175 Impulse - Physikalische Denkanstöße zum Jubiläum

Ab dem 14. Januar 2020 erscheinen hier 175 kunstvolle Zeichnungen zu alltäglichen Phänomen und gesellschaftsrelevanter Physik. Diese "175 Impulse" laden dazu ein, über die physikalischen Hintergründe nachzudenken und zu diskutieren.

03.10.2020

106. Impuls: Halbwertszeit von Bierschaum

Die Schaumkrone auf dem Bier schrumpft mit der Zeit ein. Die Bläschen des Schaums verbinden sich zu größeren, platzen nach und nach bis schließlich der Schaum einfällt. Die Höhe der Krone halbiert sich immer in denselben Zeitabständen (der Halbwertszeit). Es stellt sich ein exponentieller Zerfallsverlauf ein. Diese Zeitabhängigkeit findet man auch bei radioaktiven Zerfallsprozessen.mehr...

30.09.2020

105. Impuls: Selbsttragende Konstruktion

Eine Konstruktion bezeichnet man als selbsttragend, wenn sie ohne zusätzliche Stützen auskommt. Reibung zwischen den Bauelementen und Spannung innerhalb der Bauelemente kompensieren die äußeren, einwirkenden Kräfte. Daher ist beispielsweise die hier abgebildete selbsttragende Brücke stabil. Leonardo da Vinci hat diese Konstruktion entwickelt, weshalb sie auch Leonardo-Brücke heißt.mehr...

27.09.2020

104. Impuls: Wind Chill Effekt

Ist dir schonmal aufgefallen, dass sich die Luft draußen kühler anfühlt, wenn der Wind weht? Dies liegt am Wind Chill Effekt. Der Wind trägt die hautnahe, warme Luft davon und wirkt auf uns somit kühlend. Deshalb ist die gefühlte Temperatur an windigen Tagen niedriger. Auch die Luftfeuchtigkeit hat einen Einfluss auf das Temperaturempfinden.mehr...

22.09.2020

103. Impuls: Tag-und-Nacht-Gleiche

Tag-und-Nacht-Gleiche oder auch Äquinoktium heißt der Tag, an dem die Dauer des Tages und der Nacht genau gleich sind. Diese Tage treten genau zweimal im Jahr auf und kennzeichnen den astronomischen Frühlings- und Herbstanfang. An diesen beiden Tagen scheint die Sonne exakt senkrecht auf den Äquator. Der Sonnenuntergang dauert am Äquator nicht so lang, weil die Sonne dort senkrecht hinterm Horizont verschwindet.mehr...

18.09.2020

102. Impuls: Liquid Crystal Display

Ein Flüssigkristallbildschirm (LCD) nutzt die Polarisation von Licht und die Ausrichtung von Flüssigkristallen, um einzelne Farbpixel (rot, grün oder blau) an- oder auszuschalten. Dazu muss das Licht zwei gegeneinander verdrehte Polarisationsfilter passieren, zwischen denen sich eine Flüssigkeit mit schichtweise verdreht angeordneten Molekülen befindet. Der erste Filter legt die Polarisationsrichtung des Lichts fest. Im Normalzustand drehen diese Flüssigkristalle die Polarisation des Lichts mit, wodurch das Licht mit gedrehter Polarisation auch den zweiten Filter passiert und der Pixel leuchtet. Beim Anlegen einer Spannung hingegen ordnen sich die Flüssigkristalle und das Licht behält die Polarisationsrichtung des ersten Filters bei, weshalb der zweite Filter das Licht blockiert. So bleibt der Pixel schwarz.mehr...

14.09.2020

101. Impuls: MRT

Bei einer Magnetresonanztomographie (MRT) legt man sich in ein Gerät mit einer großen Magnetspule, die mithilfe von Magnetfeldern und Radiopulsen gefahrlos Schnittbilder des Körpers aufnimmt. Der Körper enthält viele Wasserstoffatome, deren Kerne einen Spin haben. Dieser richtet sich entlang der Magnetfeldlinien im Inneren des Geräts aus. Ein Spin kann nur in oder gegen die Richtung des Feldes orientiert sein. Der Energieunterschied der Zustände ist abhängig von der Magnetfeldstärke und wird durch einen Radiopuls überwunden. Beim Rückfall in den erstgenannten, energetisch günstigeren Zustand wird ein Radiopuls mit exakt der Energiedifferenz dieser Zustände ausgesandt und detektiert. Je mehr Wasserstoffatome in einem Bereich vorhanden sind, desto „heller“ das Signal. Das laute Klopfen oder Brummen beim MRT kommt von den starken Stromänderungen, welche die Spulen vibrieren lassen.mehr...

12.09.2020

100. Impuls: Quantencomputer

Ein klassischer Computer arbeitet mit Bits, d.h. der Binärzahlen 0 oder 1, die durch elektrische Schaltungen realisiert sind. Das Konzept des Quantencomputers verwendet statt des diskreten Bits ein Quantensystem mit zwei unterscheidbaren Zuständen |0> oder |1>. Dieses sogenannte Qubit kann im Gegensatz zum Bit auch Überlagerungen der Zustände |0> und |1> einnehmen. Alle möglichen Überlagerungszustände eines Qubits entsprechen der Oberfläche einer Kugel, der sogenannten Blochsphäre. Qubits ermöglichen ungleich höhere Verarbeitungsgeschwindigkeiten und parallele Datenverarbeitung. Eine mögliche Realisierung eines solchen Quantenbits ist ein ultrakaltes Ion mit zwei unterscheidbaren Anregungszuständen, welche mit einem Laser geschaltet werden können.mehr...

09.09.2020

99. Impuls: Minimalflächen

Ein Seifenfilm versucht stets eine Form mit minimalem Flächeninhalt anzunehmen. Kugelförmige Seifenblasen minimieren die Oberfläche bei maximalem eingeschlossenen Luftvolumen. Zwischen zwei Drahtringen bildet sich eine spezielle Flächen namens “Katenoide” aus, die man zum Beispiel beim Händewaschen beobachten kann.mehr...

04.09.2020

98. Impuls: Festplattenlaufwerk

Die Festplatte in Computern hat eine Metallscheibe mit vielen kleinen atomaren Permanentmagneten als Speicherstellen. Beim Speichern richtet ein Elektromagnet über der sich drehenden Metallscheibe die kleinen Permanentmagnete aus. Diese permanent magnetisierte Stelle erzeugt beim „Darüberfahren“ des Lesekopfes eine Induktionsspannung als Signal. Somit lassen sich die gespeicherten Informationen auslesen.mehr...

31.08.2020

97. Impuls: Trockener Fußabdruck

Tritt man auf nassen Sand, wird die jeweilige Stelle kurzzeitig heller und trockener. Das liegt daran, dass sich normalerweise bei nassem Sand in den Hohlräumen zwischen den Sandkörnern Wasser sammelt. Der Druck des Fußes erzeugt weiter unten im Sand Scherkräfte, welche die Hohlräume aufreißen. Somit fließt das Wasser nach unten ab. Geht man weiter, kehrt sich der Prozess um, wodurch sich die Sandoberfläche wieder verdunkelt.mehr...

28.08.2020

96. Impuls: Meersalz

Wie kommt das Salz ins Meer und warum wird das Meer nicht immer salziger? Zunächst ist Regenwasser aufgrund des Kohlenstoffdioxidgehaltes leicht sauer und löst deshalb auf seinem Weg ins Meer Salze aus dem Boden. Weiteres Salz kommt aus hydrothermalen Quellen und unterseeischen Vulkanen. Insgesamt bleibt der Salzgehalt jedoch aufgrund von Salzsenken und Meeresorganismen, die das Salz abbauen, nahezu gleich.mehr...

24.08.2020

95. Impuls: Sonne und Klima

Die Sonnenaktivität schwankt. Anhand der Sonnenfleckenanzahl kann man einen ca. 11 jährigen Zyklus von abwechselnd hoher und niedriger Sonnenaktivität beobachten. Diese Schwankungen führen zu Temperaturänderungen auf der Erde von bis zu 0,2 °C. Sie können allerdings nicht das aktuelle Aufheizen der Erde durch den anthropogenen Treibhauseffekt erklären.mehr...

21.08.2020

94. Impuls: GPS

Die Spezielle (SRT) und Allgemeine Relativitätstheorie (ART) helfen uns auch im Alltag genau richtig zu liegen. Durch die hohe Geschwindigkeit (SRT) und das schwächere Gravitationsfeld (ART) laufen Uhren in GPS-Satelliten anders als Uhren auf der Erde. Ohne eine entsprechende Korrektur wäre die weltweite Satellitennavigation ungenau.mehr...

17.08.2020

93. Impuls: Gasgrill

Kohle- oder Gasgrill? Die Abwägung im Hinblick auf den CO2-Fußabdruck zwischen effizientem Gas und ineffizienter Kohle lässt keinen Zweifel: Holzkohle ist keineswegs CO2 neutral und wird teilweise aus kostbarem Tropenholz gebrannt. Gas heizt deutlich effizienter und wird zudem etwas umweltfreundlicher hergestellt.mehr...

14.08.2020

92. Impuls: Klimaanlage

In einer Klimaanlage sorgt ein Kältemittel für Abkühlung. In flüssiger Form wird es durch eine Röhre ins Gebäude gepumpt. Mithilfe eines Drosselventils wird der Druck verringert, wodurch sich das Kältemittel ausdehnt und dabei abkühlt. Nun findet ein Wärmeaustausch mit der umgebenden Luft statt und der Raum kühlt ab. Das nun warme Kältemittel verdunstet und wird nach draußen geleitet. Dort verdichtet ein Kompressor das Kältemittel, wodurch es heißer wird als die Außenluft. Somit kühlt es sich durch Wärmeaustausch wieder ab und verflüssigt sich. Der Prozess beginnt von neuem.mehr...

10.08.2020

91. Impuls: C-14 Methode

Das Kohlenstoffisotop C-14 entsteht durch Kernprozesse mit kosmischer Strahlung in den oberen Schichten der Atmosphäre und wird später von allen Lebewesen auf der Erde in Biomasse verbaut. Nach deren Ableben wird kein neues C-14 mehr aufgenommen und zerfällt mit einer Halbwertszeit von 5730 Jahren. Misst man nun die Konzentration von C-14 in einem archäologischen Fund und vergleicht diesen mit dem von stabilem C-12 kann der Zeitpunkt des Todes bis auf wenige Jahre genau zurückgerechnet werden.mehr...

07.08.2020

90. Impuls: Touchscreen

Ein kapazitiver Tochscreen im Handy oder Tablet verfügt über Elektroden, an denen eine Wechselspannung anliegt. Bei Berührung verhält sich der Raum zwischen Fingerspitze und Elektrode wie ein Kondensator. Die Kapazität hängt von der Lage des elektrisch leitenden Fingers ab und kann an den Elektroden gemessen werden. Dadurch kann das Gerät die Position des Fingers rekonstruieren.mehr...

03.08.2020

89. Impuls: Pepper's Ghost

Beim Spiegeltrick “Pepper’s Ghost” projiziert ein halbdurchlässiger Spiegel im Theater Geister auf die Bühne. In vereinfachter Weise kann man dies auch selber nachmachen. Mithilfe von Klarsichtfolie, seinem Handy und ein bisschen Bastelei entstehen fliegende Bilder. Aber Achtung: Es handelt sich dabei nicht um ein Hologramm.mehr...

31.07.2020

88. Impuls: Leuchtender Briefumschlag

Beim Abziehen von Kleber im Dunkeln (Briefumschläge, Klebestreifen) entstehen kleine blaue Blitze. Dieses Phänomen nennt sich Tribolumineszenz und hat damit zu tun, dass das Brieföffnen teilweise Elektronen in den Klebstoffmolekülen anregt, die beim Abregen blaues Licht austrahlen.mehr...

27.07.2020

87. Impuls: Hören

Eine ausgerollte Hörschnecke läuft spitz zu, sodass jede Stelle eine eigene Resonanzfrequenz hat. Auf diese Weise zerlegt die Hörschnecke im Innenohr Schallsignale in hörbare Frequenzen. In der Hörschnecke sitzen kleine Härchen, die das Signal in Nervenimpulse umwandeln.mehr...

23.07.2020

86. Impuls: Kettenlinie

An zwei Enden befestigte Schnüre, Ketten und Bänder hängen immer in Form eines Cosinus Hyperbolikus durch. Diese Funktion entspricht in grober Näherung einer Parabel. Die charakteristische Form ergibt sich aus der Balance der Spannung der Kette und der Erdanziehung.mehr...

20.07.2020

85. Impuls: Springflut

An der Küste mischen die Wellen viel Luft ins Wasser. Die Luft bildet unter Wasser kleine Bläschen. Angeregt durch die Bewegung des Wassers fangen die Luftbläschen an zu schwingen, jedes mit seiner eigenen Frequenz. Die Schwingungen überlagern sich als Schallwellen und gehen an der Wasseroberfläche in die Luft über. Das Rauschen kommt also aus der Überlagerung vieler Frequenzen zustande.mehr...

18.07.2020

84. Impuls: Komet NEOWISE

Kometen, wie der aktuell mit dem bloßen Auge sichtbare C/2020 F3 (NEOWISE), sind Brocken aus Eis, Staub und Gestein, die sich in weitem Bogen der Sonne nähern und wieder entfernen. Kometen sind für ihren Schweif bekannt. Der Sonnenwind treibt die ausgasenden Stoffe des Kometen von der Sonne weg. Die schnellen Gasteilchen bilden dabei den sogenannten Gasschweif und die langsameren Staubteilchen bilden einen gekrümmten Staubschweif, den der Komet hinter sich her zieht. Aus den zurückbleibenden Staubkörnern können Sternschnuppen werden.mehr...

13.07.2020

83. Impuls: MP3

Um eine MP3-Datei zu erstellen, wird ein Schallsignal in Stücke zerschnitten und diese in ihre Frequenzbestandteile zerlegt. Danach folgt eine digitale Kompression, und zwar idealerweise genau so, dass das menschliche Ohr gerade keinen Unterschied zum Original erkennen kann. Das MP3-Format ermöglicht es durch die Kompression, Speicherplatz einzusparen, im Idealfall ohne hörbaren Qualitätsverlust.mehr...

11.07.2020

82. Impuls: Langer Strohhalm

Ein Strohhalm darf die Höhe von ungefähr 10 Metern nicht übersteigen, damit man dadurch trinken kann. Ab dieser Höhe reicht der Atmosphärendruck nicht mehr aus, um das Getränk durch den Strohhalm nach oben zu drücken, wenn ein durstiger Mensch am oberen Ende mit dem Mund ein Vakuum erzeugt.mehr...

06.07.2020

81. Impuls: Abgelenkter Wasserstrahl

Wassermoleküle sind elektrische Dipole, da es innerhalb des Moleküls zwei getrennte Ladungsschwerpunkte gibt. Kommt ein geladener Gegenstand (z.B. ein durch Reibung geladenes Lineal) in die Nähe eines dünnen Wasserstrahls, dann richten sich die polaren Wassermoleküle im Wasserstrahl aus und der Strahl wird abgelenkt.mehr...

02.07.2020

80. Impuls: Zeppelin

Zeppeline können aufgrund ihrer Gasfüllung fliegen. Das Traggas muss dazu eine geringere Dichte als die Außenluft haben, damit ein Auftrieb entsteht. Entsprechend sind u.a. Wasserstoff, Helium und Heißluft dazu geeignet.mehr...

29.06.2020

79. Impuls: Meeresrauschen

An der Küste mischen die Wellen viel Luft ins Wasser. Die Luft bildet unter Wasser kleine Bläschen. Angeregt durch die Bewegung des Wassers fangen die Luftbläschen an zu schwingen, jedes mit seiner eigenen Frequenz. Die Schwingungen überlagern sich als Schallwellen und gehen an der Wasseroberfläche in die Luft über. Das Rauschen kommt also aus der Überlagerung vieler Frequenzen zustande.mehr...

27.06.2020

78. Impuls: Sublimation von Trockeneis

Trockeneis ist gefrorenes Kohlenstoffdioxid (CO2). CO2 kann bei unserem geringen Atmosphärendruck keinen flüssigen Zustand einnehmen. Wird gefrorenes CO2 der Raumtemperatur ausgesetzt, sublimiert es daher sofort, ohne flüssig zu werden.mehr...

24.06.2020

77. Impuls: Treibhauseffekt der Atmosphäre

Treibhausgase wie Kohlenstoffdioxid (CO2) absorbieren Wärmestrahlung und strahlen sie zurück zur Erde. Der natürliche Treibhauseffekt ermöglicht es, dass die durchschnittliche Temperatur der Erdoberfläche mit ca. 14°C so hoch ist. Ohne diesen Effekt läge sie lediglich bei ca. -19°C. Durch den zusätzlichen Ausstoß von Treibhausgasen durch den Menschen in unsere Atmosphäre wächst der Effekt allerdings zunehmend, weshalb es auf der Erde immer wärmer wird.mehr...

20.06.2020

76. Impuls: Sommersonnenwende

Die Jahreszeiten kommen durch die Neigung der Erdachse zustande. Diese behält ihre Orientierung bei, während die Erde um die Sonne rotiert. Dadurch bekommt zwischen April und August die Nordhalbkugel mehr Sonne ab – Es ist Sommer. Am stärksten ist dieser Effekt am Tag der Sommersonnenwende, dem längsten Tag des Jahres auf der Nordhalbkugel.mehr...

18.06.2020

75. Impuls: Sonnenfinsternis

Bei einer Sonnenfinsternis verdeckt der Mond von der Erde aus gesehen die Sonne. Dabei kann der Mond die Sonne teilweise (partielle Sonnenfinsternis) oder vollständig (totale Sonnenfinsternis) bedecken. Bei einer totalen Sonnenfinsternis wird die Corona der Sonne sichtbar, der äußerste Bereich der Sonnenatmosphäre, der aus heißem Plasma besteht.mehr...

13.06.2020

74. Impuls: Ultraschall

Schall mit Frequenzen oberhalb des hörbaren Bereichs nennt man Ultraschall. Der hörbare Bereich des Menschen endet bei 20 Tausend Hz (Schwingungen pro Sekunde). Die Bilder zeigen Bereiche in der Luft wo ihre Dichte einmal stark erhöht und darauffolgend ausgedünnt ist. Je näher diese Bereiche liegen, desto höher die Frequenz.mehr...

10.06.2020

73. Impuls: Blu-ray

Information wird auf CDs in Form von kleinen Vertiefungen, sogenannten Pits, gespeichert. Diese können mithilfe eines Lasers ausgelesen werden. Bei Blu-rays liegen diese Pits so dicht, dass man blaues, also sehr kurzwelliges, Laserlicht benötigt, um diese auszulesen.mehr...

07.06.2020

72. Impuls: Strandmuster

Bei Wasser- oder Windströmungen über Sand bilden sich Wirbel mit typischen Größenskalen aus (einige Zentimeter). Auf der anfangs ebenen Sandfläche bilden sich durch diese Wirbel gleichmäßige Wellenmuster aus, wobei der Abstand zwischen den Wellenbergen genau der typischen Größe der Wirbel entspricht.mehr...

03.06.2020

71. Impuls: Geckos stehen Kopf

Geckos kleben mithilfe verschiedener Kräfte an der Wand. Eine davon ist die sogenannte “Van-der-Waals-Kraft”. Es handelt sich dabei um dieselbe Kraft, welche Wasser an Oberflächen haften lässt. Die Van-der-Waals-Kraft entsteht, wenn Moleküle bei Oberflächenkontakt polarisiert werden, d.h. Ladungen innerhalb eines Moleküls verschieben sich.mehr...

31.05.2020

70. Impuls: Volumenmischung

Die Mischung aus einem Liter Alkohol und einem Liter Wasser ergibt weniger als zwei Liter Flüssigkeitsgemisch. Das hängt damit zusammen, dass die kleinen Wassermoleküle die Lücken zwischen den großen Alkoholmolekülen füllen. Wenn es ums Volumen geht, ist 1 plus 1 nicht immer 2 ;)mehr...

29.05.2020

69. Impuls: Tischtennisball im Trichter

Legt man einen Tischtennisball in einen Trichter und pustet hinein, fliegt er nicht aus dem Trichter hiaus. Sobald er sich etwas von der Trichterwand gelöst hat sorgt der Luftstrom zwischen Ball und Trichter für einen Unterdruck (Bernoulli-Effekt), der den Ball zurücksaugt. Der Ball fängt damit an, im Trichter zu vibrieren.mehr...

27.05.2020

68. Impuls: Münzen versenken

Eine Münze, die mit der flachen Seite nach unten durch’s Wasser fällt, befindet sich in einem instabilen Gleichgewicht. Ist die Münze am Anfang auch nur ganz leicht gekippt, verstärkt sich dieses Kippen von selbst – Die Münze steht schräg im Wasser und driftet zur Seite ab.mehr...

25.05.2020

67. Impuls: Sauna-Aufguss

Wenn das Wasser auf die heißen Saunasteine gegossen wird, verdampft es und steigt nach oben. So erhöht sich die Luftfeuchtigkeit und damit auch die gefühlte Temperatur in der Sauna. Kondensiert der heiße Wasserdampf auf der Haut, wärmt er den Körper auf.mehr...

23.05.2020

66. Impuls: Beugung am Einzelspalt

Trifft eine ebene Wellen auf einen Einzelspalt, breitet sich vom Zentrum dieses Spaltes eine kreisförmige Welle aus. Dies ist mit dem “Huygensschen Prinzip” erklärbar. Es besagt, dass jeder Punkt einer Wellenfront als Ausgangspunkt einer neuen kreisförmigen Elementarwelle betrachtet werden kann.mehr...

21.05.2020

65. Impuls: Induktionsherd

Beim Anschalten eines Induktionsherdes fließt durch die spiralförmige Kupferspule unter dem Glaskeramik-Kochfeld ein Wechselstrom. Infolge dessen wird um diese Spule ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, das wiederum eine elektrische Spannung im leitenden Material des Topfbodens “induziert”. Ein Teil der elektrischen Energie wird dort in thermische Energie umgewandelt und der Topfboden erwärmt sich.mehr...

19.05.2020

64. Impuls: Wirbelschleppen beim Flugzeugstart

Große Flugzeuge verwirbeln beim Start die Luft auf der Landebahn, wobei die Stärke der “Wirbelschleppen” von der Masse, Geschwindigkeit und der Flügelspannweite des Flugzeuges abhängt. Nachfolgende Flugzeuge müssen daher eine Weile warten, um nicht von den Luftwirbeln durchgeschüttelt zu werden. Bereits bei kleinen Flugzeugen sind Sicherheitsabstände von über fünf Kilometern notwendig.mehr...

17.05.2020

63. Impuls: Smartphone-Kamera

Der CMOS-Chip einer Kamera enthält kleine Zellen mit Halbleiterelektronik. Bei Lichteinstrahlung werden elektrische Ladungen freigesetzt. Die Schaltung wandelt diese in Spannungssignale um. Dabei bezieht sich die Abkürzung CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) auf die komplementär geladenen freien Ladungsträger (positiver p-Typ und negativer n-Typ), welche im Halbleitermaterial verschoben werden. Durch kurze Verschiebedistanzen erreichen CMOS-Kameras höhere Schaltgeschwindigkeiten als CCD-Kameras.mehr...

15.05.2020

62. Impuls: Höhenstrahlung

Auf die Erde prasseln ständig geladene Teilchen ein. Diese kosmische Strahlung stammt z.B. aus dem Sonnenwind, von Supernova-Explosionen oder den Zentren von aktiven Galaxien. Trifft kosmische Strahlung auf die Erdatmosphäre, entsteht eine Kaskade neuer Teilchen. Zu viel kosmische Strahlung kann uns gefährlich werden. Sie trägt, wie Radioaktivität, zur natürlichen Strahlenbelastung bei.mehr...

13.05.2020

61. Impuls: Reine Farben

Für das Farbsehen in unseren Augen sind sogenannte Zapfen in der Netzhaut zuständig. Es gibt drei Zapfentypen, die entweder im roten, grünen oder blauen Farbbereich empfindlich sind. Je nach Intensität der Anregung werden so alle Farben die wir wahrnehmen aus diesen drei Farben zusammengesetzt. Da bei der Anregung des grünen Rezeptors auch immer der rote und blaue Rezeptor mit angeregt werden, ist es für den Menschen nicht möglich die Farbe zu sehen, bei der nur der grüne Rezeptor (“Hypergrün”) angeregt wird.mehr...

11.05.2020

60. Impuls: Feynman-Diagramme

Die moderne, teilchenphysikalische Beschreibung von Wechselwirkung, z. B. die Abstoßung von gleichnamigen Ladungen, lässt sich in Bildern darstellen, die Richard Feynman entwickelt hat, sogenannte Feynman-Diagramme. Sie lassen sich direkt in Formeln übersetzen.mehr...

09.05.2020

59. Impuls: Doppelpendel

Bereits ein Doppelpendel zeigt “chaotisches Verhalten”. Das bedeutet, kleine Änderungen der Anfangsposition haben große Auswirkungen auf das Langzeitverhalten. Die Bewegung des Pendels lässt sich also auf lange Sicht nicht mehr vorhersagen.mehr...

07.05.2020

58. Impuls: Pandemie

Die Ausbreitung von Infektionserkrankungen lässt sich mit mathematischen Modellen untersuchen: Jede betroffene Modell-Zelle steckt einige Nachbarzellen an und wird danach immun. Fachleute der Epidemiologie nutzen u.a. komplexe Computersimulationen, um z. B. die Entwicklung von CoVID-19 besser zu verstehen. Da manche Parameter variieren können, werden viele Szenarien simuliert.mehr...

05.05.2020

57. Impuls: Schwimmende Bakterien

Für ein zwei Mikrometer großes Bakterium fühlt sich Wasser genauso zäh an, wie sich Honig für ein hypothetisches, zwei Zentimeter großes Bakterium anfühlen würde. Das Bakterium kommt daher mit Geißeln besser als durch Schwimmbewegungen voran.mehr...

03.05.2020

56. Impuls: Sonnenwind

Der Sonnenwind beschreibt den Strom elektrisch geladener Teilchen aus der Sonne. Das Erdmagnetfeld schirmt die Erde gegen den Sonnenwind ab. Nur in den Polargebieten dringen die Teilchen tief in die Erdatmosphäre ein. Bei hochfliegenden Satelliten kann der Sonnenwind zu Kurzschlüssen und technischen Problemen führen.mehr...

01.05.2020

55. Impuls: Photosynthese

Pflanzen wandeln Wasser und Kohlendioxid aus der Luft in Zucker und Sauerstoff um. Diese energieaufwendige Reaktion gelingt in den Blättern, weil das Blattgrün (Chlorophyll) das energiereiche Licht der Sonne einfängt und der Reaktion zuführt.mehr...

29.04.2020

54. Impuls: Holografie

Zur Erzeugung eines Hologramms wird sowohl die Intensität als auch die Phaseninformation des Lichts von einem dreidimensionalen Objekt in einem dünnen Film gespeichert. Wird der Film beleuchtet kann durch die Phaseninformation ein dreidimensionales Bild rekonstruiert werden.mehr...

27.04.2020

53. Impuls: Fensterscheibe

Beim Sonnenbaden hinter einer Glasscheibe zeigt die Haut weniger Bräunung, da das Glas einen Großteil der UV-Strahlung absorbiert. Die UV-Durchlässigkeit hängt von Glastyp ab. Deshalb schützen normale Fensterscheiben nicht vollständig vor UV-Strahlung.mehr...

25.04.2020

52. Impuls: Kernfusion

Kernkraftwerke nutzen zur Energieerzeugung die freiwerdende Energie beim Spalten großer Atomkerne. Genauso lässt sich Energie durch das Verschmelzen leichter Atomkerne erzeugen. Die Stromerzeugung auf Grundlage der Kernfusion ist ein aktuelles Forschungsgebiet, in dessen Rahmen z.B. der Tokamak Reaktor entwickelt wird.mehr...

23.04.2020

51. Impuls: Schall

Schall ist eine Dichteschwankung, die man mit dem Rubensschen Flammenrohr veranschaulichen kann. Im Rohr brennt Propangas, das durch eine Schallwelle gestört wird. Durch die Variation der Dichte des Gases aufgrund der Schallwelle variiert die Höhe der Flamme.mehr...

21.04.2020

50. Impuls: Gezeiten

Die Anziehungskraft des Mondes und die Rotation der Erde bewirken Ebbe und Flut. Entsprechend ist auch auf der vom Mond abgewandten Seite der Erde Hochwasser.mehr...

19.04.2020

49. Impuls: Satz vom Igel

Es gibt immer mindestens einen Ort auf der Erdoberfläche, an dem kein Wind weht. Dies hängt mit einem mathematischen Theorem zusammen, dem sogenannten Satz vom Igel.mehr...

17.04.2020

48. Impuls: Hochdruckgebiet auf der Nordhalbkugel

Auf der Nordhalbkugel drehen sich Hochdruckgebiete aufgrund der Corioliskraft von oben betrachtet im Uhrzeigersinn. Auf der Südhalbkugel drehen sie sich gegen den Uhrzeigersinn. Dies ist bei Tiefdruckgebieten genau andersherum.mehr...

15.04.2020

47. Impuls: Dzhanibekow-Effekt

Ein Handy hat eine Höhe (kurze Achse), eine Breite (mittlere Achse) und eine Länge (lange Achse), um die es rotieren kann. Um die kurze und lange Achse rotiert es stabil. Bei der mittleren Achse, führt aber schon die kleinste Unwucht zu heftigem Wabbeln. Es flippt sogar um 180 Grad, ohne die Rotationsrichtung zu ändern.mehr...

13.04.2020

46. Impuls: Ostereierrampe

Das Innere eines rohen Eis ist flüssig und dreht sich beim Herunterrollen von der Rampe nicht mit. Somit setzt das rohe Ei im Gegensatz zum gekochten die Gesamtenergie in das Rollen der Schale um und es kommt früher unten an.mehr...

11.04.2020

45. Impuls: Ostereiertest

Durch die poröse Schale von Eiern verdunstet Wasser. An diesen Stellen sammelt sich Luft an. Somit enthalten verdorbene Eier mehr Luft und schwimmen im Gegensatz zu frischen Eiern.mehr...

09.04.2020

44. Impuls: Archimedisches Prinzip

Das Gewicht eines schwimmenden Objekts, z.B. eines Bootes, ist gleich dem Gewicht des von ihm verdrängten Wassers.mehr...

07.04.2020

43. Impuls: Schwimmende Büroklammern

Legt man eine Büroklammer ins Wasser, so geht diese unter. Büroklammern, die auf einem Stück Papier auf Wasser gelegt werden, schwimmen allerdings. Dies liegt an der Oberflächenspannung des Wassers.mehr...

05.04.2020

42. Impuls: Orangen U-Boot

Ein Stück Orangenschale in einer gefüllten Wasserflasche verhält sich wie ein Cartesischer Taucher. Drückt man auf den Verschluss der Flasche, erhöht sich der Druck und somit füllen sich die mit Luft gefüllten Poren der Orangenschale mit Wasser. Die Schale taucht ab. Beim Loslassen passiert der umgekehrte Effekt.mehr...

03.04.2020

41. Impuls: Luftdruck in der Höhe

Der Luftdruck ist auf den Bergen geringer als in Tälern. Deshalb werden Flaschen beim Herunterwandern zusammengedrückt.mehr...

01.04.2020

40. Impuls: Flüssige Katzen

Katzen passen fast überall durch und rein. Da sie die Form des Behälters annehmen, verhalten sie sich wie eine Flüssigkeit.mehr...

30.03.2020

39. Impuls: Geladene Luftballons

Luftballons laden sich beim Reiben an Haaren auf. Die zum Ballon entgegengesetzten Ladungen in der Decke werden vom Ballon angezogen und positionieren sich möglichst nah am Ballon. Andersherum werden die gleichnamigen abgestoßen. Daher wird der Ballon effektiv von der Decke angezogen. So haften Ballons ohne Klebstoff aufgrund von Elektrostatik an der Decke.mehr...

28.03.2020

38. Impuls: Echolot

Fledermäuse, Wale und viele weitere Tiere orientieren sich vorwiegend mithilfe ihres Echolots. Dazu senden sie Schallwellen aus und erkennen anhand des Echos, wie ihre Umgebung aussieht.mehr...

26.03.2020

37. Impuls: Fata Morgana

Direkt über dem Wüstensand heizt sich die Luft am stärksten auf. Die heiße Luft hat andere optische Eigenschaften und kann Bilder reflektieren als wäre sie eine Wasseroberfläche. So entsteht eine Fata Morgana.mehr...

24.03.2020

36. Impuls: Wärmegleichgewicht großer Tiere

Es gibt keine 100 Meter große, gleichwarmen Tiere, weil diese überhitzen würden. Denn das Volumen eines Tieres, das Wärme erzeugt, wächst schneller an als die Oberfläche, über die Wärme abgegeben werden kann.mehr...

22.03.2020

35. Impuls: Verdunstung

Schweiß verdunstet oberflächlich zu Wasserdampf. Die schnelleren Wassermoleküle fliegen leichter aus den Schweißtropfen heraus in die Umgebung. Die zurückbleibenden Moleküle sind im Durchschnitt langsamer, wodurch der Tropfen abkühlt. Auf dieses Weise kühlt uns Schwitzen.mehr...

20.03.2020

34. Impuls: Kapillareffekt

Pflanzen saugen durch die Kapillarkraft Wasser gegen die Schwerkraft nach oben. Diese Kraft entsteht durch den schmalen Durchmesser der Kanälchen in der Pflanze und die Oberflächenspannung von Wasser. Durch eingefärbtes Blumenwasser färbt sich auch die Blüte.mehr...

18.03.2020

33. Impuls: Summendes Trafohäuschen

Das starke Magnetfeld im Eisenkern eines Trafohäuschens wechselt 100-mal pro Sekunde die Richtung. Dadurch vibriert der Eisenkern, was man als Summen hören kann.mehr...

16.03.2020

32. Impuls: Hochspannungsleitung

Es ist tödlich, Hochspannungsleitungen anzufassen, wenn man am Boden steht, weil man zum Leiter starker Ströme von der Hochspannungsleitung zur Erde wird. Einem Vogel hingegen passiert nichts, solange er mit beiden Füßen auf der Leitung steht und keinen Kontakt zur Erde hat.mehr...

14.03.2020

31. Impuls: Blick zu den Sternen

Der Blick zu den Sternen ist ein Blick in die Vergangenheit. Da die Lichtgeschwindigkeit nicht unendlich groß ist, braucht auch das Licht der Sterne seine Zeit. So ist zum Beispiel Licht von Sternen der uns nächstgelegenen Galaxie Andromeda bereits 2,5 Millionen Jahre unterwegs, bis es auf unsere Erde trifft.mehr...

12.03.2020

30. Impuls: Trägheit im Bus

Ein massebehafteter Körper möchte in seinem Bewegungszustand bleiben. Dieses Phänomen bezeichnet man als Trägheit. Ein Alltagsbeispiel dafür ist die Fahrt in einem Bus. Fährt der Bus an, möchte man selbst in Ruhe bleiben, weshalb man sich nach hinten gezogen fühlt. Anders beim Bremsen: Die Trägheit verlangt, dass man sich weiterhin bewegt, während der Boden des Busses wegbremst.mehr...

10.03.2020

29. Impuls: Wirbelstrombremse

Ein Magnet erzeugt in einem bewegten Metallstück elektrische Ströme, die im Kreis fließen, sogenannte Wirbelströme. Durch den endlichen elektrischen Widerstand des Metalls wird dabei Wärme frei. Außerdem bremst dieser Vorgang das Metallstück, ohne die Oberfläche zu verschleißen. Im Gegensatz zu anderen Bremssystemen sind Wirbelstrombremsen also verschleißfrei und kommen deshalb in Zügen, Achterbahnen und Fitnessgeräten zum Einsatz.mehr...

08.03.2020

28. Impuls: Weintraube in der Mikrowelle

Aufgrund des hohen Wassergehalts und der Größe von Weintrauben wird das elektromagnetische Feld des Mikrowellenherds genau im Berührungspunkt fokussiert, ähnlich wie Licht mit einer Lupe. Das elektrische Feld ist dabei so stark, dass es die Luft in positiv und negativ geladene Teilchen zerreist und erhitzt. Es entsteht ein Plasma. Bitte nicht zuhause nachmachen!mehr...

06.03.2020

27. Impuls: Leidenfrost-Effekt

Auf einer heißen Herdplatte “tanzen” Wassertropfen auf einem Dampfkissen, weil das Wasser auf der Oberfläche der Platte direkt verdampft. Dieses Phänomen wurde zuerst von Johann Gottlob Leidenfrost beschrieben, weshalb es den Namen Leidenfrost-Effekt trägt.mehr...

04.03.2020

26. Impuls: Paranuss-Effekt

Durch mehrfaches Schütteln von Müsli wandern die großen Brocken wie beispielsweise die Paranüsse in der Packung nach oben. Dieses Phänomen heißt Paranuss-Effekt. Die Ursache des Effekts liegt in der Bildung von Hohlräumen im Müsli beim Schütteln. Diese Hohlräume werden bevorzugt von kleineren Bestandteilen des Müslis belegt, wodurch diese sich nach unten bewegen. Effektiv wandern die Paranüsse also nach oben.mehr...

02.03.2020

25. Impuls: singendes Weinglas

Weingläser erzeugen Töne, wenn ein nasser Finger über den Glasrand streicht. Je voller das Glas, desto tiefer der Ton.mehr...

29.02.2020

24. Impuls: Fragmentation

Biegt man eine ungekochte Spaghetti zu stark, bricht sie irgendwann an einer Stelle. Da sie sehr starr ist, begradigt sich die Spaghetti sehr schnell von selbst. Gleichzeitig schnellt sie wegen der Biegung auf, jedoch viel langsamer als sie begradigt. Beides zusammen führt schnell zu einer weiteren Verkrümmung an anderer Stelle, wo die Spaghetti wieder bricht.mehr...

27.02.2020

23. Impuls: Garnrolle

Eine Garnrolle, an der ein Faden im flachen Winkel gezogen wird, rollt auf – bei einem steilen Winkel rollt sie ab.mehr...

25.02.2020

22. Impuls: Teleskop

Mit Hilfe von Teleskopen lassen sich weit entfernte Objekte vergrößern. Ein Beispiel dafür ist das Spiegelteleskop. Dabei gelangt das Licht nach Durchlaufen eines Spiegelsystems zum Auge des Beobachters. Wegen der Größe des Spiegels wird auch mehr Licht gesammelt als mit dem Auge, sodass sehr lichtschwache Objekte beobachtet werden können.mehr...

23.02.2020

21. Impuls: Mossierpunkt

Damit das Kohlendioxid in Sekt entweichen und damit für ein gutes Aroma sorgen kann, ist eine Störstelle im Glas nötig. Fehlt diese, dann schmeckt der Sekt trotz vorhandene Kohlensäure schal. In guten Sektgläser wird deshalb einen sogenannter Moussierpunkt angebracht.mehr...

21.02.2020

20. Impuls: Kochschneeflocke

Koch-Schneeflocken sind sogenannte Fraktale, die mit natürlichen Schneeflocken gemeinsame Merkmale haben. Symmetrie – hier um sechs mögliche Drehachsen – und sog. Selbstähnlichkeit trifft man an: Formen im Großen finden sich als Details bei Vergrößerung im Kleinen.mehr...

19.02.2020

19. Impuls: Körperwärme

In unseren Zellen werden ständig Strukturen (Proteine) gebildet. Dabei wird Wärme frei. Je mehr Wärme desto mehr bewegen sich diese Strukturen. Wird es zu warm, zerbrechen die Strukturen wieder und die Zellen sterben. Darum muss die Wärme raus aus den Zellen und aus dem Körper. Das geht aber nur wenn der Körper eine höhere Temperatur hat als seine Umgebung.mehr...

17.02.2020

18. Impuls: Dichteanomalie von Wasser

Schlittschuhlaufen auf zugefrorenen Seen ist nur möglich, weil festes Wassereis pro Volumen leichter ist als flüssiges Wasser und unter Druck flüssig wird. Wegen dieser Dichteanomalie schwimmt das Eis oben auf der Wasserfläche. Außerdem trägt der Druck unter den Kufen dazu bei, dass sich eine quasi-flüssige Wasserschicht bildet, wodurch die Schlittschuhe mühelos über das Eis gleiten.mehr...

15.02.2020

17. Impuls: umgedrehte Flasche

Hält man eine gefüllte Flasche umgedreht in ein Glas Wasser, so fließt nur so viel heraus, bis Innendruck und Außendruck gleich sind und die Wassermenge im stabilen Gleichgewicht halten, falls die Flasche nicht umfällt.mehr...

13.02.2020

16. Impuls: Thixotropie

Es gibt nicht-newtonsche Flüssigkeiten die sich umgekehrt zu Stärkewasser verhalten. So wird z.B. Ketchup erst durch viel Bewegung flüssig. Je stärker und länger man schüttelt, desto besser enthaken sich die vielfältigen, winzigen Bestandteile der Mischung und sie wird dünnflüssiger. Nach kurzem Warten wird sie wieder fester.mehr...

11.02.2020

15. Impuls: Rheopexie

Sogenannte nicht-newtonsche Flüssigkeiten ändern durch äußere Krafteinwirkung ihre Viskosität. Ein gutes Beispiel dafür ist Wasser mit viel Stärkemehl. Dabei wächst die Viskosität beim Umrühren und es kann passieren, dass der Löffel stecken bleibt.mehr...

09.02.2020

14. Impuls: Haftgleiteffekt

Kreide gleitet nicht gleichmäßig über die Tafeloberfläche, sondern bleibt immer wieder kurz daran haften. Sie ruckelt. So gerät die Kreide auf ganzer Länge in Schwingung und überträgt diese als Schallwelle an die Luft. Wir nehmen das als Quietschen wahr.mehr...

07.02.2020

13. Impuls: Dopplereffekt

Bewegt sich der Sender eines Tones relativ zum Empfänger, hört der Empfänger einen anderen Ton, als der Sender abgibt. Ein Beispiel dafür ist ein vorbeifahrender Krankenwagen. Der Ton scheint höher, wenn sich der Krankenwagen nähert und tiefer, wenn der Krankenwagen sich entfernt.mehr...

05.02.2020

12. Impuls: Raketenstart

Raketen starten immer nach Osten, um den Schwung der Erdrotation zu nutzen.mehr...

03.02.2020

11. Impuls: Polarisation

Der dreidimensionale Eindruck eines Films wird erzeugt, indem zwei verschiedene Bilder am rechten und linken Auge ankommen. Die beiden Bilder entsprechen den beiden Perspektiven, mit denen jedes Auge das Motiv jeweils sehen würde. Durch unterschiedliche Polarisation des Lichtes der beiden Bilder trennt die 3D-Brille diese Signale voneinander.mehr...

01.02.2020

10. Impuls: Football

Ein Football liegt besonders stabil in der Luft, wenn er um die Achse mit dem größten oder kleinsten Trägheitsmoment rotiert. Die lange Achse ist die mit dem kleinsten Trägheitsmoment.mehr...

30.01.2020

9. Impuls: Pascalscher Fassversuch

Blaise Pascal (1623 – 1662) behauptete, er könne mithilfe von Wein ein Fass zerstören. Dazu befestigte er ein langes Rohr oben am Fass und schüttete immer mehr hinein bis es schließlich platzte.mehr...

28.01.2020

8. Impuls: Magdeburger Halbkugeln

Mit einer vakuumierten Kugel aus zwei Teilen demonstrierte Otto von Guericke (1602-1686) in diesem Versuch, dass der Luftdruck stärker als Zugpferde ist.mehr...

26.01.2020

7. Impuls: Regenbogen

Trifft Sonnenlicht bei Regen auf Wassertropfen, so werden verschiedene Wellenlängen unterschiedlich gebrochen und damit das Licht in seine Farbbestandteile zerlegt. So entstehen Regenbögen.mehr...

24.01.2020

6. Impuls: Blitz und Donner

Innerhalb von Gewitterwolken trennen sich elektrische Ladungen, weil positiv geladene leichte Eiskristalle aufsteigen, schwere negativ geladene Wassertropfen hingegen nicht. Die entstehenden Spannungen werden durch Blitze ausgeglichen.mehr...

22.01.2020

5. Impuls: Wasserkreislauf

Wasser verdunstet und steigt auf. Auf dem Weg nach oben kühlt der Dunst ab und kondensiert zu Wolken, die sich bei Sättigung abregnen.mehr...

20.01.2020

4. Impuls: Farbe des Himmels

Aufgrund der farbabhängigen Streuung des Sonnenlichts durch Staub in der Atmosphäre ist der Himmel tagsüber blau und bei Dämmerung rot.mehr...

18.01.2020

3. Impuls: Gravitation

Zwei Körper mit Masse ziehen sich an. Dies hält nicht nur uns auf dem Erdboden, sondern auch unsere Atmosphäre und unser Sonnensystem zusammen.mehr...

16.01.2020

2. Impuls: Erdmagnetfeld

Durch Strömungen eisenhaltiger, heißer Flüssigkeiten im äußeren Erdkern entsteht unser Erdmagnetfeld. Es ermöglicht die Verwendung des Kompasses und schützt uns vor kosmischer Strahlung und dem Sonnenwind.mehr...

14.01.2020

1. Impuls: Magnus-Effekt

Der rotierende Ball beschleunigt die umströmende Luft auf der einen und bremst sie auf der anderen Seite. Da bei wachsender Strömungsgeschwindigkeit der Druck sinkt, erzeugt die Rotation des Balles somit einen Unterdruck und wird von seiner Flugbahn abgelenkt. Es kommt zur sogenannten Bananenflanke.mehr...