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Stabilität

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Auch Bäume müssen sich manchmal abstützen

Als ich gestern seit langem mal wieder vom Wege abkam und den weichen Waldboden unter den Füßen spürte traute ich plötzlich meinen Augen nicht mehr. Vor mir erhob sich ein ansonsten gesunder Baum, der in der Vergangenheit vermutlich Probleme mit diesem Berghang gehabt haben muss. Jedenfalls sieht man, dass sein Stamm fast aus der liegenden Position heraus die Kurve kriegen musste, um sich in die Senkrechte zurückzukämpfen (siehe Foto). Jedenfalls könnte es so gewesen sein. Wahrscheinlich ist der Baum durch ein Abrutschen des Hangs oder durch welches Ereignis auch immer auf die schiefe Bahn geraten und hat durch cleveres Agieren einen haltbaren Weg zurück in die aufrichte Position gefunden.
Es bleibt jedoch die große Frage, durch welches Sensorium der Baum seine missliche Lage festgestellt und darauf reagiert haben mag. Wegen seines verholzten Gewebes hat er sich nicht wie beispielsweise krautige Pflanzen sofort wieder aufrichten können. Dies ist nur in einem mehrjährigen Prozess durch die Bildung von Reaktionsholz möglich. Vielmehr hat der Baum auf die Wirkung der Schwerkraft reagieren müssen. Bei Laubbäumen geschieht dies durch Bildung von Zugholz auf der konkaven Seite der Krümmung zurück in die Senkrechte. Die Holzzellen sind dort zahlreicher und so beschaffen, dass sie durch Zugelastizität die zusätzliche Belastung durch Schwerkraft kompensieren.
Doch wie merkt der Baum, dass er schief wächst und wie organisiert er die Bildung von Reaktionsholz? Man weiß heute, dass es im Rindenbereich der Sprossachsen Stärkescheiden gibt, in denen der Schwerereiz wahrgenommen werden kann. Aber Details dieser Wahrnehmung scheinen wissenschaftlich noch nicht geklärt zu sein.
Aber das Erstaunlichste ist im vorliegenden Fall, wie es der Baum fertig gebracht hat, sich eine zusätzliche Stütze zuzulegen. Denn es ist deutlich zu erkennen, dass von der nach statischen und dynamischen Gesichtspunkten idealen Stelle aus ein nach unten wachsender Ast (eine Luftwurzel?) gebildet und schließlich im Boden verankert wurde. Bei der Einwurzelung müssen dann wohl weitere Wurzeln gewachsen sein, um die vergleichsweise filigrane Stütze fest zu verankern. Und weil auf diese Weise ein ‚Nebenstandort‘ entstanden ist, wurde die Gelegenheit wahrgenommen und ein weiterer Baum ins Leben gerufen, der seinen aufwärts strebenden Stamm der Sonne entgegen richtet. Es ist kaum zu glauben, dass ein Baum so clever sein kann!
Merkwürdige Wuchsstrukturen von Bäumen findet man in großer Zahl (z.B. hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier) auch wenn anders als im vorliegenden Fall deren Sinn sich meist nicht erschließt.

Auf der Spitze getrieben

Wenn man einen gespitzten Bleistift genau auf die Spitze stellen würde, dürfte er theoretisch nicht umfallen. In der Praxis fällt er aber und zwar ohne zu zögern. Erst wenn man ihn mit dem stumpfen Ende auf eine ebene Unterlage stellt, schafft man es vielleicht, dass er aufrecht stehen bleibt. Denn es kommt darauf an, den Schwerpunkt des Bleistifts, der etwa auf der halben Länge liegt, über der Unterstützungsfläche zu halten. Das setzt voraus, dass kleine Störungen diese Stabilität nicht zerstören.
Das Foto zeigt einen Ausschnitt aus der Skulptur Broken Obelisk von Barnett Newman (1905 – 1970), die vor der Neuen Nationalgalerie in Berlin steht. Bei der Konstruktion hat sich der Künstler genau mit diesem Gleichgewichtsproblem auseinander setzen müssen. Denn die Verbindung der beiden Stahlteile wird mit einer verhältnismäßig dünnen Verbindung realisiert. Allerdings ist die Verbindung fest und muss so stark sein, dass sich die Auslenkungen des oberen Teils infolge der Einwirkungen von Wind und Wetter in Grenzen halten. Diese Verbindung dünn und zugleich biegefest zu gestalten wird die „Kunst“ bei der Realisierung des Obelisks gewesen sein. Sie ist aber auch der in jeder Hinsicht zentrale Aspekt des Kunstwerks.
Dahinter steckt auch die alltägliche Einsicht, dass eine Sache auf die Spitze zu treiben, die Gefahr birgt, dass sie abbricht. Sie gilt nicht nur aus physikalischer Sicht.

Die Frage, wie groß eine Spitze  ist, hat zu der berühmten Frage geführt, wieviele Engel auf der Spitze einer Nadel Platz haben.

Milchkaffee zwischen Kunst und Physik

Wenn man in Italien einen Cappuccino bestellt, kann es passieren, dass einem ein Kunstwerk präsentiert wird, bei dem aus den Brauntönen des Kaffees und dem Weiß des Milchschaums blumenartige Strukturen gestaltet wurden. Inzwischen hat sich diese künstlerische Aufwertung des Kaffeegenusses auch in unseren Breiten verbreitet. Weiterlesen

Neuzeitliche Ruinen

Diese Reste eines der Dicke der Mauern nach zu urteilen imposanten Gebäudes gibt nicht nur einen Einblick in die Bauweise der Zeit vor dem 2. Weltkrieg, es ist auch ein modernes Vanitas-Symbol. Wie bei antiken Ruinen fallen auch hier insbesondere die bogenförmigen Fensterstürze auf, die durch ihre Stabilität Zeiten überdauern. Heinrich von Kleist hat einmal mit großer Anschaulichkeit die Stabilität darauf zurückgeführt, dass alles Steine gleichzeitig fallen und sich daher gegenseitig festkeilen und am Fall hindern.
Das Gebäude, das bereits stark von der Natur bedrängt wird (endlich mal die umgekehrte Richtung), entdeckte ich am Stadtrand von Danzig. Seine Geschichte konnte ich nicht in Erfahrung bringen.

 

Der Schwerpunkt der Kerze

Diesmal wurden die Kerzenhalter nicht an den Zweigen festgeklemmt, sondern s-kurvenförmig darüber gehängt. Der Rest wird von der Schwerkraft besorgt. Die unten angebrachte massive Kugel sorgt dafür, dass der Schwerpunkt der Kerze samt Halter stets unterhalb des Unterstützungspunkts liegt. Die Kerze „hängt“ also stabil. Jede Auslenkung aus der Ruhelage führt in die stabile Lage zurück. Weiterlesen

Stabilität durch kollektives Stürzen

Brücke

Einfache und anschauliche Vorstellungen zu physikalischen Vorgängen findet man oft außerhalb der Physik, z.B. bei dem Dichter Heinrich von Kleist. In diesem Fall kann man sogar davon ausgehen, dass er mit den physikalischen Errungenschaften seiner Zeit vertraut war.
Bögen und Gewölbe faszinieren auch den Laien dadurch, dass sie sich auf eine nicht sofort zu durchschauende Weise den Gesetzen der Schwerkraft zu entziehen scheinen. Und man ist immer wieder erstaunt, dass unter den Überresten antiker Gebäude oft Bögen und Gewölbe vorzufinden sind, die man naiverweise als am ehesten als sturzgefärdet ansieht.
Auch in der aktuellen Physik der granularen Materie spielt die Gewölbebildung durch Kontaktnetzwerke, die die Kräfte der Partikel zu den Seiten ableiten eine wichtige Rolle.
Vor diesem Hintergrund gewinnen die folgenden Worte von von Kleist eine aktuelle Bedeutung: Weiterlesen

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