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Position: www.dpg-physik.de  >  veroeffentlichung  >  physik-macht-spass.html

Poster-Kampagne: Physik macht Spaß und ist überall

Alle Menschen erleben jeden Tag die unterschiedlichsten physikalischen Phänomen: Ob zu Hause, in der Schule, auf der Kirmes, beim Sport oder draußen in der Natur – Physik ist überall. Hat man erstmal die Physik „hinter den Dingen“ entdeckt, dann ist es höchst interessant und macht eine Menge Spaß, diesen Phänomenen auf den Grund zu gehen.

Wer kennt denn nicht das Gefühl, im Kettenkarussell schräg im Kreis zu fliegen?
Und wieso dreht man sich schneller um sich selbst, wenn man die Arme an den Körper zieht?


Informationen zu Programmen der DPG

Die Deutsche Physikalische Gesellschaft bietet viele spannende Programme und Aktivitäten.
Schauen Sie doch einfach mal hinein:

Du bist Schülerin oder Schüler?

Sie sind Lehrerin oder Lehrer?

Dann schau doch mal hier vorbei: Wir bieten viele spannende Aktivitäten an:
Schulwettbewerb - "Die unglaubliche Licht-Maschine":
Bist du handwerklich geschickt und kreativ? Baue eine eigene unglaubliche Licht-Maschine, filme Sie und gewinne tolle Preise!
Abiturpreis:
Sie haben begabte Schülerinnen und Schüler in Ihrem Physikkurs und möchten Sie gerne auszeichnen?
Online-Mathematik-Brückenkurs:
Du bist dir nicht sicher, wie viel Mathematik man für ein Physikstudium braucht?
Physik für Schülerinnen und Schüler:
Sie möchten Ihren naturwissenschaftlichen Unterricht mit einem Projekt aktiver gestalten, aber haben keine finanziellen Mittel dafür?
German Young Physicists‘ Tournament:
Forschen, rätseln und physikalische Aufgaben lösen machen dir Spaß?
Lehrerfortbildungen:
Möchten Sie sich didaktisch und fachlich im Unterrichtsfach Physik weiterbilden?
International Young Physicists' Tournament:
Du willst reisen, Spaß haben und der ganzen Welt zeigen, wie gut dein Team Physik kann?
fobi-Φ – Lehrerfortbildungsförderung:
Sie möchten an Ihrer Schule eine eigene Lehrerfortbildung durchführen?
PiA – Physik im Advent:
Du hast Spaß am Rätseln? Dann ist Physik im Advent genau das richtige für dich: Hier gibt es 24 Tage lang, jeden Tag ein neues Rätsel und zudem viele tolle Preise zu gewinnen.
Highlights der Physik:
Begeistern Sie Ihre Schülerinnen und Schüler mit einem Besuch des Wissenschaftsfestivals ‚Highlights der Physik‘.
Physik Olympiade:
Mach mit und gewinne den DPG-Schülerinnen und Schüler-Preis!
Lise-Meitner-Lectures:
Sie möchten die Rolle von Frauen in der Physik beleuchten? Nehmen Sie mit Ihrer Klasse an den Lise-Meitner-Lectures teil oder leihen Sie sich die Wanderausstellung aus.
Detektor:
Du schreibst gerne und interessierst dich für naturwissenschaftliche Themen? Dann werde Autor im Online-Magazin Detektor und besuche viele spannende Orte.
Physik konkret:
Sie möchten  neue wissenschaftliche Themen im Unterricht behandeln? Bestellen Sie für Ihre ganze Klasse kostenlos das Faktenblatt Physik konkret.
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Ben macht die Biege

Ben hat eine Menge Kräfte auszuhalten. Zum einen wird er bei der Drehbewegung des Karussells von den Ketten schräg nach oben gehalten, durch die Erdanziehung aber zum Boden hin nach unten gezogen. Diese beiden Kräfte sorgen zusammen für die horizontal zum Karussell hin wirkende Zentripetalkraft (F Zentripetal ). Sie hält Ben auf seiner luftigen Kreisbahn.

F Zentripetal = m · ω 2 · r
Dabei ist ω die Winkelgeschwindigkeit.

An diesem Beispiel sieht man sehr schön, wie unterschiedliche Kräfte sich ungestört überlagern und zum Teil gegenseitig auslöschen können. Kräfteüberlagerungen und Kräftegleichgewichte spielen in der Physik eine große Rolle.

Bei allen Drehbewegungen tritt die Zentripetalkraft auf, die ein Objekt auf einer Kreisbahn hält, egal ob man einen Stein an einer Schnur im Kreis schleudert oder sich die Erde um die Sonne dreht. Auch in viele technischen Anwendungen wie Räder, Propeller, Turbinen oder Autogetrieben sind diese Kräfte von entscheidender Bedeutung und müssen berücksichtigt werden.




Esra wirbelt herum

Esra ist Eiskunstläuferin. Mit Schwung wirbelt sie um ihre Körperachse – immer schneller je näher sie Arme oder Beine an ihren Körper zieht. Ähnliches kannst du selbst ausprobieren, zum Beispiel auf einem Drehstuhl.

Lass dich bei ausgestreckten Armen langsam herumdrehen – am besten mit etwas Schwerem in den Händen. Ziehst du nun deine Hände an den Körper, verlagerst du deine Masse (m) näher zur Rotationsachse. Dadurch drehst du dich schneller und erfährst ein fundamentales physikalisches Gesetz:
Die Erhaltung des Drehimpulses (L).

Die Formel lautet: L = m · r 2 · ω
Dabei ist ω die Winkelgeschwindigkeit.

Oft geben wir Gegenständen einen Drehimpuls, z.B. beim Spielen mit Kreiseln, Fußbällen, Frisbee-Scheiben oder beim Billard, aber auch beim Fahrradfahren. Die Erhaltung des Drehimpulses erlaubt uns oft, Zusammenhänge zu verstehen. Durch die Drehimpulserhaltung kann man z.B. freihändig Fahrrad fahren ohne umzufallen. Aus der Abhängigkeit des Drehimpulses von der Form eines Objektes kann man verstehen, wieso beim Dosenrennen auf einem schrägen Tisch eine ungeschüttelte Getränkedose schneller bergab rollt als eine geschüttelte. Probier es mal aus!




Sophie macht die Welle

Wie jedes Kind springt Sophie mit Freude in Pfützen. Dabei entstehen Kreiswellen im Wasser. Bei jedem Hüpfer verdrängen Sophies Stiefel Wasser. Es bilden sich Wellentäler und -berge. Den Abstand zweier benachbarter Wellenberge nennt man Wellenlänge (λ). Je schneller Sophie hüpft, desto kürzer die Wellenlänge und desto höher die Frequenz (f), mit der die Wellen entstehen.

Genaugenommen springt Sophie mit beiden Füßen in die Pfütze. Sie erzeugt mehrere Wellen gleichzeitig, die sich überlagern. Deren Berge und Täler verstärken sich oder schwächen sich ab: sie interferieren.

Mit Wellen lassen sich viele Phänomene in der Natur beschreiben: Licht ist eine elektromagnetische Welle, deren Frequenz bzw. Wellenlänge die unterschiedlichen Farben ergibt. Elektromagnetische Wellen kann man technisch Anwenden, um z.B. Röntgenaufnahmen zu machen, Radiosignale zu übertragen oder Handys mit Telefonmasten ohne Kabel zu verbinden. Durch Schallwellen in der Luft lassen sich Töne wie Musik oder Sprache übertragen. Bringt man ein Seil oder eine Membran zum Schwingen, können diese Bewegungen nachgewiesen und weiterverarbeitet werden. So funktioniert z.B. unser Ohr oder ein Mikrofon.

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit (v Welle ) solcher Wellen berechnet man mit folgender Formel:

v Welle = f · λ

Wenn man statt Luft z.B. ein leichtes Gas wie Helium einatmet, wird die Schallgeschwindigkeit zu, so dass Ihr bei gleicher Wellenlänge mit einer höheren Frequenz redet, Ihr klingt wie Mickey Mouse. Habt Ihr das schonmal ausprobiert?




Finn hat den Dreh raus

Finn hat viele Fußballtricks auf Lager: Für einen strammen Schuss holt er weit aus, um das Leder mit voller Wucht zu treffen. Zugleich verdreht er elegant seinen Körper. Das verstärkt die Bewegung.

Trifft Finns Fuß den Ball, überträgt er einen starken Impuls (p) auf das Leder und versetzt dessen Masse (m) blitzschnell in Bewegung. Dabei ist der Gesamtimpuls aus Fuß und Ball vor und nach dem Schuss identisch. Das nennt man Impulserhaltung. Je nachdem, wie er den Ball trifft, fliegt er zunächst mit hoher Geschwindigkeit (v) geradeaus oder er bekommt zusätzlich einen Drall. Er schneidet ihn an - ganz schön trickreich, dieser Finn. Hoffentlich hat er genau gezielt...

p = m · v

(p Ball + p Fuß ) vor Schuss = (p Ball + p Fuß ) nach Schuss

Impuls und Impulserhaltung sind besonders wichtige Konzepte der Mechanik. Wir nutzen sie z.B. beim Tennis, Tischtennis, Eishockey, Billard oder beim Baseball, um einen Ball oder eine Kugel zu beschleunigen, also Impuls zu übertragen. Auch im Straßenverkehr sind sie wichtig. So hat bei gleicher Geschwindigkeit ein Bus einen größeren Impuls als ein Auto oder ein Fahrrad und würde diesen bei einer Kollision entsprechend übertragen. Ein schnelles Auto hat einen größeren Impuls als ein langsames, weshalb man Kollisionen mit ihnen tunlichst vermeiden sollte.




Emma geht in die Luft

Emma und der Korb sind für die wenigen Luftballons sichtlich zu schwer. Wenn unsere kleine Forscherin jedoch genügend Ballons zur Verfügung hätte, könnte sie abheben. Was steckt dahinter?

Die Anziehungskraft der Erde bestimmt das Gewicht dieses „Flugobjektes”. Um davonzufliegen, muss Emma die Erdanziehung überwinden. Dazu braucht sie genügend Auftrieb. Er wird durch die Verdrängung der schweren Umgebungsluft (ρ Luft ) durch leichte Gase innerhalb des Ballons erzeugt. Emmas Ballons sind dazu mit Helium gefüllt. Bei Heißluftballons wird die Ballonluft durch einen Gasbrenner erwärmt, wodurch die Dichte (ρ leicht ) der heißen Luft und damit die Auftriebskraft gesteuert werden.

Zur Berechnung des Zustands, wann Emma abhebt, hilft folgende Formel:

F Gesamt   = F Auftrieb + F Gewicht

F Gewicht = - (V Ballon · ρ leicht · g + F Gewicht Emma + Korb )

F Auftrieb =    V Ballon · ρ Luft · g


Dabei ist V Ballon das Volumen der Ballons.

Auch hier werden verschiedene Kräfte überlagert und ergeben eine resultierende Gesamtkraft. Auftrieb ist nicht nur für das Fliegen von Ballons wichtig, sondern auch für das Schwimmen von Schiffen oder Fischen. Fische können durch eine Schwimmblase ihre Dichte ändern und damit höher oder tiefer im Wasser schwimmen. Wenn Schiffe durch Gewässer fahren, in denen plötzlich Gasblasen aufsteigen, sinkt die Dichte des Wassers als umgebendes Medium, was den Auftrieb reduziert, so dass die Schiffe untergehen können. Werden unterirdische Hallen und Gänge z.B. für U-Bahnen gebaut, besitzen diese Luft-gefüllten Räume auch eine geringere Dichte als das umgebende Gestein und erfahren somit einen Auftrieb. Dieser muss durch das Gewicht der Halle ausgeglichen werden, damit sie nicht aufsteigt. Hättest Du das gewusst?



 
© Deutsche Physikalische Gesellschaft | letzte Änderung 17.08.2015, 15:23 | Impressum | Kontakt | Bearbeiten