Flächen-Volumenrelation

Rätselfoto des Monats Juli 2022

Was hält die Tropfen fest?

Erklärung des Rätselfotos des Monats Juni 2022

Frage: Wie kommt es zu der doppelten Abbildung?

Antwort: Wir haben es mit zwei Abbildungen zu tun. Die eine auf dem Fliesenboden durch das Sonnenlicht projizierte Abbildung des Fensters, d.h. des Schattens und des Lichts leuchtet unmittelbar ein. Bei der zweiten Abbildung handelt es sich um eine spiegelnde Reflexion des durch das Himmellicht beleuchteten Fensters auf dem nunmehr nicht als Projektionswand, sondern als Spiegel fungierenden Fußboden. Charakteristisch für das Spiegelbild ist eine leichte Blaufärbung.
Wenn man als Beobachter seine Position ändert, verschiebt sich auch das Spiegelbild entsprechend, denn es muss stets der Einfallswinkel gleich dem Reflexionswinkel sein. Dabei wirkt der Himmel als ausgedehnte Lichtquelle, was auch die leichte Blaufärbung erklärt. Die beiden Abbildungen sind also völlig unterschiedlicher Natur.
Im Unterschied zu einem normalen Spiegel, auf den man kein Bild projizieren kann, weil er es postwendend spiegelnd reflektiert, ist der vorliegende Fußboden ein hybrides Gebilde zwischen Projektionsfläche und Spiegel. Er ist glatt und matt zugleich und vermag wie viele andere „unvollkommene“ Spiegel im Alltag das Licht sowohl diffus als auch spiegelnd zu reflektieren.

Fühlen mit langen Fühlern

Dieser kleinen Motte, die auf den Namen Langhornmotte hört, musste ich fotografisch ein wenig von den Fühlern abschneiden, damit der Körper noch groß genug ins Bild kommt. Da die Fühler für den Tast- und Geruchssinn zuständig sind, dürfte das Tierchen über einen vergleichsweise großen sensorischen Radius verfügen. Ich war erstaunt, wie behände das Tierchen mit diesen langen Extremitäten (hier erlangt der Begriff eine unmittelbare Anschauung) umherflog, so als ob es das Normalste von der Welt sei.
Aber aus der Sicht der Physik muss ich das Erstaunen sofort wieder ein wenig dämpfen, denn in der Größenordnung der Insekten, stellen die Fühler trotz ihrer Länge und ihrer vermeintlichen relativen Schwergewichtigkeit im Vergleich zum Körper keine besondere Belastung dar. Denn der Motte ergeht es nicht etwa so, wie es uns gehen würde, wenn wir mit zwei baumlangen Armen ausgestattet wären. Wir würden sie wohl nicht einmal heben können.
Um das zu verstehen muss man wissen, dass die Auswirkung der Schwerkraft auf einen Organismus mit der Größe stärker abnimmt als die Kraft mit der der Schwerkraft widerstanden wird. Mit anderen Worten je kleiner der Organismus, desto geringer wirkt sich die Schwerkraft aus.

Wer es genauer wissen will schaue sich den früheren Beitrag an.

Eine Knospe als Landeplatz für Schneeflocken

Eine Knospe, in der bereits alles angelegt und vorbereitet ist für den Frühling, wird von vereinzelt fallenden Schneeflocken besucht. Sie verhaken sich ineinander und schmelzen an der Berührstelle zusammen.
Von der Statik her scheint die Situation etwas ungewöhnlich bzw. unvertraut. Denn unsere im Bereich der alltäglichen Größenordnungen geprägte Anschauung erscheinen derartige Konstrukte als äußerst fragil, wenn nicht gar unmöglich. Aber dank der Flächen-Volumenrelation handelt es sich gemessen an den in dieser Größenordnung auftretenden Kräften um eine äußerst stabile Konstruktion. Vorsichtiges Pusten auf die an den Lämmerschwänzchen anhaftenden Flocken, brachte die Schwänzchen zwar ins Schwanken, fügte aber der Schneestruktur keinen Schaden zu.

Mücken im Regen

H. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 8 (2020)

Wer lauter große Dinge sehen will,
muß sich zu einer Mücke wünschen.

Wilhelm Heinse (1746 – 1803)

Im freien Flug überleben kleine Insekten selbst den Aufprall vergleichsweise schwerer Wassertropfen. Paradoxerweise rettet die Tiere ausgerechnet ihr geringes Gewicht. Weiterlesen →

Oben hydrophob, unten hydrophil

Schlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 49/3 (2018), S. 151

Weil die Oberseite der Blätter bei einigen Pflanzenarten Wasser abweisend und die Unterseite benetzbar ist, kommt es zu unterschiedlichem Verhalten von Wassertropfen. Weiterlesen →

Löwenzahn mit Glatze

Wunderbar stand er da im Silberhaar.
Aber eine Dame,
Anette war ihr Name,
machte ihre Backen dick,
machte ihre Lippen spitz,
blies einmal, blies mit Macht,
blies ihm fort die ganze Pracht.
Und er blieb am Platze
zurück mit einer Glatze.

Josef Guggenmos (1922 – 2003)

Ohne die kleinen Gleitschirme würden die Samen des Löwenzahn einfach herunterfallen und sich gegenseitig an einer Stelle Konkurrenz machen, an der sich bereits die Mutterpflanze tief wurzelnd mit einem mächtigen Blätterkranz breit gemacht hat. Mit Gleitschirm ist das Verhältnis von Oberfläche zum Volumen der Samen so stark vergrößert, dass bereits kleine Winde ausreichen, die Samen auf eine längere Reise zu schicken, wo möglicherweise günstigere Verhältnisse für eine Einwurzelung herrschen. Hinzu kommt eine physikalische Besonderheit, die den Gleitschirmen ermöglicht gewissermaßen in der Luft zu schwimmen und daher besonders lange in der Luft zu bleiben.

Frühlingserwachen im Verborgenen

Bei einem Vorfrühlingsspaziergang durch den noch winterlich kahlen aber dafür sonnendurchfluteten Buchenwald im Hüggel erblicke ich eher zufällig die ersten Sauerkleeblätter, die sich durch die Schicht der im vorangegangenen Herbst abgefallenen Buchenblätter ans Licht vorgearbeitet haben. So zerbrechlich sie auch erscheinen mögen, sie haben immerhin die Kraft aufgebracht, die relativ dicke Schicht der verfaulenden Buchenblätter anzuheben und durch einen infolgedessen aufbrechenden Spalt hindurchzudringen. Weiterlesen →