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Rubriken: „Spielwiese“ und „Blickwinkel“

Diese Kategorie enthält 115 Beiträge

Der pulsierende Flüssigkeitsstrahl

H. Joachim Schlichting. Physik in  unserer Zeit 50/5 (2019), S. 251

Beim Bestreben eines horizontal aus einer Öffnung austretenden flachen Flüssigkeitsstrahls Zylinderform anzunehmen, schießt er aus Trägheit über das Ziel hinaus.

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Am Ende des Regenbogens zweiter Ordnung

H. Joachim Schlichting. Physik in unserer Zeit 50/4 (2019), S. 200

Bei aufmerksamer Betrachtung eines Springbrunnens lassen sich in den Tropfen Fragmente eines Regenbogens erkennen, auch wenn die Sonne schon relativ hoch steht.

Am Ende des Regenbogens soll bekanntlich ein Schatz zu finden sein. Ist er auch, aber anders als man denkt. Wenn man an einem sonnigen Tag mit der noch tiefstehenden Sonne im Rücken einen Springbrunnen betrachtet, bekommt man im Gischt der Fontäne zumindest Fragmente eines Regenbogens zu sehen. Mit aufsteigender Sonne sinkt der Bogen und „ersäuft“ meist im Wasser an der Wurzel der Fontäne. Weiterlesen

Rätselhafte Punktmuster eines gespiegelten Laserstrahls

H. Joachim Schlichting. Physik in unserer Zeit 50/3 (2019) S. 149

Strahlt man mit einem Laserpointer flach auf einen Spiegel, sodass das Spiegelbild auf einer senkrecht dazu aufgestellten Projektionswand erscheint, tritt eine ganze Serie von Reflexen auf, die sich einem nicht sofort erschließen.

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 ebenso dazu (Physik in unserer Zeit 2013, 44(2), 98) wie das Licht beugende Geodreieck (Physik in unserer Zeit 2012, 43(4), 198). Weiterlesen

Zur Physik des Schuheschnürens -Kombinatorik und Physik von Knoten und Schleifen

H. Joachim Schlichting. Physik in unserer Zeit 2 (2019), S. 78 – 81

Beim Schnüren von Schuhen kommt es zu einem physikalisch interessanten Zusammenspiel eines Flaschenzugs als Zugkraftverstärker und topologisch optimierten Reibungskräften, durch welche die jeweilige Schnürung mit wenigen Handgriffen durch Knoten fixiert und auch wieder geöffnet werden kann. Allerdings führt auch das Gehen selbst zum Öffnen der Knoten.

Knoten spielen in verschiedenen Bereich der aktuellen Physik eine zunehmend wichtige Rolle. Dabei wird oft auf Anschauungen zurückgegriffen, die im makroskopischen Bereich gewonnen werden, etwa beim Schnüren der Schuhe. Die dabei erlernten und rein intuitiv angewandten Techniken sind selbst ein interessanter Gegenstand der Physik und lohnen etwas genauer betrachtet zu werden. Sowohl dem Schnüren der Schuhe, dem Binden der Schleifen und dem notorischen Versagen der Schleife beim Laufen liegt ein subtiles Zusammenspiel zwischen topologischen, dynamischen und materialtechnischen Aspekten zugrunde… (bei Interesse vollständigen Text beim Autor anfordern).

PDF: Zur Physik des Schuheschnürens

 

Die Schuhe

Man sieht sehr häufig unrecht tun,
doch selten öfter als den Schuhn.
Man weiß, daß sie nach ewgen Normen
die Form der Füße treu umformen.
Die Sohlen scheinen auszuschweifen,
bis sie am Ballen sich begreifen.
Ein jeder merkt: es ist ein Paar.
Nur Mägden wird dies niemals klar.
Sie setzen Stiefel (wo auch immer)
einander abgekehrt vors Zimmer.
Was müssen solche Schuhe leiden!
Sie sind so fleißig, so bescheiden;
sie wollen nichts auf dieser Welt,
als daß man sie zusammen stellt,
nicht auseinanderstrebend wie
das unvernünftig blöde Vieh!
O Ihr Marie, Sophie, Therese –
der Satan wird euch einst, der böse
die Stiefel anziehn, wenn es heißt,
hinweg zu gehn als seliger Geist!
Dann werdet ihr voll Wehgeheule
das Schicksal teilen jener Eule,
die, als zwei Hasen nach sie flog,
und plötzlich jeder seitwärts bog,
der eine links, der andre rechts,
zerriß (im Eifer des Gefechts)!
Wie Puppen, mitten durchgesägte,
so werdet ihr alsdann, ihr Mägde,
bei Engeln halb und halb bei Teufeln
von niegestillten Tränen träufeln,
der Hölle ein willkommner Spott
und peinlich selbst dem lieben Gott. Weiterlesen

Musterbildung im Schnee

Schlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 50/1 (2019), S. 45

Das Zusammenwirken von Absorption und Reflexion von Sonnenlicht sowie Wärmeleitung führt unter bestimmten Bedingungen zu regelmäßigen Mustern im Schnee.

Auf dem Handlauf eines Treppengeländers hat sich ein Muster aus periodisch weggeschmolzenem Schnee gebildet. Das ist auch insofern erstaunlich, als die Lufttemperatur mit -1 bis -2 °C eindeutig zu niedrig ist, um den Schnee zum Schmelzen zu bringen. Zwar bricht die Sonne hin und wieder durch den hochnebelartigen Dunst und fühlt sich angenehm warm an. Doch der blendend weiß erstrahlende Schnee ist ein deutliches Zeichen dafür, dass das Sonnenlicht nicht gleichermaßen vom Schnee absorbiert, sondern hauptsächlich reflektiert wird. Weiterlesen

Virtuelle Multiplikation von Kugeln

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Schlaffer Faden – straffer Loop

Schlichting, H. Joachim; Suhr, Wilfried. Physik in unserer Zeit 4 (2018) 196-199

Ein zu einer Endlosschleife geschlossener Faden lässt sich in einer Pfeife durch Pusten in einen stabilen Rotationszustand versetzen. Der Luftwiderstand des Fadens erweist sich als wesentlich für den Antrieb und die Stabilisierung des Spielzeugs.

Die Seilschleuder hat durch die zunehmende Verbreitung von Science Centern in den letzten Jahren eine gewisse Bekanntheit erlangt. Sie beeindruckt vor allem dadurch, dass ein zu einer Schlaufe verknüpftes Seil in eine stationäre Rotationsbewegung gebracht werden kann, wobei das Seil durch innere Zugkräfte versteift und stabilisiert wird (Physik in unserer Zeit 2018, 49 (2), 80). Weiterlesen

Die Temperatur an die Kette gelegt

Ucke, Chr.; Schlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 4)/3 (2018) S. 138 – 141

Das wenig verbreitete Kettenthermometer hat eine unübliche Anzeige: niedrige Temperaturen sind oben auf einer Skala abzulesen, hohe Temperaturen unten. Das erklärt sich aus der Konstruktion. Es lässt sich mit passablem Aufwand selbst bauen.

Die im thüringischen Ort Mellenbach-Glasbach ansässige Firma Möller-Sommer-Therm [1] hat etwa um 1990 das sogenannte Kettenthermometer entwickelt und mit zwei Schriften beim Deutschen Patentamt angemeldet [2, 3]. Das Thermometer wurde auch bis etwa 2004 produziert, war allerdings nie sehr verbreitet. Es ist heute relativ unbekannt und kaum noch erhältlich [4]. Es ist eher ein dekoratives Element als ein genaues Messinstrument. Die Messskala ist gerade umgekehrt wie sonst üblich: die großen Temperaturwerte befinden sich unten, die kleinen oben. Daher verleitet eine solche Skala leicht zu Fehlablesungen, da wir gewohnt sind, zunehmende Werte auf senkrecht angeordneten Skalen oben zu finden. Weiterlesen

Fontänen und Loopings am laufenden Band

Suhr, Wilfried; Schlichting, H. Joachim.  Physik in unserer Zeit 49/2 (2018) S. 80 – 85

Modellierung einer Seilschleuder

Versetzt man ein geschlossenes Seil in Rotation, so richtet es sich zu einer fontänenartigen Bewegungsfigur auf. Mit zunehmender Umlaufgeschwindigkeit geht diese durch einen phasenübergangsähnlichen Wechsel in einen geschlossenen Loop über. Dabei übernimmt die Dissipation der Bewegungsenergie eine konstruktive Rolle. Weiterlesen

Ein irritierend rotierender Globus

Ucke, Christian; Schlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 42/5 (2017), S. 246 – 250

Ein auf einem feststehenden Dreibein befindlicher Globus dreht sich lautlos und scheinbar ohne äußere Energiezufuhr. Dahinter steckt eine ingeniöse Kombination von Hightech- Materialien und Geräten mit bekannten mechanischen und optischen Effekten, die sich erst nach und nach erschließt. Weiterlesen

Spielereien mit kleinen Stabmagneten

H. Joachim Schlichting. In: Physik in unserer Zeit 3 (2017), S. 150 – 151

Zwingt man Stabmagnete, sich mit gleichnamigen Polen gegenüberzustehen, so kommt es zu paradox anmutenden Phänomenen. Ihnen liegt ein subtiles Zusammenwirken von magnetischer Anziehung und Abstoßung sowie mechanischen Drehmomenten und der Reibung zugrunde. Weiterlesen

Die einfachste Eisenbahn der Welt

EisenbahnSchlichting, H. Joachim; Schlichting, Jan. Physik in unserer Zeit 47/3, S. 130 -33

Eine einfache Batterie, je mit einem Zylindermagneten an den Polen versehen, saust durch eine Spule wie eine Eisenbahn durch einen Tunnel. Die Magnete leiten den Strom durch die Spule und wechselwirken mit dem dadurch hervorgerufenen elektromagnetischen Feld.

Video auf YouTube

Das unermüdliche Maxwell-Rad

Maxwell RadUcke, Christian; Schlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 46/1 (2015) 40 – 43

Sisyphus musste bekanntlich einen Stein mühsam bergauf bewegen, der dann immer wieder hinunter rollte. Das bekannte Maxwellsche Rad bereitet vielen Physikstudenten in intellektueller Hinsicht ähnliche Mühe. Es gibt jedoch kreative und unterhaltsame Variationen dieses Klassikers.

(ein Video Maxwellrad sowie ein weiterführender Text zur quantitativen Analyse finden sich auf http://www.phiuz.de Special Features/Zusatzmaterial zu den Heften).

PDF kann beim Autor angefordert werden (schlichting@uni-muenster.de)

Der weiße Streifen im Regenbogen

Roter RegenbogenSchlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 45/6 (2014) 308

Regenbögen weisen bei Sonnenuntergang manchmal einen weißen Streifen auf. Additive Farbmischung ist hier im Spiel.

Der Mangel an Farben und die dadurch  für den Einen oder Anderen eingeschränkte Ästhetik des abendlichen Regenbogens wird für die eher an dem physikalischen Hingergrund interessierten LeserInnen vielleicht durch die weitgehenden Schlüsse, die aus dem weißen Streifen gezogen werden können, ausgeglichen.

Streng geheim – Der ewige Kreisel

Ewiger KreiselUcke, Christian; Schlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 45/6 (2014) 284 – 287

Es wäre schön, wenn ein einmal angedrehter Kreisel nie mehr aufhören würde sich zu drehen. Solche „ewigen Kreisel“ gibt es tatsächlich. Sie verfügen über eine externe Energiezufuhr oder eingebaute Energiequelle, die eine Laufzeit von mehreren Stunden oder Tagen erlaubt. Ewig laufen sie natürlich nicht.

PDF kann beim Autor angefordert werden (schlichting@uni-muenster.de)

Die rätselhafte Kettenfontäne

Kettenfontäne-1bSchlichting, H. Joachim; Ucke, Christian. In: Physik in unserer Zeit 45/5 (2014) 234 – 237Kettenfontäne-1a

Eine aus einem Becher heraus gleitende Kugelkette rutscht nicht einfach über den Rand, sondern steigt wie eine Fontäne steil nach oben auf, bevor sie zu Boden fällt. Ein überraschendes Verhalten, das den Gesetzen der Schwerkraft zu widersprechen scheint.

Die Fontäne im Video

Eine quantitative Modellierung findet man hier.

PDF: Kann beim Autor angefordert werden (schlichting@uni-muenster.de)

Unendliche Spiegelfechtereien

Unendliche SpiegelfechtereienUcke, Christian; Schlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 45/4 (2014), S. 181-185

Mit Spiegeln lassen sich überraschende Effekte erzielen. Zwei einander gegenüberstehende Spiegel erzeugen Vielfachreflexionen mit enormer Tiefenwirkung. Begehbare Spiegeldreiecke und Spiegellabyrinthe irritieren die Wahrnehmung mit unendlich vielen Reflexionen.

PDF: Unendlichkeitsspiegel

Höllenlärm am Autofenster

AutofensterSchlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 45/3 (2014), S. 151-52

Ein geöffnetes Fenster kann ein fahrendes Auto zu einem Helmholtz-Resonator mit unangenehmen Tönen machen. Mit einer einfachen Rechnung lässt sich die Frequenz des Tones abschätzen.

Hilfe, mein Auto scheidet Schnee aus!

Auspuff_Raureifstruktur_rvSchlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 44/6 (2013), S. 272-273

An kalten Wintertagen kann der Wasserdampf in den Abgasen eines Autos schneeweiße Raureifbeläge auf dem kalten Pflaster hervorrufen.

PDF: kann beim Autor angefordert werden (schlichting@uni-muenster.de)

Paradoxe Schatten

paradoxe SchattenUcke, Christian; Schlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 44/6 (2013), S. 272-273

Das Licht der Sonne erzeugt von einem in Wasser schwimmenden Ball unter gewissen Bedingungen mehrere Schatten. Dieser scheinbar paradoxe Effekt lässt sich ganz klassisch mit dem Brechungsgesetz erklären.
Lebte man auf einem Planeten, der um ein Doppelsternsystem kreist, würde man sich nicht wundern, wenn man hinter einem Gegenstand zwei Schatten sieht. Es gibt tatsächlich derartige, in Wirklichkeit ziemlich unwirtliche Planeten, beispielsweise Kepler-16b und Kepler-34b. In der Science-Fiction-Saga Star Wars mit Luke Skywalker wurde ein entsprechender, allerdings lebensfreundlicher Planet namens Tatooine vorweggenommen. Sieht man jedoch auf der Erde in einem flachen Kinderswimmingpool bei einem schwimmenden, steil von einer Sonne beleuchteten Ball sogar drei Schatten, so erzeugt das Irritationen und Neugierde zugleich.

PDF: kann beim Autor angefordert werden (Schlichting@uni-muenster.de)

Manchmal hilft nur Trägheit

Clip_144Schlichting, H. Joachim, Ucke, Christian: In: Physik in unerer Zeit 44/5 (2013), S. 240-242

Was auf den ersten Blick wie ein simples Geduldsspiel erscheint, ist in Wirklichkeit ein raffiniertes physikalisches Spielzeug: die Kugelwippe. Was mit Geduld nur sehr schwer zu erreichen ist, gelingt mit einem physikalischen Trick.

PDF: Kann beim Autor angefordert werden.

Der Scheinriese im Säulengang

Schlichting, H. Joachim. In : Physik in unClip_142serer Zeit 44/4 (2013) 190

Ein Säulengang, der kürzer ist, als er erscheint, lässt Menschen scheinbar wachsen, wenn sie durch ihn hindurchgehen. Die geschickte optische Täuschung eines Architekten aus dem 17. Jahrhundert befindet sich in einem alten Palast in Rom.

PDF: Kann beim Autor angefordert werden (schlichting@uni-muenster.de)

Warum Getreidesilos manchmal platzen

Schlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 44/3 (2013), S. 147- 14Clip_1408

Trotz einer langen Tradition in der Konstruktion von Getreidesilos lassen sich auch heute noch platzende und zusammenbrechende Silos nicht vermeiden. Das Phänomen ist Gegenstand der aktuellen Forschung.

Kürzlich war in einer Lokalzeitung zu lesen, dass ein großes Getreidesilo mit 1000 t Gerste geplatzt sei (Abb. 1). Der dazu interviewte Getreidehändler konnte sich den Crash nicht erklären, zumal die Siloanlage ziemlich neu sei. Er habe noch nie gehört, dass die Wand eines Silos platzt und den Behälter einknicken lässt [1].
Das spricht dafür, dass ein solcher Fall zum Glück relativ selten auftritt. In der Physik der granularen Materie gehört er allerdings zu den drastischen Beispielen, an denen sich zeigt, dass granulare Materie, wie im vorliegenden Fall das Getreide, stets für Überraschungen gut ist.

 Granulare Materie: Weder Flüssigkeit noch Festkörper
Getreide ist ein typisches Beispiel für granulare Materie. So nennt man in der nichtlineare Physik Material, das aus vielen festen Teilchen wie beispielsweise Kugeln, Sandkörnern, Kieselsteinen u.ä. bestehen. Aber auch wesentlich größere Bestandteile wie Kartoffeln oder Geröll gehören dazu. Typisch für granulare Materie ist, dass sie sich manchmal wie eine Flüssigkeit verhält: sie fließt, rinnt, rieselt. In anderen Fällen dominieren aber die Festkörpereigenschaften: die Teilchen sind fest, elastisch, reibend und bilden anders als eine Flüssigkeit keine ebene Oberfläche, sondern Schütthaufen mit typischen Neigungswinkeln.
Das ist auch der Grund dafür, dass eine Sanduhr mit einem Granulat als fließende Substanz arbeitet und nicht mit einer Flüssigkeit. Denn im Unterschied zu einer Flüssigkeit bleibt die Fließgeschwindigkeit weitgehend konstant und erlaubt eine dem Sandstrom proportionale Zeitmessung. Allerdings kann man eine Sanduhr durch kleinste Störungen dazu bringen, dass sie ins Stocken gerät (Physik in unserer Zeit 37/2 (2006) S. 99). Demgegenüber hängt die Fließgeschwindigkeit bei einer Flüssigkeit von der Höhe der Flüssigkeitssäule ab. Sie fließt umso schneller, je höher die Flüssigkeitssäule ist.

Diesen Eigenschaften entsprechend füllt Getreide, wenn es durch Rohre strömend von oben in ein Getreidesilo geleitet wird, den zur Verfügung stehenden Raum zwar weitgehend aus. Aber anders als eine Flüssigkeit, bei der der Druck auf den Boden und auf die Behälterwand in Höhe des Bodens proportional mit der darüber befindlichen Flüssigkeitssäule wächst, nimmt der mittlere Druck im Getreidesilo mit der Höhe immer weniger zu und erreicht einen Sättigungswert (Abb. 2).
Diese Erkenntnis wurde bereits 1895 von dem deutschen Ingenieur H. A. Janssen gewonnen, der das Verhalten von Getreide in einem Silo quantitativ zu beschreiben versuchte [2]. Er leitete eine analytische Formel her, indem er davon ausging, dass die Wände einen Teil der Last des Granulats aufnehmen. Diese Untersuchungsergebnisse Janssens werden im Prinzip auch heute noch bei der Konstruktion von Silos zur Berechnung der Fülldrücke in den einzelnen Sektoren des meist zylindrischen Behälters angewandt.
Die wesentliche Ursache dafür, dass sich granulare Materie, wie in unserem Fall das Getreide in einem Silo, nicht immer wie eine Flüssigkeit verhält, besteht in der unterschiedlichen Art der Wechselwirkung zwischen den Teilchen. Die festen Körner eines Granulats wechselwirken nur an den Stellen, an denen sie einander berühren. An diesen Kontaktstellen üben sie Kräfte aufeinander aus, die letztlich durch die Schwerkraft des auflastenden Materials hervorgerufen werden. Durch eine solche Kontaktwechselwirkung können innerhalb einer dichten Packung eines Granulats leicht Gewölbe und Bögen entstehen.
Solche Vorgänge kennt man auch aus dem Alltag. Wenn man beispielsweise mit einem Trichter Tee in eine Teedose abfüllt, gerät der Strom nicht selten ins Stocken. Drücken von oben hilft dabei nichts. Im Gegensteil stellt man dann meist fest, dass der Stau dadurch noch größer wird. Und man nimmt mit Verwunderung zur Kenntnis, wie hart und widerstandsfähig ordinäre Teeblätter werden können. Auch bei größeren „Teilchen“, wie etwa Baguettes, die in KaGetreidesilo Abb2ntinen und Mensen manchmal in einem schachtartigen Behälter zur Verfügung gehalten werden (Abb. 2), kann es zur Gewölbebildung kommen. Dann rutschen sie nicht mehr wie vorgesehen in dem Maße nach, wie sie unten entnommen werden, sondern stützen sich gegenseitig und an den Wänden so ab, dass die Last letztlich von den Wänden aufgenommen wird.
Dieser Effekt wird übrigens seit Menschengedenken beim Bau von Brücken und Bögen in Bauwerken ausgenutzt. Während diese Gewölbe aber gezielt hergestellt werden, entstehen sie in Granulaten durch Zufall von selbst an nicht vorherbestimmbaren Stellen und entziehen sich weitgehend der Kontrolle. 

Kontaktkraftnetzwerke
Solche Gewölbebildungen sorgen in einem Silo dafür, dass die durch die Gewichtskraft des auflastenden Getreides nicht wie gewünscht hauptsächlich auf den Boden wirkt, sondern in ein komplexen Kontaktnetzwerk „abgetragen“ wird, das weitgehend durch den Zufall bestimmt wird. Dabei übertragen manche Kontakte ein Vielfaches der Gewichtskraft eines einzelnen Körnchens, andere aber nur einen Bruchteil davon. Normalerweise brechen die Kraftketten zwischen den Teilchen bei einer Änderung des Drucks innerhalb des Granulats, so dass sich die Kräfte relativ gleichmäßig verteilen können. Aber in manchen Fällen verfestigen sichGetreidesilo Abb3 die Kraftketten, so dass ein zusätzlicher Druck viel weiter- und tiefergehend als gewöhnlich ausgeübt wird [3]. Auf diese Weise können lokal enorme Drücke auf die Wandung des Behälters aufgebaut werden, die im Extremfall so groß werden, dass es zum Bersten des Behälters kommt. Dabei spielen Reibungskräfte zwischen den Teilchen untereinander und der Silowand sowie die Elastizität der Teilchen eine wesentliche Rolle. Aber auch die Vorgeschichte, wie beispielsweise das Granulat eingefüllt wurde und sich im Silo verteilt, ist für dessen Stabilität von großer Bedeutung.
Ausschlaggebend für eine solche Katastrophe ist also ein extrem nichtlinearer und bis heute noch nicht vollständig verstandener und beherrschter Effekt [3]. Er stößt auch deshalb oft auf Unverständnis, weil insbesondere im Bereich technischer Konstruktionen das lineare Denken fest verankert ist, wonach eine kleine Ursache auch eine kleine Wirkung nach sich zieht. Solange das Problem nicht völlig geklärt ist, wird sich das Bersten eines Silos nicht völlig ausschließen lassen.

Zusammenfassung
Getreidesilos machen zuweilen durch ein spektakuläres Zerbersten auf sich aufmerksam. Verantwortlich dafür ist die Tatsache, dass Granulate, zu denen auch Getreide gehört, sich oft zwar wie Flüssigkeiten verhalten, manchmal aber auch extrem anders. Verantwortlich für diesen Unterschied ist ein nichtlinearer Effekt, wonach die Getreidekörner Gewölbe und Brücken bilden und dadurch zusätzliche Kräfte auf die Wand eines Silos ausüben. Der dadurch hervorgerufene Druck kann so groß werden, dass es zum Bersten des Silos kommt. Ob im vorliegenden Fall tatsächlich dieser Silo-Effekt vorliegt oder möglicherweise eine andere Ursache gefunden wird, ist uns allerdings nicht bekannt.

Literatur
[1] Adomeit, Stefanie: Silo platzt: Eine Million Euro Schaden. Neue Osnabrücker Zeitung vom 15.10.2012, S. 24
[2] Janssen, H. A.: Versuche über Getreidedruck in Silozellen. Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure 39 (1895), S. 1045 – 49
[3] Wambaugh, J.F., Hartley, R.R., and Behringer, R.P.: Force networks and elasticity in granular silos. European Physics Journal E 32, 135-145 (2010)
[4] Ovarlez, G., Fond, C., Clement, E.: Overshoot effect in the Janssen granular column: A crucial test for granular mechanics. PHYSICAL REVIEW E 67 (R) 060302 (2003)

PDf: Sonderdrucke können vom Autor angefordert werden (schlichting@uni-muenster.de)

Schillernde Spinnennetze

Irisierende Spinnenetze2Schlichting, H. Joachim, Suhr, Wilfried. In: Physik in unserer Zeit 44/3 (2013), S. 121- 127

Beugungserscheinungen in Spinnenfäden
Spinnennetze bieten im Gegenlicht ein intensives Farbenspiel. Ursache hierfür sind Beugungserscheinungen an den mikroskopisch kleinen Strukturelementen der Fäden. Diese eindrucksvollen Phänomene lassen sich im Labor mit einfachen Mitteln untersuchen.

PDF: Sonderdruck kann beim Autor angefordert werden (schlichting@uni-muenster.de)

Impulserhaltung beim Putt-putt-Boot

DSCF3465rvDas Putt-putt-Boot saugt Wasser und stößt es wieder aus. Warum sollte es sich dann von der Stelle bewegen? Eine verbreitete Antwort besteht darin, dass die unterschiedliche Form der Wasserjets beim Ausstoßen und Einsaugen einen unterschiedlich starken Impuls übertragen würden. In einem kürzlich erschienenen Artikel haben wir im Anschluss an Publikationen von Alejandro Jenkins darauf hingewiesen, dass aus ganz anderen Gründen in der Phase des Einsaugens kaum Impuls auf das Boot übertragen wird. Dazu gab es einen Leserbrief und unsere Antwort, die im folgenden PDF-Dokument eingesehen werden können.

PDF:  Antrieb des Putt-putt-Bootes

Verräterische Lichtmuster in der Teetasse

IMG_4469rvSchlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 44/2 (2013), S 98-99

Ein senkrecht durch eine dünne Wasserschicht dringender Laserstrahl zeichnet auf dem Boden eines Gefäßes ein strukturiertes Ringsystem. Ursache ist die diffuse Reflexion am Tassenboden.

PDF: Verräterische Lichtmuster in der Teetasse

Lauftiere: Vom Spielzeug zum Roboter

Ucke, Christian; Schlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 43/6 (2012), S. 296 – 299

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Lauftiere wackeln eine schiefe Ebene hinunter. Schon Kleinkinder sind fasziniert von diesem über hundert Jahre alten Spielzeug. Ingenieure beschäftigen sich aktuell damit, da sich mit dem dahinter stehenden Prinzip überraschend energiesparende Konstruktionen von Laufrobotern realisieren lassen.

PDF: Lauftiere-Vom Spielzeug zum Roboter

Optische Tropfenexplosion

Schlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 43/5 (2012) 254.

Durch die Sonne oder ein Blitzlicht erleuchtete Tröpfchen auf einer
Fensterscheibe scheinen sich strahlenförmig nach außen zu orientieren. In Wirklichkeit sind sie zufällig verteilt. Wie kommt dieses Phänomen zustande?

PDF: Optische Tropfenexplosion

Leonardos Kreuz in der Teetasse

Schlichting, H. Joachim; Suhr, Wilfried. In: Physik in unserer Zeit 43/ (2012) 244 – 245.

Schon Leonardo da Vinci bemerkte, dass eine Blase auf der Oberfläche eines mit Wasser gefüllten Gefäßes an dessen Boden unerwartete Lichtmuster erzeugt. Verantwortlich dafür sind komplexe Lichtbrechungen in der Blase.

PDF: Leonardos Kreuz in der Teetasse

Flugzeuge mit Farbrändern

Schlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 43/4 (2012), S. 202

Auf Bildern von Google Earth finden sich manchmal Flugzeuge mit einem Farbsaum. Selbst Wolken zeigen auf Satellitenaufnahmen mitunter dieses Phänomen. Ursache ist die Aufnahmetechnik.

PDF: Flugzeuge mit Farbrändern

Ein Geodreieck als optisches Gitter

GeodreieckSchlichting, H. Joachim; Suhr, Wilfried. In: Physik in unserer Zeit 43/4 (2012), 198-199

Der spielerische Umgang mit Alltagsgegenständen fördert manchmal erstaunliche Erkenntnisse zu Tage: Ein äußerlich makellos erscheinendes transparentes Geodreieck zeigt Beugungserscheinungen wie ein Strichgitter. Der Strahl eines Laserpointers wird gebeugt und zeigt in der Projektion mehrere Beugungsordnungen..

PDF: Ein Geodreieck als optisches Gitter

Getunkt und nicht gebröselt

Schlichting, H. joachim. In: Physik in unserer Zeit 43/1 (2012), S. 45

Nicht nur in der Weihnachtszeit muss man sich genau überlegen, ob man Kekse trocken und bröselig zu sich nimmt oder ob man ihnen durch Eintunken in ein heißes Getränk eine mundgerechtere Konsistenz verleiht. Warum manche Menschen aufgeweichte Kekse mögen, muss hier unbeantwortet bleiben. Uns interessiert lediglich die Frage, warum ein harter Keks seine Konsistenz in einer Flüssigkeit so drastisch verändert.

Stroboskopische Spielereien

Ucke, Christian; Schlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 42/6 (2011), S. 202 -204

Stroboskopische Erscheinungen sind aus Discos weithin bekannt. Sie haben jedoch auch eine eminente technische Bedeutung. Und sie laden zu spielerischem Mitmachen ein, seitdem es ein günstiges Stroboskop gibt. Eine Verwandtschaft besteht zu optischen Spielzeugen wie dem Phenakistiskop und dem Zoetrop.

PDF:Stroboskopische Spielereien

Atomix – handliche Festkörperphysik

Ucke, Christian; Schlichting, H. Joachim. In: Physik in unserer Zeit 42/4 (2011) S. 192 – 195.

Atomix ist ein kinetisches Kunstobjekt, das zugleich ästhetisch ansprechend und lehrreich ist. Es ermöglicht eine Anschauung des frappierenden Verhaltens der Selbstordnung von vielen Kügelchen als Analogie des atomaren Aufbaus und des Umordnungsverhaltens von Festkörpern und Flüssigkeiten.

PDF: Atomix-Handliche Festkörperphysik

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