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Quellungsdruck

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Rätselfoto des Monats Mai 2017

quellungsdruck_asphalt_rvFrage: Wie kommt es zu dieser Asphaltsprengung?

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Erklärung des Ratselfotos des Monats April 2017

Frage: Wie kommt es zu dem Wandschatten?

Antwort: Der Schatten auf dem Boden entsteht dadurch, dass eine Person durch ein Fenster hindurch von hinten und schräg oben vom Sonnenlicht angestrahlt wird, das durch ein Fenster fällt. Sowohl das Fensterkreuz als auch der Schatten der Person werden auf einem Fliesenboden abgebildet. Der Schatten an der Wand scheint ein Spiegelbild dieser Abbildung auf dem Boden zu sein und damit der Boden als Spiegel zu wirken. Dafür spricht der „Kopfstand“ des Personenschattens. Dagegen spricht allerdings, dass ein Spiegel das auffallende Licht (Fensterrahmen mit Person) nicht projiziert, sondern reflektiert und zwar gegen die Wand. Tut er ja auch, wie man sieht. Und die so erhellte Wand sieht man umgekehrt im spiegelnden Boden reflektiert. Das heißt aber, es würde sich genau das ergeben, was man sieht, nur mit einer anderen Begründung. Man sieht also das von hinten eingestrahlte Lichtmuster nicht direkt auf dem Boden, sondern indirekt dadurch, dass das vom spiegelnden Boden an die Wand reflektierte Lichtmuster durch den Boden gespiegelt wird.
Diese Argumentation wäre korrekt, wenn der Boden ein perfekter Spiegel wäre. Ist er aber nicht. Er ist gleichzeitig auch Projektionsfläche. Das kann man schon daran erkennen, dass auch die Bodenfliesen vom „Spiegelhaften“ des Bodens an die Wand reflektiert werden. Des Weiteren ist das Abbild der Person auf dem Boden deutlicher und „schattenhafter“ als auf der Wand. Darin kommt zum Ausdruck, dass der Boden eben doch auch einen Teil des einfallenden Lichtmusters projiziert und nicht nur reflektiert. Schatten und Spiegelbild fallen auf diese Weise zusammen. Das ist nicht immer so. Der Boden ist also gleichzeitig teilweise Spiegel und teilweise Reflexionsfläche oder teilweise glatt und matt.
Solche teilspiegelnden Flächen findet man im Alltag häufiger an als nur spiegelnde Flächen. Dabei kommt es zuweilen vor, dass der Schatten und das Spiegelbild nicht zusammenfallen, sondern als zwei verschiedene Abbilder zu sehen sind.
Die Schulphysik weiß schon, warum sie sich auf ideale Spiegel und Projektionsflächen beschränkt. Sie erspart sich derartig komplizierte Zusammenhänge. Sie beraubt sich damit allerdings auch der Möglichkeit, alltägliche Erscheinungen wie die vorliegende beschreiben zu können. Damit verfehlt sie eine ihrer wesentlichen Aufgaben, dazu beizutragen, alltägliche Erscheinungen in der wissenschaftlich-technischen und natürlichen Welt besser zu verstehen.

 

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