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.

Physik umgibt uns, sie durchdringt uns, sie hält die Galaxis  zusammen. Wir möchten die Faszination der Welt hinter den Dingen mit allen interessierten Menschen teilen. Dazu zeichnen wir kunstvolle Bilder zu physikalischen Phänomenen, die alle kennen aber bisher nur wenige verstehen. Die 175 Impulse veröffentlichen wir über Instagram und Facebook, um die junge,  interessierte Öffentlichkeit zu erreichen.

Vorschläge einreichen - neue Impulse geben

Die Redaktion der 175 Impulse ist offen und dankbar für Vorschläge insbesondere zu moderner Physik mit gesellschaftlicher Relevanz, die sich anhand einer Zeichnung veranschaulichen lässt. Nutzen Sie gerne das Formular, um Ideen einzureichen oder schreiben Sie an .

175 Impulse im Überblick

27.02.2021

147. Impuls: Eisbärenfell

Die Haut von Eisbären ist schwarz. Dadurch absorbieren sie viel Wärmestrahlung, um sich bei den kalten Temperaturen warm zu halten. Außerdem sind die äußeren Fellhaare transparent und hohl. Die Luft in diesen Haaren sorgt neben der dicken Fettschicht des Bären für eine zusätzliche Wärmedämmung.mehr...

23.02.2021

146. Impuls: Hagelkörner

In Gewitterwolken gibt es sehr starke Aufwinde. Diese treiben Wassertropfen in höhere Schichten der Wolke, wo Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt herrschen. Die Wassertropfen kristallisieren und fallen wieder in tiefere Schichten. Sind die Aufwinde stark genug, das kristallisierte Wasser wieder in höhere Schichten zu tragen, wächst das Hagelkorn weiter. Sobald das Hagelkorn zu schwer wird, fällt es auf den Erdboden. Auf dem Weg nach unten, beginnt das Hagelkorn zu tauen. Entsprechend entscheidet die Stärke der Aufwinde in einer Wolke, ob es regnet oder hagelt sowie über die Größe der Hagelkörner.mehr...

20.02.2021

145. Impuls: Computertomographie

Computertomographie (CT) erlaubt es, “Röntgenbilder in 3D” aufzunehmen. Der Computertomograph besteht aus einer Röntgenröhre, die um die zu untersuchende Körperstelle rotiert und aus verschiedenen Sichtwinkeln 2D-Röntgenaufnahmen macht. Ein Computer rekonstruiert aus den vielen 2D-Aufnahmen ein 3D-Bild der untersuchten Gewebestelle. Da viele Röntgenaufnahmen gemacht werden, erzeugt diese Methode jedoch auch eine hohe radioaktive Strahlenlast.mehr...

16.02.2021

144. Impuls: Bildschirmflimmern durch kosmische Hintergrundstrahlung

Die kosmische Hintergrundstrahlung ist ein Relikt aus der Jugendzeit des Universums. 380.000 Jahre nach dem Urknall konnte sich Licht zum ersten mal ungehindert ausbreiten. Dieses “erste Licht” des Universums können wir noch heute messen und daraus etwas über die Struktur und Geschichte des Universums lernen. Mehr noch: Ein Teil des Rauschens, das ein alter Röhren-Fernseher zeigt, wird durch die kosmische Hintergrundstrahlung verursacht.mehr...

13.02.2021

143. Impuls: FM is rauschärmer als AM

Signale wie z.B. Musik können per Radiowellen entweder im Amplitudenmodulations- (AM) oder im Frequenzmodulationsverfahren (FM) übertragen werden. AM erzeugt eine Radiowelle deren Amplitude zum Schalldruck proportional ist. Rauschen, eine zufällige und unvermeidbare Variation der Signalamplitude, und andere Störsignale erreichen den Empfänger daher ungehindert. FM hingegen übersetzt einen hohen Schalldruck in hohe und einen niedrigen Schalldruck in niedrige Frequenzen. Rauschen ändert die Frequenz nicht, und das Signal kommt klar beim Empfänger an. Heute benutzen die meisten Radios daher FM.mehr...

09.02.2021

142. Impuls: Lawinen

Wenn Schneemassen in Bewegung geraten, kommt ein Dominoeffekt in Gang, der als Schneelawine bekannt ist. Es werden u. a. Lockerschneelawinen und Schneebrettlawinen unterschieden. Bei einer Lockerschneelawine geht die Lawine von einem Punkte aus. Löst sich der Schnee auf einer ganzen Linie, spricht man von einer Schneebrettlawine. Die Entstehung von Lawinen hängt von den Eigenschaften der Schneedecke ab. Besonders gefährlich sind für Wintersportler die Schneebrettlawinen, da diese oft durch den Menschen selbst ausgelöst werden. Durch den Klimawandel wächst die Lawinengefahr an, da es vermehrt zu Regenfällen und höheren Temperaturen in den Bergen kommt. Dies führt zu sogenannten Nassschneelawinen.mehr...

06.02.2021

141. Impuls: Temperaturnullpunkt

Eine der bekanntesten physikalischen Größen ist die Temperatur. Weniger bekannt ist, dass es einen absoluten Temperaturnullpunkt gibt, der sich nicht unterschreiten lässt. Er liegt bei ca. -273.15 °C. Die Temperatur hängt eng mit der mikroskopischen Bewegung der Teilchen zusammen. Je langsamer die durchschnittliche Geschwindigkeit der Teilchen, desto kälter ist der Körper definitionsgemäß. Beim absoluten Temperaturnullpunkt ist die minimale Teilchengeschwindigkeit erreicht. Mithilfe von modernen Kühltechniken mit flüssigem Helium lassen sich Proben im Labor auf wenige Grad über dem Temperaturnullpunkt herunterkühlen. Die Tatsache, dass es einen absoluten Nullpunkt gibt, hat dazu geführt, dass in der Physik häufig in einer anderen Einheit gemessen wird, deren Skala an diesem Nullpunkt beginnt, nämlich in Kelvin.mehr...

03.02.2021

140. Impuls: Heißes Wasser in kalter Luft

Kochend heißes Wasser, das man in winterlich kalte Luft wirft, gefriert sehr schnell. Einmal in die Luft geworfen, hat das heiße Wasser eine große Oberfläche, an der es wegen seiner hohen Temperatur sofort verdampft. Die hohe Dichte der kalten Umgebungsluft sorgt nun dafür, dass der Dampf einen Nebel aus winzigsten Tröpfchen formt, die viel Wärme abgeben. Bei -20°C oder kälter, kristallisieren diese Tröpfchen dann an Staub oder Mineralien aus dem Wasser. Dieser Graupel kann nun zu Boden rieseln. Alles in Sekundenbruchteilen. Kaltes Wasser hingegen fällt als Flüssigkeit zu Boden.mehr...

30.01.2021

139. Impuls: Dampfmaschine

Eine Dampfmaschine nutzt aus, dass bei der Kondensation von Wasserdampf in einem Kolben ein Unterdruck entsteht. Dieser bewirkt eine Kraft auf den Kolben, welche zur Verrichtung von Arbeit genutzt werden kann. Dieses Prinzip war bereits vor James Watt bekannt. Watt verlagerte den Kondensationsprozess nun in einen separaten Raum (Kondensator), von dem aus der Unterdruck abwechselnd an beide Seiten des Kolbens weitergeleitet werden kann. Dies ermöglichte deutlich effizientere Dampfmaschinen und führte zu einem Durchbruch in industriellen Anwendungen.mehr...

27.01.2021

138. Impuls: Glühbirne

Glühbirnen stellten bis zur Einführung von Leuchtstofflampen und LEDs die wichtigste Form elektrischer Lichtquellen dar. In der Glühbirne befindet sich ein Draht, welcher sich durch den Stromfluss erwärmt und dadurch Licht abstrahlt. Diese Wärmestrahlung ist unabhängig vom Material des Drahtes. Üblicherweise wird aufgrund des hohen Schmelzpunktes dafür Wolfram verwendet. Die hell gelblich-weiße Farbe des Licht einer Glühbirne entsteht als Mischung aller sichtbarer Licht-Farben, die von geladenen Teilchen im Glühdraht (Metallionen und Elektronen) durch ihre chaotischen Bewegungen (Wärme) erzeugt und abgestrahlt werden.mehr...

23.01.2021

137. Impuls: Röntgenstrahlerzeugung

Röntgenstrahlen werden in sogenannten Röntgenröhren erzeugt. Diese bestehen aus einer Kathode, aus der mithilfe einer Spannung Elektronen gelöst werden, und einer Anode. Zwischen der Anode und der Kathode liegt eine weitere sehr viel größere Spannung an, die die freien Elektronen beschleunigt. Beim Auftreffen auf die Anode werden die Elektronen abgebremst und es entsteht Röntgenstrahlung (X-Strahlung).mehr...

17.01.2021

136. Impuls: Schlittschuhlaufen

Wie funktioniert Schlittschuhlaufen? Früher dachte man, dass der Druck der Kufen zu einem lokalen Aufschmelzen des Eises führt. Somit würde der Läufer auf diesem dünnen Flüssigkeitsfilm über das Eis rutschen. Wäre der Druck allein dafür verantwortlich, so würde ein Schlittschuhläufer ohne sich zu bewegen im Eis versinken. Dies ist offensichtlich nicht der Fall. Somit ist der entscheidende Grund die Reibung der Kufen auf dem Eis, die diesen Flüssigkeitsfilm entstehen lassen.mehr...

14.01.2021

135. Impuls: Wachstum der DPG

In 175 Jahren von 6 auf 60.000. Wenn die Begeisterung als unerschöpflicher Nährboden dient und die Reichweite einer Gemeinschaft in die Gesellschaft hinein zu ihrer Mitgliederzahl proportional ist, wächst diese Gemeinschaft exponentiell, so wie es die DPG im Laufe der letzten 175 Jahre tat. Herzlichen Glückwunsch zum 176. Geburtstag und vielen Dank an die Geschäftsstelle und die 175 Inspirierenden für die Bilder, die für die Collage verwendet wurden.mehr...

10.01.2021

134. Impuls: Eis und Salz

Ein Experiment für zuhause: Salziges Wasser gefriert erst bei tieferen Temperaturen als 0°C. Die konkrete Temperatur hängt von der Salzkonzentration ab. Grund dafür ist, dass das Salz die Kristallisation des Wassers verhindert. Das Salz dissoziiert beim Lösungsvorgang. Somit befinden sich im Salzwasser gelöste Ionen. Die stark polarisierten Wassermoleküle werden stärker zu diesen Ionen gezogen (bzw. je nach Ladung von ihnen weggeschoben) als sie untereinander wechselwirken. Somit wird die Kristallisation der Wassermoleküle unterdrückt.mehr...

06.01.2021

133. Impuls: Handwärmer als unterkühlte Flüssigkeit

Ein Handwärmer besteht aus einer unterkühlten Flüssigkeit und einem Metallplättchen. Unterkühlte Flüssigkeit bedeutet, dass die Flüssigkeit kühler ist als der Schmelzpunkt, aber sich trotzdem in flüssigem Aggregatszustand befindet, da es keinen Kristallisationskeim im Handwärmer gibt. Das Knicken des Plättchens erzeugt einen Kristallisationskeim, von dem aus die gesamte Lösung kristallisiert. Dabei wird Wärme frei, da der flüssige Aggregatszustand mehr Wärme speichern kann als der feste.mehr...

03.01.2021

132. Impuls: Foucaultsches Pendel

Hängt man ein möglichst langes Pendel auf und beobachtet seine Bahn, so erkennt man, dass sich die Schwingungsebene des Pendels langsam dreht. Diesen Effekt beobachtete der französische Physiker Léon Foucault, weshalb ihm zu Ehren das Foucaultsche Pendel seinen Namen bekam. Grund für diesen Effekt ist die Rotation der Erde. Der Effekt ist umso stärker, je näher man den Polen ist. Mithilfe dieses Experiments konnte erstmals die Erdrotation ohne die Beobachtung des Himmels nachgewiesen werden.mehr...

31.12.2020

131. Impuls: Warum ist Feuerwerk bunt?

Eine Rakete besteht aus einem Treibsegment und einer Hülse. Darin befindet sich eine Papierrolle, der Effekt, in die Kügelchen von Schwarzpulver (eine Mischung aus Salpeter, Holzkohle und Schwefel) eingewickelt sind. Die Kügelchen sind mit verschiedenen Salzen beschichtet, die Metallionen enthalten. Wegen der extremen Temperaturen bei der Explosion werden diese Ionen in hohe Energiezustände angeregt und strahlen daraufhin in ihren schönen, charakteristischen Spektren Licht ab. Bei roten Effekten nutzt man Strontiumsalze, bei gelben sind es meist Natriumgemische, bei blauen Effekten sind Substanzen mit Kupfer im Einsatz und bei grünen Bariumnitrat.mehr...

26.12.2020

130. Impuls: Nussknacker

Weshalb kann man mit einem Nussknacker selbst harte Nussschalen einfach knacken? Das bewegliche Holzstück stellt physikalisch einen Hebel dar. Drückt man am Kraftarm mit einer gewissen Kraft auf den Nussknacker, so entsteht durch die Hebelwirkung am Lastarm eine wesentlich größere Last-Kraft. Je länger der Kraftarm ist, desto größer ist der Verstärkungsfaktor und damit die zum Knacken verfügbare Last-Kraft.mehr...

23.12.2020

129. Impuls: Weihnachtspyramide

Die entzündeten Teelichter erwärmen die Luft in der Umgebung der Flamme. Warme Luft besitzt eine geringere Dichte und steigt somit auf. Die aufsteigende Luft trifft auf die Rotorblätter der Weihnachtspyramide und überträgt dabei seinen Impuls. Durch die Neigung der Blätter dreht sich die Weihnachtspyramide in die Richtung, in die die Blätter verkippt sind.mehr...

20.12.2020

128. Impuls: Teetasseneffekt

Man gieße sich eine Tasse Tee auf, die Blätter schweben lose im heißen Wasser. Rührt man jetzt den Tee um, führt das zunächst zu einer Rotationsbewegung der Flüssigkeit und einer Wölbung der Oberfläche. Der Reibungswiderstand des Wassers an der Tasse, die Gravitationskraft und die Oberflächenspannung sorgen nun dafür, dass die Blätter in einem Kreislauf mittig nach oben und am Rand herunter steigen, bevor sie sich wieder in die Mitte bewegen. Da sich die Strömung des Tees schließlich abschwächt, bleiben die Blätter auf der Bodenmitte liegen.mehr...

16.12.2020

127. Impuls: Wasserkocher

Das anfängliche Rauschen nach dem Einschalten des Wasserkochers entsteht aus winzigen Wasserdampfbläschen. Diese bilden sich unten am Boden des Kochers, worunter die Heizwendel liegt, welche sich schnell erwärmt. Die Wärme bildet sich dort viel schneller aus als sie sich im Wasser verteilen kann. Die Schallwellen, welche wir als Rauschen wahrnehmen, entstehen einerseits beim abrupten Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand der Bläschen und andererseits beim Implodieren der Bläschen, wenn sie in kältere Wasserebenen aufsteigen.mehr...

13.12.2020

126. Impuls: Meteorid, Meteor oder Meteorit?

Meteoride (oft auch Meteoroide genannt) zählen wie Asteroiden und Kometen zu den Kleinkörpern unseres Sonnensystems. Sie sind größer als interplanetarer Staub und kleiner als Asteroiden. Ein Meteorid, der in die Erdatmosphäre eintritt, heißt Meteor. Diesen können wir z. B. als Sternschnuppe beobachten. Nicht vollständig verglühte Meteore oder Asteroiden erreichen die Erdoberfläche und werden dann als Meteorit bezeichnet.mehr...

10.12.2020

125. Impuls: Zum Nobelpreis für Physik 2020

Dieses Jahr ging der Nobelpreis für Physik zur einen Hälfte an Roger Penrose und zur anderen Hälfte an Reinhard Genzel und Andrea Ghez. Roger Penrose entwickelte neue mathematische Methoden, um schwarze Löcher zu beschreiben. Er zeigte dabei u. a., dass schwarze Löcher z. B. beim Zusammenbruch eines besonders massereichen Sterns entstehen können. Reinhard Genzel am La-Silla-Observatorium und Very Large Telescope und Andrea Ghez am Keck-Observatorium erforschten unabhängig voneinander mithilfe experimenteller Methoden das schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße in der Region Sagittarius A* (SGR A*). Die mithilfe von Infrarot- und Radioteleskopen beobachteten Rosettenbahnen der Sterne im Zentrum unserer Galaxis sind physikalisch nur erklärbar, wenn sich in ihrem Zentrum ein schwarzes Loch befindet. Somit stellen die Beobachtungen einen experimenteller Nachweis eines solchen schwarzen Loches dar.mehr...

05.12.2020

124. Impuls: Erdbeben

Die Erdoberfläche ist zerteilt in tektonische Platten, die auf dem flüssigen Erdinneren schwimmen. Erdbeben entstehen bei ruckartigen Relativbewegungen dieser Platten, wenn sie aneinander reiben, sich verhaken und schließlich die entstehende mechanische Spannung abrupt entlädt. Man spricht von einer Konvergenz (Divergenz), wenn sich kontinentale Platten aufeinander zu (voneinander weg) bewegen.mehr...

02.12.2020

123. Impuls: Gleitendes Gletschereis

Am Boden von manchen langsam gleitenden Gletschern wandelt sich das Eis an einigen Stellen in Wasser um. Mögliche Ursache ist z.B. die Verflüssigung bei hohem Druck, eine Besonderheit von Wassereis. Es entstehen mit Wasser gefüllte Hohlräume, die als Schmiermittel wirken und so das Gleiten des Gletschers beschleunigen. Unter Einbeziehung dieses Effekts können Bewegungsgeschwindigkeiten von Gletschern in der Arktis präziser vorhergesagt werden.mehr...

29.11.2020

122. Impuls: Farben einer Kerzenflamme

Die Farben in einer Kerzenflamme hängen von der Temperatur und den verbrennenden Substanzen ab. An der Unterseite macht Wachsdampf die Flamme dunkler und chemische Reaktionen produzieren angeregte Moleküle, die bläuliches Licht abgeben. Im oberen Teil der Flamme bringen Temperaturen von über 1200 °C Rußpartikel (Kohlenstoff) zum Glühen, deren kontinuierliches Lichtspektrum gelblich erscheint, ähnlich dem einer Glühlampe.mehr...

25.11.2020

121. Impuls: Mondfinsternis

Bei einer Mondfinsternis tritt der Mond in den Kernschatten der Erde, sodass sich die Erde zwischen Sonne und Mond befindet. Trotzdem ist auch bei einer totalen Mondfinsternis der Mond nicht komplett dunkel, da ein Teil des Sonnenlichtes in der Erdatmosphäre gebrochen wird und auf den Mond fällt. Er erscheint dunkelrot. Tritt der Mond nur in den Halbschatten der Erde ein, so spricht man von einer Halbschattenmondfinsternis. Die nächste Halbschattenmondfinsternis ist am Vormittag des 30. Novembers.mehr...

22.11.2020

120. Impuls: Polarlichter

Hoch im Norden lässt sich ein besonderes Schauspiel am Himmel beobachten: Polarlichter. Sie entstehen, wenn geladene Teilchen aus dem Sonnenwind Energie auf Moleküle in der Erdatmosphäre übertragen. Diese Energie wird als Licht abgestrahlt: Rotes und grünes Licht stammt von Sauerstoff, blaues und violettes von Stickstoff. Da die geladenen Teilchen dem Erdmagnetfeld folgen, entstehen Polarlichter nahe der Pole.mehr...

18.11.2020

119. Impuls: Kavitation

An Schiffsschrauben, Turbinenblättern und Kanten in Wasserrohrleitungen tritt eine besondere Form von Erosion auf, fast als ob das Wasser das Material abnagt. Kavitation! In Bereichen hoher Strömungsgeschwindigkeiten, und damit sehr niedrigen Drucks, entstehen spontan Wasserdampfblasen, die in höherem Druck sofort implodieren. Dabei entsteht eine winzige, pfeilartige Schockwelle im Wasser, die Materialien oberflächlich absprengen kann.mehr...

15.11.2020

118. Impuls: Herbststurm

Im Herbst kühlt sich die Luft im Norden aufgrund der sinkenden Sonneneinstrahlung ab, sodass ein hoher Temperaturunterschied zum Süden vorliegt. So verstärkt sich die nach Süden wandernde Polarfront, welche die kalten polaren Luftmassen von den gemäßigt warmen Luftmassen trennt. Diese Temperaturunterschiede führen zu starken Luftbewegungen, die wir als Herbststürme wahrnehmen. Der entstehende Wind von Süd nach Nord wird von der Erddrehung nach Osten abgelenkt.mehr...

11.11.2020

117. Impuls: Kerze in Laterne

Flammen in einer bewegten Laterne driften nicht wie erwartet nach "hinten" (gegen Beschleunigungsrichtung) sondern nach "vorne" (in Beschleunigungsrichtung) ab. Grund ist, dass kaltes Gas eine höhere Dichte hat als warmes. Entsprechend bewegt sich die warme Luft um die Flamme in Beschleunigungsrichtung mit, wobei die kalte Luft aufgrund ihrer Trägheit zurückbleibt.mehr...

08.11.2020

116. Impuls: Propellersamen und Schirmflieger

Durch die Form der Ahornsamen rotieren diese, um ihre Fallzeit zu verlängern. Die Rotation erzeugt einen Luftwirbel über der oberen Kante des Flügels. Dadurch sinkt der Luftdruck über dem Samen und er erhält einen Auftrieb. Somit erreicht der Samen bei passendem Wind eine größere Entfernung zum Mutterbaum. Samen vom Löwenzahn dagegen bezeichnet man als Schirmflieger. Die hohe Dichte der Härchen senkt die Strömungsgeschwindigkeit der Luft. Somit fallen diese Samen als hätten sie einen Fallschirm und erreichen damit weite Strecken.mehr...

02.11.2020

115. Impuls: Schwerkraft auf dem Mond

Mit der gleichen Sprungkraft kannst du auf dem Mond sechs mal so hoch springen wie auf der Erde. Der Mond ist zwar ungefähr 81 mal leichter als die Erde, deshalb ist seine Anziehungskraft bei gleichem Abstand 81 mal schwächer. Allerdings misst der Mond auch nur etwa ein Viertel des Erddurchmessers, das heißt der Abstand zwischen Oberfläche und Mittelpunkt ist beim Mond geringer, was beim Gravitationsgesetz ins Gewicht fällt.mehr...

31.10.2020

114. Impuls: Besenschwerpunkt

Um den Schwerpunkt eines Besens zu finden, braucht man den Stiel nur auf zwei Finger zu legen und die Finger vorsichtig zusammenzuschieben. Nah am Schwerpunkt lastet mehr Gewicht auf dem Finger, weshalb er stärker am Besenstiel haftet. Es rutscht also immer der Finger weiter Richtung Schwerpunkt, der gerade weiter davon entfernt ist.mehr...

28.10.2020

113. Impuls: Leuchtende Pilze

Einige Pilze, aber auch andere Lebewesen wie beispielsweise Algen und Glühwürmchen, leuchten. Dieses Phänomen wird Biolumineszenz genannt. Enzyme spalten bestimmte energiereiche Moleküle. Dabei gehen diese auf einen energieärmeren Zustand über. Die Energiedifferenz wird in Form von Licht abgegeben.mehr...

25.10.2020

112. Impuls: Kirchturmglocken im Ohr

In Festkörpern wie z.B. Löffel oder Geschenkbändern breiten sich Schallwellen sehr viel schneller aus als in der Luft. Wickelt ein Geschenkband, wie im Bild gezeigt, auf der einen Seite um einen Löffel und auf der anderen Seite um euren Finger. Haltet den Finger an euer Ohr und schlagt den Löffel an, so hört ihr den Ton des Löffels viel lauter, was an der besseren Leitung der Schallwellen liegt.mehr...

21.10.2020

111. Impuls: Gesetz von Hagen-Poiseuille

Fließt eine Flüssigkeit wie z. B. Blut oder Wasser permanent und ohne Turbulenzen durch ein zylindrisches Rohr, dann beschreibt das Gesetz von Hagen-Poiseuille die Wassermenge, welche pro Zeiteinheit durch das Rohr fließt. Bei doppeltem Radius des Rohres ist der Durchfluss sechzehn mal so groß! Das muss bei der Konstruktion von Rohren berücksichtigt werden und lässt sich auch im menschlichen Körper bei Verengung von Blutgefäßen beobachten. Die starke Abhängigkeit des Durchflusses vom Radius kommt daher, dass die Flüssigkeit nahe den unbewegten Rohrwänden von Reibung gebremst wird, während die Flüssigkeit in der Mitte des Rohres nur wenig Reibung erfährt.mehr...

18.10.2020

110. Impuls: Brown'sche Bewegung

Auf molekularer Ebene bewirkt die Temperatur eine chaotische Bewegung von Teilchen: Die sogenannte Brownsche Bewegung. Je höher die Temperatur ist, desto stärker tritt diese Bewegung auf. Durch Stöße der Wassermoleküle mit größeren Teilchen wird für uns diese Bewegung wahrnehmbar. Im Mittel bewegen sich dadurch Gas- und Flüssigkeitsteilchen von ihrem Platz.mehr...

13.10.2020

109. Impuls: Quarzuhr

Quarzkristalle haben eine nahezu konstante Schwingungsfrequenz und sind ideal für den Bau von elektrischen Uhren geeignet. Eine Wechselspannung verformt die Elementarzelle des Quarzkristalls und regt ihn somit zu gleichmäßigen Schwingungen an. Zudem erzeugt ein schwingender Quarzkristall durch den so genannten Piezo-Effekt elektrische Spannungen, die ausgelesen und verstärkt werden können. Die Steuerelektronik zählt die Schwingungen des Kristalls und gibt nach einer festgelegten Anzahl der Quarzuhr das Signal den Sekundenzeiger einen Schritt vor zu bewegen. Die übliche Abweichung liegt im Bereich von einigen Sekunden pro Jahr.mehr...

10.10.2020

108. Impuls: Kühlschrank

Warum ist es im Kühlschrank eigentlich kühl? Im Kühlschrank gibt es ein Rohrsystem, indem sich eine Kühlflüssigkeit befindet. Innerhalb des Kühlschranks verdampft diese und entzieht dem Innenraum dadurch Wärme. Ein Kompressors (unten im Bild) erhöht den Druck des Kühlmittels, wenn dieses den Kühlschrank verlässt. Dadurch verflüssigt sich das Kühlmittel und gibt dabei Wärme an die Außenluft ab. Über ein Drosselventil sinkt der Druck beim Zurückfließen ins Innere des Kühlschranks auf Normaldruck ab. Somit beginnt der Prozess von vorne.mehr...

06.10.2020

107. Impuls: Röntgenröhre

Beim Durchleuchten von organischem Gewebe mit Röntgenstrahlung absorbieren verschiedene Gewebetypen die Strahlung unterschiedlich stark. Knochengewebe absorbiert die Strahlung am stärksten, sodass der dahinter liegende Film kaum belichtet wird. Bei der Entwicklung des Films schwärzen sich nur belichtete Stellen. An den unbelichteten Stellen hinter den Knochen entstehen hingegen weiße "Schatten".mehr...

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...