Die Welt physikalisch gesehen
Antrieb
Magneto-hydrodynamischer Bootsantrieb – Vortrieb ohne Schraube
H. Joachim Schlichting, Jan Schlichting. Physik in unserer Zeit 52/3 (2021), S. 146 – 148
Ein Bootsantrieb, der ohne lärmende Schraube auskommt? Der magneto-hydrodynamische Antrieb macht es möglich.
In der Hollywoodverfilmung „Jagd auf roter Oktober“ aus dem Jahre 1990 ist von einem U-Boot die Rede, das sich lautlos fortbewegen kann, weil der Antrieb keine bewegten mechanischen Teile besitzt und daher keine verräterischen Geräusche aussendet [1]. Der Antrieb wurde durch das magneto-hydrodynamische (MHD) Prinzip besorgt, durch das es möglich ist, elektrische Energie direkt in Bewegungsenergie des Wassers umzuwandeln und damit ein Schiff anzutreiben.
Zur konstruktiven Rolle des Fallens
Als ich in einer Dünenlandschaft Sandrippel fotografierte, fiel mir eine runde Objektivschutzkappe aus der Hand und machte sich rollend davon (zum Vergrößern auf Bild klicken). Angetrieben durch den über die Dünen streichenden Wind rollte sie über den welligen Untergrund der Sandrippel und hinterließ eine interessante Spur. Vor die blitzschnell zu entscheidende Alternative gestellt, die Spur zu fotografieren und möglicherweise der Kappe verlustig zu gehen oder die Verfolgung sofort zu starten, entschied ich mich für ersteres. Weiterlesen
Was bleibt vom Fidget-Kreisel?
Der Hype mit dem Fidgetkreisel ist weitgehend vorbei. Man wischt sich die Augen und fragt: War das alles? Oder etwas konstruktiver: Was bleibt? Eines bleibt auf jeden Fall; das ist die Idee, einen Kreisel mit einem Kugellager zu versehen. Weiterlesen
Wassertropfen auf der 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.
Die einfachste Eisenbahn der Welt
Schlichting, 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.
Vogel mit Düsenantrieb
Große Vögel haben es schwer zu fliegen. Das hängt mit der Flächen-Volumenrelation zusammen. Während die Masse des Vogels wie das Volumen mit der Größe hoch drei zunimmt, wächst die Fläche, also auch die Fläche der Flügel nur mit der Größe hoch zwei. Weil aber die Gewichtskraft mit der Masse und die Auftriebskraft mit der Fläche der Flügel zunehmen, fällt es größeren Vögeln schwer, ihre eigene Masse in die Höhe zu bringen. Deswegen gibt es auch keine Vögel, die so groß sind wie Menschen und keine Menschen, die aus eigener Kraft fliegen könnten.
Vor diesem Hintergrund erscheint es merkwürdig, dass gerade große Vögel, wie etwa ein Bussard, so elegant durch die Lüfte gleiten, dass von größerer Anstrengung, die seiner Größe angemessen wäre, nichts zu spüren ist. Wir haben im nebenstehenden Schnappschuss das Geheimnis lüften können: der Vogel hat sich ein von den Menschen für seine künstlichen Flieger erfundenes Antriebsprinzip abgeguckt.
Impulserhaltung beim Putt-putt-Boot
Das 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.
Thermodynamische Entzauberung
Schlichting, H. Joachim; Ucke, Christian. In: Physik in unserer Zeit 33/6, 284-286 (2002).
Alle Jahre wieder werden zur Adventszeit die Weihnachtspyramiden
entstaubt und im feierlichen Schein der Kerze in gemächliche Drehungen versetzt. Dabei können einem physikalisch motivierte Gedanken kommen.
PDF: kann beim Autor angefordert werden (schlichting@uni-muenster.de)
Mit Gegenwind gegen den Wind
Schlichting, H. Joachim; Walter, Reinhold; Waßmann, Harald. In: Physik in der Schule 31/4, 134
(1993).
Wir kennen den Luftwiderstand von zwei Seiten. Zum einen stellt er ein wesentliches Hindernis der Fortbewegung dar. Bei nicht zu niedrigen Geschwindigkeiten wird der größte Anteil der zur Fortbewegung eines Fahrzeuges nötigen Energie für die Überwindung des Luftwiderstandes aufgewandt. Andererseits muß der Luftwiderstand als notwendige Bedingung der Möglichkeit angesehen werden, bewegte Luft als Energiequelle anzuzapfen. Nur dadurch, dass die Flügel einer Windmühle dem Wind einen möglichst großen Widerstand entgegensetzen, gelingt es, einen möglichst großen Anteil der
Windenergie beispielsweise zum Antrieb eines Mahlwerkes nutzbar zu machen.
Energie, Entropie, Synergie – Ein Zugang zur nichtlinearen Physik
Schlichting, H. Joachim. In: Der mathematische und naturwissenschaftliche Unterricht 46/3, 138-148 (1993).
Energie und Entropie erscheinen nicht nur für das Verständnis und eine sachgerechte Einschätzung der Energie- und Umweltproblematik von. Bedeutung. Darüber hinaus ermöglichen diese Konzepte einen relativ einfachen Zugang zu Problemen der nichtlinearen Physik. Es wird dargestellt, wie ausgehend von lebensweltlichen Erfahrungen mit Energie und Dissipation von Energie (Energieentwertung) unter Berücksichtigung nichtlinearer Verhaltensweisen das Konzept dissipativer Strukturen eingeführt und zu einem Verständnis der unter so entgegengesetzt erscheinenden Begriffen wie Synergetik und Chaos diskutierten nichtlinearen Physik führen kann.
PDF: Energie, Entropie, Synergie – Ein Zugang zur nichtlinearen Physik
Der trinkende Storch – eine Verdunstungskraftmaschine
Schlichting, H. Joachim. In: Praxis der Naturwissenschaften – Physik 41/2, 22 (1992).
Vor uns steht ein zauberhafter schwarzer Vogel mit langem Hals und rotem Kopf der Spezies technischer Spielzeuge [1 – 8]. Bevor wir uns daranmachen, ihm physikalisch zu Leibe zu rücken und sein Verhalten dadurch zu „entzaubern“, wollen wir ihn einige Zeit in Aktion erleben…
Physikalische Phänomene am Dampf-Jet-Boot
Schlichting, H. Joachim; Rodewald, Bernd. In: Praxis der Naturwissenschaften – Physik 39/8, 19 (1990).
Die Renaissance der Blechspielzeuge hat auch ein kleines Spielzeugboot wieder verfügbar gemacht das besonders in der Nachkriegszeit weit verbreitet war. Dieses – von uns so genannte – Dampf-Jet-Boot, zuweilen auch mit Putt-putt-Boot bezeichnet, erweist sich als äußerst interessant für den Physikunterricht…
Zum Antrieb natürlicher Stoffkreisläufe
Schlichting, H. Joachim. In: physica didactica 16/4, 47 (1989).
Das komplexe Geschehen in der natürlichen Umwelt läßt sich mit Hilfe von Kreisläufen strukturieren. Die Kreisläufe werden letztlich dadurch in Gang gehalten, daß ein kleiner Teil des Sonnenlichts einen „Umweg“ über die Erde macht, bevor es in der kosmischen Müllkippe der Hintergrundstrahlung landet.
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