte Erscheinungen gewähren.

Georg Christoph Lichtenberg (1752–1799) Weiterlesen

Física de las telarañas

Schlichting, H. Joachim. Investigación y Ciencia Mayo 2017 Nº 488

La seda de estos arácnidos debe algunas de sus asombrosas propiedades a un revestimiento líquido. Este ayuda a preservar la estructura de la telaraña y, al mismo tiempo, contribuye a tensar los hilos.

Las telas de araña pueden provocar reacciones opuestas. En ocasiones, sus pegajosos hilos nos causan repugnancia, como cuando descubrimos grandes nidos de polvo en las esquinas de una habitación o cuando se nos quedan enganchados al tocarlos. En otras, en cambio, la estética de una telaraña circular perfectamente tensada puede resultar cautivadora. Así ocurre cuando las vemos cubiertas de rocío o cuando despliegan un iridiscente juego de colores a la luz del sol.
Hace decenios que los científicos se interesan por este sorprendente material. ¿Qué lo hace tan elástico y, al mismo tiempo, tan estable? Hay dos razones por las que resulta tan difícil quitar las telarañas: son pegajosas y muy extensibles. Como veremos, ambas propiedades se encuentran estrechamente relacionadas.
Collares de perlas microscópicos
Las arañas construyen su tela a partir de una solución (secreción de espidroína, una especie de cristal líquido) que expulsan de su abdomen. En contacto con el aire, la mezcla se solidifica de inmediato y da lugar a una fibra extraordinariamente resistente. Las arañas pueden producir diferentes tipos de hilo en función del uso que vayan a darle. Para la estructura básica de la tela, numerosas especies, como la araña de jardín europea, tejen hilos radiales. Estos son muy rígidos y enseguida se comban si acercamos sus extremos, aunque solo sea en un pequeño porcentaje.
Sobre esta estructura radial, la araña fija a continuación una espiral fabricada con un «hilo de captura». Al contrario que los primeros, este seguirá estando tenso incluso si lo contraemos hasta un 5 por ciento de su longitud original. Esta propiedad resulta óptima para capturar presas, ya que incluso aquellos insectos que choquen contra la telaraña a gran velocidad solo la deformarán, en lugar de romperla. Por otro lado, que no resbalen por la malla ni sean catapultados en sentido opuesto, como en una cama elástica, se debe a otra importante característica de los hilos de captura: se hallan cubiertos de diminutas gotitas adhesivas, las cuales retienen cruelmente a la presa y evitan que escape. Esos puntos adhesivos se distribuyen a lo largo del hilo a intervalos muy regulares, como las perlas de un collar. Sin embargo, no es la araña la que debe encargarse de disponerlos de esa forma: el ribete de gotitas se crea de manera espontánea por pura necesidad física

PDF: Física de las telarañas

Diesen Beitrag gibt es auch in Deutsch.

Elektrisierender Sand

In: H. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 5 (2017), S. 64 – 65

Ist etwa die Luft so elektrisch,
wie die See salzig ist?
Georg Christoph Lichtenberg (1742–1799)

Sandkörner in einem Sturm können sich bei Zusammenstößen gegenseitig aufladen und starke elektrische Felder erzeugen. Weiterlesen

Konkurrenzlos sparsam

Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 4 (2017), S. 74 – 77

Radfahren kommt
dem Flug der Vögel am nächsten

Louis J. Halle (1910–1998)

Kein Tier setzt Energie so effizient zur Fortbewegung ein wie ein Mensch. Sofern er Fahrrad fährt! Weiterlesen

Wenn weißer Schnee in Farben funkelt

schneefunkeln_dscf9606abrvH. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 3 (2017), S. 54 – 55

Ein jedes Stückgen Eis, ein jeder kleiner Hügel
Schien recht ein klarer Sonnen-Spiegel

Barthold Heinrich Brockes (1680–1747)

Einzelne Eiskristalle sind durchsichtig. Gerade diese Eigenschaft lässt Schnee weiß erscheinen – und unter den richtigen Bedingungen sogar bunt glitzern. Weiterlesen

Anhänglicher Schnee

img_0263rvSchlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 2 (2017) S. 58 – 59

Schnee, der sich leicht ballen läßt,
schmilzt bald.
Jean Paul (1763–1825)

Eiskristalle haften gut aneinander – dafür sorgt flüssiges Wasser. Einerseits wirkt es bei Tauwetter durch Kapillarkräfte im Flockengeäst. Andererseits benetzt selbst bei starken Minusgraden eine feuchte Schicht die Oberflächen und klebt diese direkt zusammen. Weiterlesen

Wassertropfen auf der Rennbahn

wassertropfen_auf_rennbahn_Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 12 (2016), S. 48 – 49

Es ist die Asymmetrie,
die das Phänomen hervorbringt.

Pierre Curie (1859 – 1906)

Träufelt man Wasser auf eine heiße Platte, schwebt es für lange Zeit auf dem entstehenden Dampf. Besitzt der Untergrund ein Profil, flitzt der Tropfen sogar mitunter davon.

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Die schmale Insel der Behaglichkeit

behaglichkei_rvSchlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft 11 (2016), S. 56 – 58

Erkenntnis und Empfindung
gehen immer Hand in Hand
Friedrich Hebbel (1813–1863) Weiterlesen

Vorsicht – Explodierende Samenkapseln!

Springkraut_rvSchlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 9 (2016), S. 74 – 75

Das Springkraut nutzt die elastische Energie eines ausgeklügelten Systems winziger Federn, um seine Samen in die Umgebung zu schleudern.

 

… wie das Spannen einer Feder,
die, je mehr man sie dehnt,
an Kraft und Widerstand zunimmt,
bis sie jenen Zustand erreicht,
wo sie zurückschlagen muß.

Hartmut Lange (*1937)

PDF: Vorsicht – Explodierende Samenkapseln

Rundum verborgen

Glassflügel SchmetterlingSchlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 8 (2016) S. 40 – 41

Selbst transparente Objekte verraten sich oft noch durch Lichtreflexionen. Nanostrukturen können die Oberflächen entspiegeln und so nahezu unsichtbar machen.

Ist es dein Traum nicht,
einmal unsichtbar zu sein?
Rainer Maria Rilke (1875 – 1926)

Foto: Radwanul Hasan Siddique/KIT

PDF: Rundum verborgen.

Auf Biegen und Brechen

Auf_Biegen_und_Brechen-(2)

Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 7 (2016), S. 42 – 43

Krümmt man einen Stab über seine Belastungsgrenze hinaus, zersplittert er meist in mehr als zwei Teile. Warum?

Nicht auf das Biegen,
auf das Brechen kommt es an
Martin Heidegger (1889 – 1976)

PDF: Auf Biegen und Brechen.

 

 

Himmlische Sphären

SeifenblasenSchlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 6 (2016) S. 44 – 47

Drückt ein Luftstrom gegen einen aufgespannten Flüssigkeitsfilm und wölbt ihn genügend stark ein, schnüren sich kugelförmige Teile ab – genannt Seifenblasen.

»Und sie reicht ihm willig Krug und Ähre,
und er bläst den Schaum,
und sieh da, die wunderschöne Sphäre
wölbt sich in den Raum,
wölbt sich auf, als obs ein Weltball wäre,
nicht nur Schaum und Traum.«
Christian Morgenstern (1871 – 1914)

PDF: Himmlische Sphären

Hüpf, Steinchen, hüpf!

495px-Stone_skimming_-Patagonia-9Mar2010klein KopieSchlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft  4  (2016), S. 46 – 47

Treffen flache Kiesel unter kleinem Winkel auf eine Wasseroberfläche, wirkt diese wie eine Sprungschanze. Das kann sich einige Male wiederholen. Weiterlesen

Wie sich Spinnennetze spannen

Wie-sich-Spinnnennetze-spanSchlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft  3  (2016), S. 46 – 47

Einige seiner erstaunlichen Eigenschaften verdankt der Spinnenfaden einer Flüssigkeitshülle. Diese hält das Seidengeflecht in Form und macht es zugleich elastisch. Weiterlesen

Zwischen weißer Pracht und Schmutzskulptur

SchneeskulpturSchlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft 2  (2016), S. 48 – 49

Schneeflächen schmelzen oft ungleichmäßig und hinterlassen zahlreiche Vertiefungen. An den exponierten Stellen wiederum sammeln sich Verunreinigungen. Beide Prozesse hängen eng zusammen.

»Der Schnee ist eine erlogene Reinlichkeit.«
Johann Wolfgang von Goethe (1749 – 1832) Weiterlesen

Im Jahr des Lichts (30) – Mit Silvesterraketen bis zu den Sternen

Feuerwerk 1Heute endet nicht nur das Jahr 2015, sondern mit ihm auch das Internationale Jahr des Lichts. Ich habe auf das Jahr verteilt 30 Situationen beschrieben, in denen das Licht die entscheidende Rolle spielt. Dabei standen eher solche Phänomene im Vordergrund, die man nicht sofort mit den spektakulären, meist wissenschaftlich-technischen Errungenschaften assoziiert, an die im Rahmen des Jahres des Lichts wohl eher gedacht worden war. Mir ging es mehr um alltägliche, oft als  selbstverständlich angesehenen Phänomene, die durch das Licht hervorgebracht werden, oder die wir dem Licht verdanken, ohne dass uns das im Einzelnen so richtig bewusst ist. Weiterlesen

Kunst unter der Eisdecke

Eis-auf-Pfützen_0008Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft  12  (2015), S. 56 – 57

Statt einfach nur spiegelglatt zu werden, bilden frierende Wasserflächen oft seltsame Strukturen – geformt durch die wechselhaften Bedingungen in dieser sehr speziellen Umgebung.

Sie schafft ewig neue Gestalten;
was da ist, war noch nie,
was war, kommt nicht wieder –
alles ist neu, und doch immer das Alte

Johann Wolfgang von Goethe (1749 – 1832)

PDF: Kunst unter der Eisdecke

Wirbel auf dem Honigbrot

Wirbel auf dem HonigbrotSchlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft  11  (2015), S. 52 – 53

Der Strahl einer fallenden, zähen Flüssigkeit kann sich falten und zu Spiralen winden. Dabei wirken sein zugleich fester und flüssiger Charakter zusammen.

Der Wirbel ist nicht etwas Feststehendes,
sondern beständig Wandelbares – aber
in jedem Augenblick neu Reproduziertes.
Friedrich Wilhelm Joseph Schelling (1775 – 1854)

PDF: Wirbel auf dem Honigbrot

Das Schicksal einer Pfütze

Abbildung 2brvSchlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft  10  (2015), S.56 – 57

Die ästhetischen Rissmuster in ausgetrocknetem Sediment entstehen beim Zusammenspiel ganz unterschiedlicher physikalischer Vorgänge.

»Und Risse schlitzen jählings sich
und narben am grauen Leib«
August Stramm (1874 – 1915)

Während eines kräftigen Regenschauers landen an tiefer gelegenen Stellen mit dem fließenden Wasser auch Erde und andere Stoffe, die den Boden bedecken. Eine schlammige Pfütze entsteht. Das strömende Nass schiebt das Baumaterial dafür jedoch nicht nur mechanisch vor sich her. Durch Oberflächenkräfte verleibt sich das Wasser einen Teil der benetzten Körnchen gewissermaßen ein. Die Partikel überziehen sich mit einer Flüssigkeitsschicht, weil sie hydrophil sind – für eine solche Substanz ist es energetisch günstiger, eine Grenzschicht mit Wasser zu bilden als mit Luft. Dahinter steckt ein bedeutendes Prinzip der Natur, wonach Vorgänge von selbst so ablaufen, dass möglichst viel Energie frei wird.

Spielende Kinder nutzen diese Zusammenhänge unwissentlich beim Bau von Sandburgen. Gibt man Wasser zum Zuckersand, so benetzt es so viel Oberfläche wie möglich. Das klebt die Körner zusammen – es entsteht eine zusammenhängende Substanz.

PDF: Das Schicksal einer Pfütze

Das Rätsel von Mpemba

MpembaSchlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft  9  (2015), S.40 – 41

Sagt Ihnen Mpemba etwas? Hinter dem fremdartigen Namen steckt das ungewöhnliche Phänomen, dass heißes Wasser unter sonst gleichen Bedingungen schneller gefriert als kaltes. Der »Mpemba-Effekt« scheint der physikalischen Intuition zu widersprechen. Und doch ist es so. Das Phänomen ist seit vielen Jahren Gegenstand der Forschung, ohne dass bislang eine allgemein akzeptierte Erklärung verfügbar wäre. Wir diskutieren hier eine Lösung des Problems, in der die größeren Strömungsbewegungen im anfangs heißen Wasser entscheidend dafür ist, dass es schneller gefriert als das kalte.

»Wenn das Wasser vorher erwärmt ist,
dann kühlt es schneller ab.«
Aristoteles (384 – 322 v. Chr.)

PDF: Das Rätsel von Mpemba

Schönheit im Auge des Betrachters

ZiliarkoronaSchlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft  8  (2015), S. 48 – 49

Manche farbenprächtige Erscheinung lässt sich nur beschreiben, jedoch nicht direkt fotografieren – denn sie entsteht erst in unserem Sehorgan selbst.

Alles, was wir sehen,
könnte auch anders sein.

Ludwig Wittgenstein (1889–1951)

El secreto de los castillos de arena

SandburgH. Joachim Schlichting. In: Investigación y Ciencia 7 (2015)

La razón por la que un castillo de arena no se desmorona reside en que su estabilidad apenas depende de la proporción exacta de agua y arena. Hasta hace poco, los científicos ignoraban por qué ocurre así.

Baumhoher Aufstieg

baumhoher-aufstiegSchlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft  7  (2015), S. 50 – 51

Per Verdunstung transportieren Bäume große Mengen Wasser
in erstaunliche Höhen – aber wie genau?

»Im Kapillaren nimmt es zu,
röhrig aufwärts gesaugt
in die äußersten Verästelungen
deines zahlloszweigigen Daseins«
Rainer Maria Rilke (1875 – 1926)

PDF: Baumhoher Aufstieg

Transparenz durch Nässe

Nassdunkelhell_1aSchlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft 6 (2015), S. 50 – 51

Farblose Textilfasern wirken optisch wie eine blickdichte Nebelwand und können Gewebe daher weiß erscheinen lassen. Wasser macht diesen Effekt aber zunichte.

»… Relationen und Ähnlichkeiten zwischen Dingen zu finden,
die sonst niemand sieht …«
Georg Christoph Lichtenberg (1742 – 1799)

PDF: http://www.spektrum.de/alias/schlichting/transparenz-durch-naesse/1343327

Mit einem Purzelbaum auf die Welt kommen

Popcorn

In: Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft  5  (2015), S.46 – 47

Wenn sich Maiskörner bei hohen Temperaturen auf einen Schlag in Popcorn verwandeln, kann nur noch eine High-Speed-Kamera das Geschehen erfassen.

»Hier finden die Metamorphosen,
die dem Ovid so am Herzen lagen,
ein weiteres Betätigungsfeld.«
Michel Onfray (geb. 1959)

PDF: Mit einem Purzelbaum auf die Welt kommen

Über das Wasser gehen

WasserläuferSchlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft 4 (2015), 52 – 54

Wie sich ein Wasserläufer auf der Oberfläche eines Teichs hält, ist längst geklärt. Bei der Frage, wie sich das Insekt darauf fortbewegt, sind Forscher jedoch auf ein Paradox gestoßen.

„Auf der Grenze liegen immer
die seltsamsten Geschöpfe.“

Georg Christoph Lichtenberg (1742 – 1799)

PDF: Über das Wasser gehen

Der grüne Blitz

Grüner StrahlabSchlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft 3 (2015), S.56 – 57

Für den Bruchteil einer Sekunde sendet das letzte Segment der untergehenden Sonne grünes Licht aus – wenn die atmosphärischen Bedingungen stimmen!

Bald verschwand die Sonne zur Hälfte hinter der Horizontlinie. Schließlich schwebte nur noch ein schmaler oberer Abschnitt der Scheibe über dem Meer. ›Das grüne Leuchten! Das grüne Leuchten!‹, riefen die Brüder … wie aus einem Munde, denn ihre Blicke hatten eine Viertelsekunde lang diesen unvergleichlichen reinen Jadeton erhascht …«wenn die atmosphärischen Bedingungen stimmen! (Jules Verne. Das grüne Leuchten Frankfurt: Fischer 1992)

Der grüne Strahl! Und schon ist er verschwunden.
Wer ihn erblickt, steht an des Meeres Rand,
von dem uns klingen, ahndevolle Kunden.
Gerhart Hauptmann (1862 – 1946)

PDF: Der grüne Blitz

Das Ende des Teekanneneffekts

TeekanneneffektH. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 2 (2015) S. 48 – 50

Es erscheint fast schon als Naturgesetz, dass Tee- und Kaffeekannen tropfen. Nun versprechen hydrophobe Tüllen Abhilfe.

»Gott erschuf die Festkörper,
aber der Teufel die Oberflächen.«
Wolfgang Pauli (1900 – 1958)

PDF: Das Ende des Teekanneneffekts

Kristallene Schönheiten

SchneeflockenSchlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 1 (2015), S. 42 – 43

Damit aus Wasser eine Schneeflocke werden kann, müssen verschiedene Wachstumsprinzipien ineinandergreifen.

»… unter den Myriaden von Zaubersternchen …
war nicht eines dem anderen gleich … «
Thomas Mann (1875 – 1955)

Rein physikalisch gesehen sind Eis und Schnee nichts anderes als Wasser, das in den festen Aggregatzustand übergegangen ist, nachdem die Temperatur den Nullpunkt unterschritten hat. Aber was ist damit schon erklärt? Bereits auf die so naheliegende wie simple Frage, woher eigentlich die überbordende Vielfalt von Schneeflockenformen rührt, gibt diese Feststellung keine Antwort. Wie also werden aus amorphem Wasser und Wasserdampf kristallene Schönheiten?

Schneeflocken fallen aus den Wolken und haben einen langen Weg hinter sich, heißt es in einem alten Kinderlied. Wer sie mit der behandschuhten Hand auffängt, so dass sie nicht gleich schmelzen, stellt fest, dass zwar keine Flocke der anderen gleicht, sie aber alle eine sechseckige Grundstruktur gemeinsam haben. Sehr selten findet man drei- oder zwölfzählige Kristalle, aber niemals vier- oder achtzählige. Schon Jahrhunderte vor unserer Zeitrechnung erklärte der chinesische Gelehrte T’ang Chin: „Weil Sechs die eigentliche Zahl des Wassers ist, müssen die Blumen, zu der das Wasser gefriert, sechs Spitzen haben.“

In unserem Kulturkreis erlangt die hexagonale Struktur der Schneeflocken erst 1610 einige Aufmerksamkeit, nämlich durch Johannes Keplers Aufsatz „Über die sechszackige Schneeflocke“. Auch René Descartes bewundert in seinen „Météores“ (1637), wie Eiskristalle stets das Strukturprinzip der Hexagonalität einhalten: „Das waren kleine Klingen aus Eis, ganz glatt, intensiv poliert, ganz durchsichtig, ungefähr von der Stärke eines Blatts ziemlich dicken Papiers, (…) aber so perfekt in Sechsecke tailliert und deren sechs Seiten so gerade waren, die sechs Winkel so gleich, dass es den Menschen unmöglich ist, etwas so Exaktes zu machen.“ Besser verstanden hat man die Wachstumsprinzipien der Schneeflocken aber erst in den letzten drei Jahrzehnten, als Themengebiete wie die fraktale Geometrie und die Selbstorganisation von Vielteilchensystemen aufkamen. …

PDF: Kristallene Schönheiten

Spiralen aus Wachs

Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 12 (2014), S. 56 – 57

KerzenmuschelnLässt man von einer brennenden Kerze flüssiges Wachs in Wasser laufen, bilden sich formschöne Muscheln.

»Schließlich besteht ja jedes Ding nur durch seine Grenzen
und damit durch einen gewissermaßen feindseligen Akt
gegen seine Umgebung«
Robert Musil (1880 – 1942)

PDF: Spiralen aus Wachs