Homopolarer Motor mit Magnetpuzzle

Natalie — Sun, 29 Apr 2012 10:15:59 +0000

So einfach lässt sich ein Motor basteln, ein so genannter homopolarer Motor um genau zu sein. Er war erste Motor, der überhaupt jemals gebaut wurde, und zwar von Michael Faraday (1791-1867).
In der in dem Video gezeigten Version erzeugt man über die Magnete und den Draht einen Kurzschluss in der Batterie, so dass hohe Ströme fließen. Die Elektronen im Draht sind dabei dem starken Magnetfeld ausgesetzt und werden – da Elektronen bekanntlich geladen sind – von diesem abgelenkt. Die Kraft, die wirkt, nennt man Lorentzkraft. Da es keine Kraft ohne Gegenkraft gibt, beginnt der Draht zu rotieren. Ein Bausatz für einen homopolaren Motor gibt es hier.

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Magnetknetmonster verschlingt Magnet

Natalie — Thu, 26 Apr 2012 07:25:15 +0000

So kann es gehen, wenn man als Magnet einem Stück magnetischer Knete zu nahe kommt. Magnetische Knete trägt mitunter auch den Beinamen Intelligente Knete, da sie in der Nähe von Magneten oder Metallen ein Eigenleben zu führen scheint. Platziert man Magnetische Knete etwa auf dem Schreibtisch neben einen metallischen oder gar magnetischen Gegenstand, so lässt sich dieses Phänomen schön beobachten. Langsam aber unausweichlich erfolgt die Annäherung.

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Chaos Jetzt!

Natalie — Wed, 25 Apr 2012 09:58:37 +0000

Ein Doppelpendel ist das einfachste Beispiel für ein chaotisches Pendel und daher immer wieder ein beliebtes Objekt, um daran chaotische Abläufe zu demonstrieren. Im Gegensatz zu einem einfachen Pendel kann man die Bewegungen bei einem Doppelpendel nicht vorhersagen, denn die kleinsten Änderungen in den Ausgangsbedingungen können zu völlig anderen Bewegungsabläufen führen. Andere Beispiele für chaotische Pendel sind magnetische Pendel, die den Vorteil haben, dass man sie sich auf den Schreibtisch stellen kann. Im Video zu sehen ist eine kunstvolle Computersimulation der Bewegung eines Doppelpendels.

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Schlangenbeschwörung

Natalie — Tue, 28 Feb 2012 13:11:14 +0000

Im Video wird die Funktionsweise eines Phenakistiskops gezeigt. Bei diesem alten optischen Gerät montiert man eine drehtbare Scheibe auf einem Halter. Auf der Scheibe befindet sich kreisförmig angeordnet eine Abfolge von Bildern im Wechsel mit Schlitzen. Dreht man die Scheibe und schaut von hinten durch einen Schlitz auf einen Spiegel so scheint es, als würden sich die Bilder bewegen.

Den fließenden Übergang zwischen den Bildern verdanken wir der Tatsache, dass der helle Lichtreiz auf der Netzhaut des Auges nachwirkt, wenn wir in der Dunkelphase von hinten auf die Pappe zwischen den Schlitzen gucken. Das Auge sieht zwar jedesmal, wenn ein Schlitz das Blickfeld passiert, ein neues Bild. Das Gehirn interpretiert dies aber als die Bewegung ein und derselben Abbildung. Man nennt dies den stroboskopischen Effekt.

Das hier gezeigte Video ist ein Trickaufnahme. Da man normalerweise von hinten durch die Schlitze auf einen Spiegel schaut, erscheint das Bild in Wirklichkeit nicht ganz so deutlich, aber beeindrucken ist es trotzdem. Erstmals wurde das Phenakistiskop 1832 vom Belgier Joseph Plateau gebaut und es stellt ein Vorläufer des modernen Kinos dar. Bestellen kann man es bei uns im Shop.

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Eine herzliche Plasma-Demonstration mit Hochfrequenz

Natalie — Tue, 14 Feb 2012 00:24:12 +0000

Plasma ist etwas Wunderschönes und entsteht, indem man einem Gas so viel Energie zuführt, dass eine kritische Anzahl von Elektronen die Atomhüllen verlässt. Das Ergebnis sind positiv geladene Ionen umgeben von freien Elektronen. Das Leuchten entsteht, wenn die freien Elektronen wieder von den Ionen eingefangen werden und dabei die zuvor aufgenommene Energie in Form von Licht abgeben. Je nachdem um welches Gas es sich handelt, variiert die Farbe. Es gibt verschiedene Wege Gas soviel Energie zuzuführen, dass es ionisiert. Aus praktischen Gründen verwendet man üblicherweise eine hochfrequente Wechselspannung wie auch in dem hier gezeigten Video. Zu sehen ist eine so genannte Jakobsleiter in Herzform – passend zum Valentinstag-, mit deren Hilfe Lichtbögen erzeugt werden. Die erwärmte Luft steigt nach oben bis die Lichtbögen schließlich abreißen. Dieser Versuch ist NICHT als Heimversuch geeignet – wirklich!

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Die perfekte optische Illusion zum Valentinstag: Eine Karte mit klopfendem Herzen

Natalie — Mon, 06 Feb 2012 08:55:27 +0000

Kennen Sie den Moiré-Effekt? Er entsteht, wenn sehr feine Raster übereinander liegen und diese sich entweder gegeneinander verschieben oder eine leicht unterschiedliche Teilung aufweisen. Für den Betrachter werden neue Muster sichtbar, die in keinem der ursprünglichen Raster vorhanden sind. Diese Muster verändern sich, betrachtet man die Raster aus unterschiedlichen Blickwinkeln.
So war der französische Begriff Moiré ursprünglich die Bezeichnung für spezielle Stoffe, bei denen zwei Lagen von Gewebe aufeinander gepresst werden und dadurch ein feines Wellenmuster aufweisen. Erleben kann man das Phänomen auch bei unseren Moiré-Karten. Wenn Sie beispielsweise die Herz-Karte öffnen oder schließen, klopft das Herz wie auf dem folgenden Bild.
Die Technologie hinter diesem Effekt heißt “Scanimation” und wurde von dem amerikanischen Filmemacher, Künstler und Erfinder Rufus Butler Seder entwickelt. Um den Effekt zu erzeugen, kommen Linienraster und ein wenig Chemie zum Einsatz. So entsteht eine optische Illusion, bei der wir eine Bewegung wahrnehmen, wo gar keine ist.

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Teufelstränen – Physikalische Kuriosität aus Glas

Natalie — Sun, 29 Jan 2012 09:27:31 +0000

Teufelstränen haben die Form einer Kaulquappe oder eines langezogenen Tropfens, auf dessen runden Teil man mit einem Hammer schlagen kann, ohne ihm damit etwas anzuhaben, der aber zu Glasstaub zerfällt, wenn man nur ein winziges Stück seines Schwanzes abbricht. Zerfallen ist dabei harmlos ausgedrückt. Tatsächlich implodiert das Glas, wobei die Glassplitter durch die entstehenden Druckwellen meterweit fliegen können.

Teufelstränen werden hergestellt, indem man Glas erhitzt bis es flüssig wird und in einzelnen Tropfen in ein Gefäß mit Wasser fallen lässt. Das Glas erstarrt an der Oberfläche, während das Innere zunächst flüssig bleibt. Langsam kühlt das Innere dann ebenfalls aus. Dabei geschieht das Folgende: Während das Glas außen schon fest ist – zieht es sich im Inneren beim Abkühlen zusammen. Dadurch entstehen in den Teufelstränen große mechanische Spannungen, die sich entladen, wenn die Oberfläche der Glastränen auch nur den kleinsten Kratzer bekommt oder man eben ihren Schwanz abbricht. Schlägt man jedoch mit einem Hammer auf die Teufelstränen, so erweisen sie sich als erstaunlich haltbar. Das liegt daran, dass Glas stabiler ist gegen Druckspannung als gegen Zugspannung.

Teufelstränen sind auch bekannt unter dem Namen Bologneser Tränen oder Prince Rupert’s Drops. Ganz ähnlich wie Glastränen verhalten sich übrigens Bologneser Flaschen. Dabei handelt es sich um dickwandige, kugelförmige Flaschen, mit denen man einen Nagel in die Wand schlagen kann, die aber zerspringen, wenn man in diese zum Beispiel einen Nagel fallen lässt.

Ein Beitrag vom Museum of Glas.

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Zweidimensionale differenzierbare Mannigfaltigkeit aus Übersee: Neue Kleinsche Flaschen eingetroffen

Natalie — Tue, 24 Jan 2012 08:15:36 +0000

Der Begriff Kleinsche Flasche (s. Video) steht für ein geometrisches Objekt, das Mathematiker liebevoll als nicht-orientierbare zweidimensionale differenzierbare Mannigfaltigkeit bezeichnen. Zu Deutsch bedeutet dies, dass es im Falle einer Kleinschen Flasche das Innere zugleich das Äußere ist oder anders gesagt: Man kann vom vermeintlich Inneren auf die Außenseite wechseln, ohne dabei über eine Kante zu gehen wie etwa bei einem Trinkbecher. Deshalb ist es nicht möglich, Inneres und Äußeres zu unterscheiden. Und dieses Phänomen ist nicht nur für Topologen interessant, sondern an sich ein faszinierendes Phänomen.

Aus diesem Grund haben auch wir wieder eine Ladung dieser zweidimensionalen differenzierbaren Mannigfaltigkeit in den USA geordert und nun auch erhalten als mittlere und große Flasche, als kleine Flasche, als Becher und als Weinkaraffe.

Benannt ist die Kleinsche Flasche übrigens nach dem deutschen Mathematiker Felix Klein, der diese topologische Form 1882 erstmals untersuchte. Eine vergleichbare Form ist das Möbiusband, das man erhält, wenn man einen Papierstreifen einmal verdreht und dann zusammklebt. Auch hier ist es dann möglich von Innen nach Außen zu wechseln ohne über eine Kante zu gehen. Das Möbiusband ist nach dem Astronom und Mathematiker August Ferdinand Möbius (1790 bis 1868) benannt, der es im Jahr 1858 erstmals beschrieb.

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Gömböc: Kunstobjekt, Rekordhalter und mathematisches Unikum

Natalie — Tue, 10 Jan 2012 09:50:27 +0000

Erdacht 1995, erschaffen im Jahr 2006. Seine Eltern: Mathematiker, Ingenieur, Architekt. Ungarischer Abstammung. Etwas breit in der Hüfte und spitz zulaufend oben. Trägt den wenig schmeichelhaften Namen Gömböc, was auf Ungarisch soviel bedeutet wie Dickerchen. Dennoch ist Gömböc weltbekannt und Kunstobjekt, Rekordhalter sowie mathematisches Unikum in einem. Zudem besitzt er die äußerst vorteilhafte Eigenschaft, dass ihn so schnell nichts umhaut.

Der Grund: Dieser Körper kann sich wie ein Stehaufmännchen ganz allein aufzurichten. Im Gegensatz zum Stehaufmännchen jedoch, bei dem der Schwerpunkt künstlich verschoben ist, besitzt der Gömböc eine gleichmäßige Dichte. Allein die Form des Gömböc sorgt dafür, dass für ihn nur eine einzige stabile und eine einzige labile Gleichgewichtslage existiert. Im Fachjarogon nennt sich dies mono-monostatisch. Mathematiker hielten die Existenz eines sich selbst aufrichtenden Körpers mit homogener Massenverteilung lange Zeit sogar für unmöglich. Hinzu kommt: Die Geometrie des Gömböc erfordert eine enorme Präzision in der Herstellung. Ein funktionierender Gömböc mit 10 cm Durchmesser weist eine Oberflächentoleranz von weit unter 0,1 mm auf. Diese stellt eine hohe Herausforderung selbst an modernste Präzisionstechnik dar. Den Gömböc gibt es jetzt auch in unserem Shop.

Die Entdeckung des Gömböc ist ebenso ungewöhnlich wie der Körper selbst. Als Form mathematisch vorausgesagt wurde sie durch zähes Ausprobieren nach über 10 Jahre tatsächlich gefunden, und zwar mittels Feldversuchen an Schildkröten. Manche Schildkrötenarten drehen sich von alleine wieder auf die Füße, wenn sie durch ein Missgeschick einmal auf dem Rücken gelandet sind. Diese Form nachzubauen ist den ungarischen Wissenschaftlern Gábor Domokos and Péter Várkonyi 2006 schließlich gelungen.

Kein Wunder also, dass der Gömböc einen Eintrag im Guinness Buch der Rekorde hält und Gegenstand zahlreicher Artikel in der Fach- und Publikumspresse war und ist. Einer davon erschien 9. Dezember 2007 in der New York Times und beschäftigte sich mit den 70 interessantesten Ideen des Jahres 2007. Eine dieser Ideen war der Gömböc.

Das Video wurde in einem Museum in Budapest gemacht. Im wahren Leben bewegt der Gömböc sich übrigens nicht so lang wie die Gömböcs in dem Video.

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Gummibärchen-Hölle

Natalie — Fri, 30 Dec 2011 18:08:11 +0000

So kann es auch für ein harmloses Gummibärchen böse enden, wenn es einen schlechten Umgang pflegt – hier mit geschmolzenem Kaliumchlorat. Bei der Reaktion entsteht Chlorsäure und Sauerstoff und dann geht es so richtig rund. Eine sehr ausführliche Versuchsbeschreibung ist hier zu finden (Download als PDF).
Unnötig zu erwähnen, dass man diesen Versuch keinesfalls zuhause machen sollte.

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