Inhaltsverzeichnis

Vorwort

Zur Handhabung des Werkes

1 Mechanik fester Körper

1.1 Die schwachen Tauzieher

1.2 Ein Flaschenzug mit Besenstielen

1.3 Elastische und plastische

Verformung eines Drahtes

1.4 Wo reißt der Faden?

1.5 Der geteilte Apfel

1.6 Die stabilen Papierschlaufen

1.7 Das attraktive Glas

1.8 Stoßende Münzen

1.9 Der standhafte Nagel

1.10 Hupfbälle

1.11 Weinflaschen ohne

Korkenzieher öffnen

1.12 Die Kartoffelschleuder

1.13 "actio =reactio"

mit Magnet und Eisenstück

1.14 Die Luftballonrakete

1.1S Die Luftrakete

Kraft, Kräfteparallelogramm *Flaschenzug, Kraft, Arbeit, *Goldelle Regel der Mechanik

DeJ1Il1l1lg, Hooke'sches Gesetz, **Elastizitii tSl1lodll1

Kraft, Träg/leit, Beschleunigung, **Grundgesetz der Mechanik

Kraft, Beschleunigung, **Grundgesetz der Mechanik,Reibung

Kraft, Beschleunigung, ***Trägheitsgesetz

Kraft, Haftreibung, Gleitreibrmg, ***Impuls

Elastischer toß, Energieerhaltllllg, *Impulserhaltung ImpllIsüber-tragung

Elastischer Stoß, Ellergieerhaltung, *I111pulserhaltung, Impilis-iibertragul1g

EInstischer Stoß, Energieerhaltung **1111pul erhaltul1g

Kraft, impllls, elastischer toß **

Impuls, lmpulserhnltlll1g, ***Rückstoß

Kraft, Beschleunigung, *3. ewtol1-Axiom

Impuls, Impulserhaltlmg, **Rückstoß

Impuls, Impulserhaltung, **Riickstoß

1

6

9

1

12

'4

16

18

z6

z8

z9

Band 1 := Kapitell bi 3' Band 2 := Kapitel 4 bis 9 v

Inhaltsverzeichnis

1.16 Das Raketenschiffchen Impuls, lmplliserhalt.llllg,Rückstoß, Oberfiächellspanml1lGrellzfliichel1spallnllng

1.17 Welcher Trinkhalm fliegt weiter? Impuls, JmpulserhaLtlll1g,3. ewton-Axiom

**

1.18 Eine Dose als Dampfturbine Illlpulserl1aLtwlg, Rück toß,Kraft, Drehmoment

1.19 Tauziehen auf Rädern Kraft, Beschleunigung,3. ewto/I-Axiom

**

* 40

44*

*Impllls, ImplllsiinderJ/I1g, Kmft,3. elVton-Axiorn, Drehmoment,Rotation

Freier Fall, GelVichtskraft,Trägl1eitskraft, Drehmoment,clnverelosigkei1

Freier Fall, GewiclllskmJt, * 46

Trägheitskraft, chwereLosigkeit,Haftreibllng

Freier Fall, Gewichtskraft, * 48pannkraJt, chwerelosigkeit

Gewichtskraft, schiefe Ebene, *** 50

Beschleunigul/g

Freier Fall, * 53

Beschlewliglll1g

Freier Fall, uperpositionsprmzlp, *** 55

Bewegung

Freier Fall, uperposition prinzip, * 57Bewegung

Freier Fall, lIperposllronsprinzip, * 58schiefe Ebene, gleichförmigeBewegllng

1.22 Gas "Gewicht" ohne Gewicht

1.20 Das Senger'sche Wasserrad

1.21 Die frei fallende Schere

1.23 Schwerelos im freien Fall (1)

1.24 Die Poggendorff'sche Waage

1.25 Die Fallschnur

1.26 Zwei Kugeln im freien Fall

1.27 Wettfallen zweier Kugeln

1.28 Der Tisch des Galilei

1.29 Messung der menschlichen

Reaktionszeit

1.30 Wasserstrahlverbrauch

zur Wurfparabel

1.31 Sdmeller als im freien Fall

Freier Fall, Beschleunigung, * 61Erdbeschleunigung, Reaktionszeit

Waagrechter \ IIrf, chiefer ~"IUrf, * 63FLugbahn, uperpositiol1sprinzip

Freier Fall, Rotation, Trägheits- *" * 65moment, Drehmoment

1.32 Welche Bahn ist schneller? Kürzeste Ortsverbindwlg, ** 16g

kürzeste Zeit, Geschwindigkeit

V1 Band I = Kapitell b' 3; Band 2 = Kapitel 4 bi 9

Inhaltsverzeichnis

'·33 Das Kartenwettfallen Gewichtskraft, Luftwiderstand, * 73Drehmoment

1·34 Bestimmung des Reibung, Gleitreibung, Haft- * 75Gleitreibungskoeffizienten reibung, Kraft, Drehmoment

1·35 Die Materialabhängigkeit Reibung, Haftreibung, Haftrei- * 78der Reibung bUllgskoeffizient, schiefe Ebelle

1.36 Reibung auf der schiefen Ebene Reibung, Haftreibllng, * 80Gleitreibung. schiefe Ebene

'·37 Die wiedergefundene Spielkarte Reibung, Haftreibung, Gleitreibllng ** 82

'·38 Korken aus der leeren Flasche Reibung, HaftreibUl1g, *** 83Haftreibllngskoejfizient

1.39 Das standhafte Zweieurostück Reibung, Gleitreibung, Haft- ** 85reibllng, Kraft, Drehmoment

'.40 Die gelehrige Schachtel Trägheit, Kraft, Beschlelll1igllng, * 89Drehmoment, Reibung, Haftreibung,Gleitreibung, Geschwindigkeit

1·4' Waghalsige Bremsmanöver Reibung, Gleitreibung, Hnftrei- ** 92bllng, Ro/lreibllllg, Drehmoment,Bewegung

1.42 Ein einfaches Kugellager Reibung, Rollreibung, * 96Gleitreibung

1·43 Das gehorsame Ei Reibung, Haftreibung, *** 98Gleirreibullg

'·44 Welche Kugel rollt höher? Energieer/wltllllg, potenzielle * 100Energie, kinetische Energie,Energieumwandlung

1-45 Ein einfacher Höhenmesser Potenzielle Energie, kinetische * 102

Energie, Energieumwandlung

1·46 Die magisch rollende Zauberdose Potenzielle Energie, kinetische *** 103Energie, Energieulllwandlung

1·47 Das Dosenfahrzeug Potenzielle Energie, kinetische ** 106

Energie Energieu I11wa ndlung

'·48 Das Münzenkatapult Kinetische Energie, potenzielle * \08

Energie, Energieerhaltul1g,Geschwindigkeit

1·49 Der Wack-elstein chwingung, Rotation, ** 111

Energieumwandlung

1.50 Wie verlässt eine Kugel Trägheit gesetz, Kreisbewegung, ** 116

die Kreisbahn? Zentripetalkraft

Band 1= Kapit I 1bi 3; Band _ = Kapitel 4 bis 9 VII

Inhaltsverzeichnis

1.51 Geradlinige Leuchtspuren Kreisbeweg 11 ng, ** 118

Trägheitsgesetz

1.52 Der Münzplatlenspieler Zentrifugalkraft ** 120

1·53 Die rotierende Kugel Kraft, Kreisbewegung, ** 1ll

im Cognacglas Zentripetalkraft

1·54 Das Zentrifugal-Tabletl Kreisbewegung, Beschleunigwl , ** 124

Zentrifugalkraft

1·55 Messerwerferei Zentrifugalkraft *** 1.29

1.56 Modell eines Foucault'sches Pendel, *** '30

Foucault'schen Pendels Erddrehllng

1·57 Die Coriolis-Kraft Kraft, Scheinkraft. Coriolis-Kraft, ** 33

Zentrifugalkraft

1.58 Papier als Sägeblatt Zentrifugalkraft ** 136

1.59 Die bergauf rollende Dose Gewichtskraft, schiefe Ebene, * 138

Drehmoment, clnl'erp/lnkt

1.60 Die kletternde Walze Kraft, Gewichtskraft, *** 14'Drehmoment, cJJlverpunkt

1.61 Die folgsame Garnrolle Kraft, Drehmoment, ** 144

Korkenzieherregel

1.62 Die vergessliche Sanduhr Kraft, Gewichtskraft, *** 146

Auftrieb, Drehmoment, Reibllng

1.63 Ein Jo-Jo aus Bierdeckeln Energieumwandlung, Dreh- ** '49moment, Drehimpuls, Reibung,Trägl1eitsmoment

1.64 Das Stehauf-Ei tabiles Gleichgewicht, ** 'SZDrehmoment

1.65 Ein Balancierkunststück tabiles Gleichgewicht, chlVerpunkt ** '54

1.66 Schwerpunktsakrobatik Schwerpunkt, Gravitation, Dreh- ** 156

moment, stabiles Gleichgewicht

1.67 Der verhexte Karton chwerpunkt * 158

1.68 Das Tellerkarussell Stabiles GleichgelVieflt, *** '59Schwerpunkt, Drehmornent

1.69 Oie Dominobrücke chwerpllnkt, Drehmoment, * 160

Hebelgesetz

l.10 Der Schwerpunkt eines Besens chwerpunkt, Reibung, Gleitrei- * 63

bllng, Haftreibung, Drehmomenl

1.]1 Wie .Ieicht kommt es zum Fall chwerpt/l1kt, Drehmoment, .' 166

stabiles Gleichge1 i ht

1.72 Die Kerzenwippe Hebel, chwerplmkt, Drehmoment ** 169

VIII Band I = Kapitel I bi 3; Band 2 = Kapitel 4 b· 9

Inhaltsverzeichnis

1.73 Trägheitsmomente

von Trinkhalmen

1.74 Welcher Stab fällt schneller um?

1.75 Drehstuhlpirouetten

1.76 Knopfpirouetten

1.71 Ein Kreisel auf einem Drehstuhl

1.78 Das Konservendosenrennen

Trägheitsmoment, Drehmoment, * '71Winkelbeschlelmigung

Drehmoment, Trägheitsmoment, * '73Winkelbeschleunigung

Drehimpuls, Drehil11puls- * 175

erhaltung, Trägheitsmoment

Drehimpuls, Drehimpuls- * '77erhaltlmg, Triigheitsmoment,Winkelgeschwindigkeit

Drehimpuls, Drehimpulserhaltung * 179

Energieerhaltung, potenzielle * 181

Energie, Translationsenergie,

Rotationsenergie, Trägheitsmoment,

schiefe Ebene, Geschwindigkeit

1.79 Das Dosenrennen Trägheitsmoment, Drehmoment, * 185

kinetische Energie, potenzielleEnergie, Ellergieerhaltlmg, schiefeEbene, Geschwindigkeit

1.80 Der eigenwillige Kugelschreibe,r Hnuptträgheilsachsen, ** 188

Trägheitsmoment, Rotation

1.81 Das aufrechte Rad Präze sion, Schwerpunkt, Gewichts- ** 190

kraft, Drehmoment, Drehimpuls

1.82 Ein Glücksspiel mit Münzen Präze sion, Schwerpunkt, Gewichts- * '92kmfr, Drehmoment, Drehimpuls

1.83 Der Stehaufkreisel Kreisel, Drehimpuls, Dreh mo- * ** '95

ment Präzession, Reibung

1.84 Das Schleudergerät Zentripetalkraft, Drehimpuls, ** 201

Drehimpulserhaltwlg, Trägheits-l1Jomente, Rotation, Rotationsellergie

1.85 Das torkelnde Buch Harlptträgheitsachsen, * 203

Trägheitsmoment, Rotation

1.86 Die Schwingungsdauer

eines Fadenpendels

1.87 Das Galilei'sche Pendel

1.88 "Resonanzkatastrophe"

beim Fadenpendel

1.89 Resonanz an der Unterputzröhre

Fadenpendel, chwingung, *chwingungsdauer

Fadenpendel, chwingung, *chwingungsdauer,

anharmonische chwingung

Resonanz, erzwllngene Schwin- *gung, Resonanzkatastrophe

chwingllng, Eigenschwingung, *erzwungene chwingllng, Resonanz

:l°5

207

2°9

111

Band I = Kapitell bi 3; Band 2 = Kapitel 4 bi 9 lX

Inhaltsverzeichnis

1.90 Das Schwerependelan der Schraubenfeder

1.91 Wie schaukelt man richtig?

1.92 Die anhängliche Schnur

1.93 Lissajous-Figuren aus Sand

1.94 Das Hui-Hui-Rädchen

1.95 Die schwingenden

Wäscheklammern

1.96 Die Allround-Wellenmaschine

1.97 Hin und her und rauf und runter

1.98 Ein Fernseher als Stroboskop

1.99 Dolchstoß durch eine Münze

1.100 Der Fakir-Apfel

1.101 Modellversuch zum Druckbegriff

1.102 Druck mit einem Bleistift

1.103 Der stabile Luftballon

chwerependel, Doppel-Faden- **pendel, chwingung, Frequellz

Schaukel-Modell, Gewichtskraft, ***Zentripetalkraft,pammetrische Anregllng

Fadenpendel, Energieerhnltlillg, *potenzielle Energie, kinetischeEnergie, Reibung

chwingung, lIperposition, **Lissajol/s-Figuren

Schwingllng, lIperpositiol1 ***Gekoppelte Pendel, chwingung, *Schwebung, Eigen c1nvillgung

chwingung, Welle, Llper- **position, Reflexioll, Polarisation

chlVingung, gekoppelte chwin- **gungssysteme, Torsiol1s chwillgllllg,Längsschwingw,g, cllrallbell[c der,erzwungene chlvinglll1g, Resona1/z

troboskop, chwingung, *stehendes Bild

Kraft, BeschleUlligung, ***Druck

Druck **Druck *Druck *Bindungsenergie, an-der- \ aal - *Kraft, Vulkani ation

215

219

221

U5

u8

235

237

z Mec anik der Flüuigkeiten2.1 Das schwebende Ei

2.2 Schwimmt Knetmasse?

2.3 Ei Tropfen im Weltall

2.4 Der schwebende Korken

2.5 Die tanzenden Rosinen

x

Dichte, Auftrieb, *** z.,.schwimmen, dllvebel1, inkel1

Auftrieb, Gewichtskraft, Dichte, * zsoarchimedi ches Prinzip

Oberflächenspannung, Auftrieb, *** 2.52

kräftefrei, Dichte

Auftrieb, Gewicht kraft, clnvi11I- ** z54men, Schweben, inkeil, Dichte

uftrieb, Gewichtskraft, chwim- * 156

men, Schweben, inkel1, Dichte

Band I =Kapitel J bis 3; Band 2 =Kapilel4 bi 9

* 258

** 257

*** 160

2.6 Die U-Boot-Zitrone

2.7 Warum manche Getränke

"light" sind

2.8 Der cartesianische Taucher

2.9 Der folgsame WasserbalIon

2.10 Das Aräometer

Inhaltsverzeichnis

Dichte, Auftrieb,archimedisches Prinzip

Auftrieb, Gewich.tskraft, Dichte,chwimmen, Schweben, inken

Auftrieb, Gewichtskraftchwimmen, chweben, inken

Auftrieb, archimedisches Prinzip, ** 263chwill1men, Schweben, inken

Aräometer, Auftrieb, Gewichtskraft, ** 264

Dichte, chwimmen, Schweben,inken, archimedisches Prinzip

2.11 Flüssigkeitsschichtungen

2.12 Fingerwiegen

2.13 Beschleunigungsmesser

2.14 Wasserstandsveränderungen

2.15 Der rotierende Pfirsich

2.16 Der oszillierende Tintenstrahl

2.17 Der Tischtennisball im Trichter

2.18 Wo steigen Blasen auf?

2.19 Die Schlauchwaage

2.20 Ein Saugheber

2.21 Das lecke Fass

2.22 Die tauchende Milchdose

2.23 Der Springbrunnen

2.24 Zwei einfache Manometer

Auftrieb, Dichte,Schwimmen, Schweben, Sinken

Kraft, Auftrieb,3. ewton-Axiom

Kraft, Beschleunigung, Auftrieb,Dichte, 2. ewton-Axiom

Auftrieb, archimedisches Prinzip,Dichte, Schwimmen, Schweben,inken

Allftrieb, Drehmoment

Dichte, Druck, hydrostatischerDrlIck, Viskosität, tröI111111g

Auftrieb, Gewichtskraft, Druck,hydrostatischer Druck

Druck, hydrostatischer Druck,Druck{ll.l breitLlI1g, Dichte

Druck, hydrostatischer Druck,kommunizierende Röhren

Dmck, chweredruck, Luftdruck

Bemoullische Gleichung, Gesetzvon Torricelli, Druck, hydro­

statischer Dmck

DrlIck, hydrostatischer Druck

Drtlck, Luftdruck, Gasdruck,hydro tatischer Druck,ZlIstandsgleic!Tlmg idealer Gase

Druck hydrostatischer Druck,

Lufidntck, Manometer,Zustandsgleichung idealer Gase

** 267

** 269

*** 210

** 2n

* 275

** 276

** 219

* 28,

** 28S

** 287

* 29'

** 293

** 296

Band 1=Kapitel 1 bi 3; Band 2 =Kapitel 4 bi 9 XI

Inhaltsverzeichnis

2.25 Der Verkehrtschwimmer Druck, Luftdruck, *** 298

hydrostatischer Dmck

2.26 Druck fühlen Druck, statischer Dmck * 300

2.27 Das Spritzenwettdrücken Drtlck, hydrostatischer Druck, ** 302

hydmulische Pre se, KraftKraftwa 11dler

2.28 Entschärfung einer Pascal'sches Gesetz, Drl/ck, hydro- * 304

Wasserbombe statischer Druck, Energieerlwltlillg

2.29 Der Seifen haut-Antrieb Oberjläcllenspanrllwg, Kmft, ** 306

Oberjlächenenergie

2.30 Eine Minimalfläche OberjlächellSpan11ll1lg, Ober- ** 308

aus Seifenhaut flächellenergie, Millimaljläc1le

2.31 Verbundene Wasserstrahlen Oberjlächenspallnllng, ** 310

hydrostatischer Druck,potenzielle Energie

2·32 Zerlaufende Tropfen Benetzbarkeit, Kohäsion. * J12

Adhäsion

2·33 Oberflächenschwimmer peziJische Oberjlächet!ettergie, ** PS

spezifische Grenzfläc11enenergie,Randwinkel, Belletzbnrkeit,Auftrieb, Gewichtskraft

2·34 Trockenes Wasser Benetzbarkeit, Adhäsion, ** po

Kohäsion

2·35 Der Gorilla-Effekt Oberfliichenspal1l11lng ** 3%1

2.36 Flüssigkeitstausch Oberflächenspannl/ng, Auftrieb, *** 323Dichte, Minimalj1äche, Luftdruck,Schweredruck, archimedisches

Prinzip

2·31 Seifenblasenrezepte Seifenblasen, Oberflächenspan- *** 3,ZS

nung, Grellzjlächen panl1llllg

2.38 Ein Korken schwimmt bergauf Oberj1ächenspal1n LIng, ** 329Benetzbarkeit, Randwinkel

2·39 Wasser als Klebstoff Adhäsion, Kohäsion * iP

2-40 KapiHarwirkung zwischen Kapillari tät, * )33Glasscheiben Adhäsion

2·41 Kreide auf Tauchgang Kapillarität, Porösität, :* 335Adhäsion

2·42 Die brennende Kreide Kapillarität, Adhäsion, Kohä ion, * )36

Gewichtskraft

XJI Band 1 =Kapitel I bi 3; Band 2 =Kapitel bi 9

Inhaltsverzeichnis

2·43 Wasser hält einen Karton fest Adhäsion, Drehmoment, * 338

Hebe/gesetz

2·44 Der Schwingungstaucher Gedämpfte chwingung, Kriech- * J39fall, aperiodischer Grenzfall

2-45 Stehende Wellen auf Kaffee Gleitreibung, Haftreibung, *** 341elastische Verformung, Eigen-schwingung, stehende Welle

2.46 Seegang auf dem Küchentisch Erzwungene chwingung, ** ~43

Eigenfreqllenz, Resonanz,ResonaI1zfrequenz

2·47 Die widerspenstigen Münzen Strömlmg, Kraft, Drehmoment, ** ~45

Impulserhaltung

2.48 Eine Kugel mit Effet Bernollllische Gleich IIng, Magnlls- ** 347Effekt, Kraft, Strömling, Zirkula-tionsströlllung, Parallelströ11lung

2·49 Der Moseseffekt Rotation, Winkelgeschwindigkeit, *** 349Rotationsparaboloid

2·50 Die schnell geleerte Flasche Adhäsion, Wirbel, Rotation, * 353Strömung

2.51 Die eigenwilligen Teeblätter Kraft, Zen tripetalkmft, Reibllng, * 355Druck, Winkelgeschwindigkeit

2.52 Der Eitest: gekocht oder roh? Rotation, Reiblmg, Trägheit * 358

2·53 Die Dose auf der Rutschbahn Reibung, Haftreibllng, * 360Gleitreibllng

3 Mechanik der Gase

3-1 Seifenblasen - Auftrieb, Gewichtskraft, Dichte, *** 362Sinken, Schweben. Steigen teigen, chwebell, inken

3.2 Die schwimmenden Seifenblasen Auftrieb, chwill1men, Schweben, *** 364Sinken

3-3 Kerzenlöschen mit Dichte, teigen, ehweben, ** 366

Kohlenstoffdioxid inken

3·4 Aufgeblasen wiegt ein Kraft, Gewicht kraft, ** 368Luftballon weniger Auftrieb

3·5 Die Dichte komprimierter Luft Di hte, Kraft, Auftrieb, ** 370

Gewichtskraft

3.6 Warme Luft wiegt weniger Dichte, Zustandsgleichung ** 372

idealer Gase, Auftrieb

3·7 Die Gaswaage Dichte, DTlIck, Allftrieb ** 374

Band 1 := Kapitel I bi 3; Band 2 := Kapitel 4 bis 9 XIII

Inha Itsverzeich nis

3·8 Die anhängliche Kerzenflamme Kraftfeld, Gravitation, Auftrieb, ** J76Trägheit

3·9 Das hüpfende Ei Wirbel, Zustandsgleicllllng ** nBidealer Gase, Kraft

3.10 Die implodierende Dose Druck, Luftdfllck, Kondensation ** 380

3.11 Eine Kerzenflamme hebt Wasser Zustand5ändenm~ Kondensation, * J8zLösung von Gasen, Druck,Luftdruck

3-12 Der Luftdruck im Klassenzimmer Drllck, Luftdruck, *** 385

barometrische Höhenforme!

3.13 Die schwere Zeitung Druck, Luftdruck, Kraft, * 387

Gewichtskraft, Drehmoment

3·14 Papier stoppt Wasser Druck, Luftdruck, * J90hydrostatischer Druck

3.15 Fünf Karten mit einem Finger Luftdruck ** 392

aufeinander legen

3·,6 Die Magdeburger Halbkugeln Druck, Luftdrtlck ** 394

3.17 In einen Luftballon schauen Druck, Luftdruck, *** 398

ZlIstandsgleichung idealer Gase

3-18 Ein aufgeblähter Schaumkuss Druck, Luftdruck, ** 40Z

Zustandsgleichung idealer Gase

3.19 Das Goethebarometer Druck, Luftdruck, chweredrllck, ** 403Zustandsgleichung idealer Ga e

3.20 Die VogeJtränke Druck, LlIftdmck ** 405hydrostatischer Druck

3.21 Luft ist nicht nichts LlIft, Vakuum, Druck, LlIftdfllck * 407hydrostatischer Drllck, Dichte

3.22 Das widerspenstige Druck * 4'°Styroporstück

3·23 Verbundene Luftballons OberfläcllenSpanl1l1ng, ** 4"elastische pamnmg, Druck

3.24 Der scheinbar verstopfte Trichter Luft, Oberflächel1spant1lll1g, '*** 414Kohäsion

3.25 Schwerelos im freien Fall (2) Freier Fall, Druck. Luftdruck, * 416hydrostatischer Druckchwerelosigkeil

3·26 Schwerelos im freien Fall (J) Freier Fall, Drllck, LlIftdmck, ** 4,8hydrostatischer Dru k,

chwerelosigkeit

XIV Band 1 = Kapitell bi 3; Band _ = Kapitel 4 bi 9

Inhaltsverzeichnis

3.27 Ein Modell zur menschlichen Druck, Luftdruck, *** 420Atmung Zustandsgleichung idealer Gase

3.28 Der Fahrradschlauch Dmck, Kraft, Goldene Regel ** 423als Hebebühne der Mechanik Kraftwandler,

El7ergieerhaltung

3.29 Das Ei in der Flasche Druck, * 425Zusta ndsgleicJnmg idealer Gase

3.30 Die hüpfende Münze Druck, * 427Z1I tandsgleichung idealer Gase

3.31 Mineralwasser bläst Lö l/l1g von Gasen, * .p8

Luftballon auf Zustandsgleichung idealer Gase

3.32 Wasser gegen Luft Kompressibilität, * 430Zustandsgleichung idealer Gase

3·33 Rauchextraktion ZlIslandsändenmg, Rauch ** 43z

3·34 Schlechter Windschatten trömung, laminare Strömung, * 434turbulel1te Strömling

3·35 Das eigenwillige Papier tatischer Druck, bernoulli'sche * 436Gleichllllg, laminare Strömung,turbulente Strömung,aerodynalll isches Pa radoxon,

tröI1711ngsgeschwil1digkeit

3.36 Das abhebende Lineal lalischer Druck, bernoulli'sche * 439Gleichung, laminare Irömung,turbulente Strömung, trömungs-geschwindigkeit, aerodynamischesParadoxOlI, Coanda-Effekt

3·37 Die schwebende Pappe tarischer Dmck, bernoulli'sche ** 44'Gleichung, tröm rmgsgeschwindig-keir, aerodynamisches Paradoxon

3.38 Die fliegende Münze Bemoulli'sche Gleichung, Druck- ** 443gradient, Kraft, statischer Druck,

0(111 da -EJfekt

3·39 Die fliegende Papprolle trÖI11U11g, Parallelströrmmg, ** 445Zirkulationsströ111ung, statischerDruck, bemoul/i'sche Gleich ung,Magnus-EJfekt

3.40 Der "schwere" Tischtennis'ball trönnl11g, Kontinuitätsgleichung, * 447trönllll1gsgeschwindigkeit,

statischer Druck, bernoulli'sche

Gleichung, aerodynamisches Para-

doxon Coanda-EfJekt

Band 1 =Kapitell bi 3; Band 2 =Kapitel 4 bis 9 xv

**

Inhaltsverzeichnis

3.41 Ein saugender Blasetricl1ter

3.42 Der schwebende Tischtennisball

3.43 Ein Ball mit Effet

3.44 Das Wind-Paradoxon

3.45 w" das himmlische Kind~"

3-46 Der quietschende luftbaUon

3.41 Vortex-Ringe

3.48 Der Flüssigkeitszerstäuber

3.49 Der Luftwiderstand von

von Fallkegeln

3.50 Zwei Fallkegel

3.51 Im Windkanal

tatischer Druck, bemoL/lIi' che **Gleichung, trönlllng,KontinIlitätsgleich ung

trömung, trönwngswiderstand, **Reibungswiderstand, Kraft,

ewichtskraJt, statischer DTllck,Drllckgradient, bemoulli'scheGleichung, Coanda-EJfekt,Drehmoment, Magnus-EJfekt

Reibung, Drehmoment, statischer **DTllck, taudmck, Kmft, Alngnus­Effekt, bemoulli'sche Gleichung

trönwng, laminare trö111LIIlg, *Druck, stnti cher Druck, bemoL/lii'­sche Gleichung, trömllllgsge­schwindigkeit, aerod)'lIami.chesParadoxon

tröl1I ung, beTl1oulli'sche Glei- *'ch/mg, Coanda-EJfekt

Druck, statischer Druck, her- *nOlllli'sche Gleichung, Lamil/aretrörnung, chwil1gUl1g

Wirbel ringe, \fiskosität, trö111lmg, *tröm 1I11gsgeschll'indigkeit

Druck, LlIftdmck, Druckgrndient, **hydrostatischer Druck, tröl1umg,

trömungsgesc1nvindigkeit, bemorli·li'sche Gleichung, Coal/da-Effekt

Luftwider tand, GewichtskrnJt, *trömung, gleichförmige Bewe­

gung, Geschwindigkeit, trömlw 5­

geschwindigkeit, Fallgeschwindig­

keit, ReYl101ds-Zahl, Visko ität

Druck, Druckgrndienl, statüher '*Druck, trömllng trömLII1 WI­

derstand, bernolllli'sche GI ic/ILII/g,

Reynolds-Zahl, Fallgeschwindigkeit

tröl1llmgswiderstand,

Widerstandsbeill'ert

45°

454

459

471

473

3.52 Münze und Papier im freien Fall Luftwiderstand, Wider tands­

beiwerr, freier Fall* 475

XVI Band I =Kapitel 1 bi 3; Band 2 =Kapitel 4 bi 9

Inhaltsverzeichnis

3·53 Die Backpulverrakete Impuls, /mpulserhaltung, *** 477Riickstoß

3·54 Die Wasserrakete Impuls, /mpulserhaltllng, Rück- *** 479stoß, bernoulli'sche Gleichung,Geschwindigkeit

3·55 Die Reagenzglaskanone Impuls, Impllslerhaltung, Rück- ** 48sstoß, Zustandsgleichung idealerGase

3·56 Rotierende Trinkhalme Kraft, Impuls, Impulsiindenl11g, * 487Drehmoment, trömung, Rückstoß

4 Akustik

4.1 Mit einem Joghurtbecher chalI, Schwingung ** 491Musik hören

4.2 "Meeresrauschen" Schall, Resonanz, * 49Jmit dem Plastikbecher Rauschen

4·3 Ein Holztisch als Resonator Töne, Eigemchwirrgung, * 495Eigenfrequenz, Resonanz

4·4 Richtungshören chalI, challwelle, Töne * 497

4·5 Das Schlauchtelefon cll(lll, chal/wel/e, Abstandsgesetz * 499

4.6 Das Schnurtelefon chalI, chal/welle, chal/aus- ** 501breitung, Sclnvinglmg

4·7 Obertöne "mundgeblasen" Töne, Obertöne *** 502

4.8 Die Obertöne einer Röhre chwingung, Frequenz, Wellen- ** 5°7länge, Töne, Obertöne

4·9 Offene und gedackte Pfeifen Schall, Töne, stehende Welle, ** 511

Wellenlänge, Resonallz

4.10 Eine Glasröhre als Orgelpfeife chwingung, Töne, Obertöne, *** 51Jstehende Welle, Riickkopplrmg,Resonanz

4.11 Tonerzeugung wie bei chwingung, Töne, Obertöne, ** 517Blasinstrumenten Tonerzeugul1g

4.12 Flötespielen unter Wasser chwingung, Töne, Obertöne, * 520tehende Welle

4·13 Flaschenpfeifen und -glocken chwingung, Eigenschwingung, ** 521Eigenfrequenz, stehende Welle

4.14 Die musikalische Kerze chalI, chal/welle, Schal/druck *** 524

Band 1 =Kapitell bi 3; Band 2 =Kapitel 4 bi 9 XVII

Inhaltsverzeichnis

4.15 Das schwingende Lineal

4.16 Die Schwingung

einer Stimmgabel

4.11 Eine klingende Scheibe

4.18 Chladnische Klangfiguren

4.19 Tone sichtbar machen

4.20 Schallwelleninterferenz

4.21 Die Stimmgabel: laut oder leise?

4.22 Die Stimmgabel-Sirene

4.23 Der wandernde Ton

4.24 Die singenden Gläser

4.25 Der tönende Metallstab

4.26 Micky-Maus-Stimme

durch Helium

4.27 Doppler-Effekt mit einer

Stimmgabel

4.28 Warum "pfeift" der Wind?

chwingung, clUlllerzeugllllg, *Töne, chal/welle, Wellenlän e,Amplitude, Frequenz

chwinglmg, Oberschwingungen. *Welle, Töne

challerzeugung, challwelJe, **Töne, Freqllenz

chwingung, cJllvinglmgsmodell, *' '* *Eigenschwingllng, J,../{angbilder

chwingung, Töne, Obertöne, **Klang, Geräusch, Klangfarbe,

Tonhöhe, Lautstärke

Schallwelle, Inte1erenz *.. *challwelle, *

IOllgitudinale cllwillglmg

chwingll11g, haT/llonische *..chlVingl/ng, chwebung

chwinglmg, Töne, Obertöne, *Resonanz

chwingung, Eigenschwingung, **Eigellfrequenz, Resonanz,Haftreibung, Gleitreibung

chwingl/l1g, longitudinale **Schwingllng, tr{l/lsversale chwin-gung, Eigenschwingung, Töne,Obertöne, Klang, Elastizität modul

hallgeschwilldigkeit, Töne, '* *Tonhöhe, Klang, chwingwlg,Frequenz, Wellenlänge

Töne, TOIlhöhe, Frequenz, Doppler- **Effekt, Bewegung, Geschwilldigkeit

Laminare trömung, tllrb!tlente **tröflHlI1g, Luftwirbel, challwelle,

Rer,nolds-Zahl, Töne, Geräusch

526

529

533

sn517

543

547

549

551

553

5 Wärme

5.1 Wärmeleitung in Wasser Wärmeleitlmg, Kom' 'ti01l

5.2 Wärmeleitung mit einer Münze Wtirmeleitlmg,

spezifische Wärmekapazität

**•

5$.5

551

XVIII Band I = Kapit 1 l bis 3; Band =Kapitel b' 9

Inhaltsverzeichnis

5·3 Was sind gute Temperaturleitzahl, Wärmeleit- ** 559

Temperaturleiter? fiihigkeit, Dichte, spezifische

Wärmekapazität

5·4 Kerze löschen ohne zu blasen Wärl7leleitung, Aktivienmgs- ** 56,energie, Reaktionsentha.lpie

5·5 Nie mehr Brandlöcher Wärmeleitung, Wärmeleitllngs- ** 562gleichung, Wärmeleitfähigkeit,Wärme/eitkoeffizient

5.6 Die schwebende Flamme 1 ärmeleitllng, v\liirmeleitfähig- * 564keit, Zündtemperatllr

5·7 Das leidenfrost'sche Phänomen Wärmeleitfähigkeit, Wasserdampf ** 566

5.8 Wo schmilzt das Wachs Wärmestrahlung, Absorption, ** 568schneller? Wärmeleitlll1g, innere Energie,

Temperatllr

5·9 Die kalte Glühlampe Wärmetransport, Wärmestrah- * 510hmg, vVärmeieitung, Konvektion,Absorption

5.10 Wie "heizt" Kleidung? Wärmetransport, Konvektiol1, * 572Wärmeleitung, Wärmestrahlllng

5·n Konvektion der Kühlschrankluft Konvektion, Strömung, Dichte, * 574Temperatur

5.12 Kaffee bei tiefstehender Sonne KOIweklrionszellen, Benard-Zellen, ** 575,,;, ärmetransport, Verdunstung,

ebel

5.13 Der wachsende Draht Thermische Allsdehnllng, Länge/7- *** 578ausdehnllng, Längenallsdehl1ungs-

koeffizienten

5.14 Ein scharfer Vergleich Then'1'lische Ausde}1nung, *** 580Längenausdehnungskoeffizienter/

5·'5 Die gebogenen Trinkhalme Thermische Ausdehnllng, *** 582Längenausdehnu17g

5·,6 Ein Thermometer aus Papier Thermische Ausdehnung, Ausdeh- *** 584l11mgskoeffizient, Temperaturregler

5.17 Eisberge und Wachstäler Erstnrren, Dichte, Volumen- * 586änderung, Konvektion

5018 Das schrumpfende Gummiba,nd Thermische Ausdehnung, * 588Entropie, Polymer

5.19 Turbine durch Handwärme Dichte, Auftrieb, Strömung, ** 590

betreiben Tl/rbille

Band 1 =Kapitell bi 3; Band 2 =Kapitel 4 bi 9 XIX

Inhalmeneichn is

5.20 Die aufsteigende Papierserviette Dichte, Auftrieb, trömllllg,Konvektion

* 59,2

* 604

* 595

** 596

** 598

*** 600

5.21 Der Vulkan aus der Flasche

5.23 Siedendes Wasser unter 100 oe

5.22 EineEinwegspritze

als Wasserkocher

5.24 Künstlicher Nebel

in einer Flasche

5.25 Wasser aus der luft

Dichte, Auftrieb, Konvektion

Dampfdrllck, Umgebungsdrllck,iedetelllperatllr, Claus;lI ­

Clapeyron-Gleichung

Dmck, Dalllpfdmck,iedetemperatllr, LI/ftdmck

Kondensation, adiabati he Ex­pansion, relatil'e LlIfrfeu hri -eu,

Dampfdruck, Partialdmc -

Kondensatioll, relatil'e Lufrfwc1l­tigkeit, ättigungskonzelltratio/l,Taupunkt

5.26 Kondensationskeime am Fenster Kondensation, Kondeusarionskeime, * 605Oberflächenspanl1!mg, Be chlnge/!

5.27 Wasser gefriert durch Verdunsten Verdunstung, Verdun tll1/g kälte * 608

5.28 Salz macht kalt cltmelzpl/nkterniedrigl/ng, **chmelzwärllle

Verbrennung, chemische Energie, *** 618

innere Energie, kinetische Energie,1. Hauptsatz der Thermodynamik,

ideales Gas

5.29 Das festgefrorefle Streichholz

5.30 Der schmelzende Eiswürfel

5.31 Ein Draht schneidetsich durch Eis

5.32 Der erste Hauptsatz derThermo­

dynamik mit einem Schlag

5.33 Das Prinzip eines

Verbrennungsmotors

chmelzpunkterniedriglmg, * *chmelzwärme

AI/ftrieb, Gewichtskraft, c1,wil/l- **men, Schweben, inken, chme/zen

chmelzen, chmelzpunktemiedri- **gung, Dmck, V\ iirmeleitfähigkeit,Cialisius-Clapeyron-Gleiclllillg

I. Hauptsatz der Thermodynamik ***

610

611

616

6 Elektrizität6.1 Seifenblasen im

elektrischen feld

6.2 Der hüpfende Grieß

Lndllllg, Potenzial, Hoch pan- *•• 6zo

mmg, elektrostnt; ehe Kraft,

elektrisches Feld

Triboelektrizität, elektrostati he !Ir * 612Kraft, Polarisation, Influenz

xx: Band I =Kapit 11 bis 3; Band _ =Kapitel 4 bi 9

Inhaltsverzeichnis

** 626

** 628

** 624

** 645

** 647

** 643

** 639

** 641

*** 649

** 632

*** 634

Ladung, elektrisches Dipolmoment,elektrisches Feld, Kraft auf Dipol

Elektrostatische Kraft, gekop-pelte Pendel, chwingung

Ladung, elektrisches Feld, Kon­delJsatol~ Kapazität, Ftmken,Hochspannung

Ladung, elektrisches Feld, elektro­statische Kraft, Influenz, Ladungs­transport, elektrischer trom,Hochspannung

Elektrisches Feld, Ladung,InJluellz, Hochspannllng

Triboelektrizität, Ladung, Poten­zialdifferenz, Frequenzspektrun1

Elektroskop, Ladullg, Influenz

Triboelekt rizi tät, Ladll ng,Polarisation

Triboelektrizität, Ladung,Inflllellz, elektrostatische Kraft

ltljluenz, elektrostatische Kraft

Triboelektrizi tät, Ladllng,Elektrisches Feld, Influenz,elektrosta tische Kraft

Ladung, freie ElektroneIl,Influenz, elektrische Leitung,Triboelektrizität

Ladung, Influenz *** 652Faraday'scher Käfig

Ladung, Influenz, Tribolelektri- ** 654

zität, Kapazität, Kondensator,Hochspanllung

Triboelektrizität, Polarisation, ** 656Elektrischer Dipol, elektrischesFeld, Kmft auf Dipol

Triboelektrizität, Ladung, * 658

Ladungsverschieblmg, Polari-ation,elektrostatische Kraft

Triboelektrizität, Gasentladlmg, * 660

Elektrisches Feld, toßal1regung,

Ionisation

6.18 Salz und Pfeffer trennen

6.17 Hüpfendes Öl

6.15 Der Schüttelgenerator

6.16 Das Elektrophor

6.14 Influenz-Stromgenerator

6.19 Die gespenstische

leuchtstoffröhre

6.11 Die springenden

Aluminiumkugeln

6.12 Das folgsame Klebeband

6,13 Die unentschlossene

Overheadprojektor-Folie

6.9 Das Elektroskop im Honigglas

6.10 Die tanzenden Papierschnitzel

6.8 Ein Radio als Ladungsdetektor

6,7 Modellversuch zur Xerografie

6.6 Ladungstransport mit einer

Kaffeepackung

6.4 Elektrostatisch gekoppelte

Pendel

6.5 Der Folienkondensator

6.3 Der gebogene Wasserstrahl

Band 1 = Kapitel 1 bi 3; Band 2 = Kapitel 4 bi 9 XXI

Inhaltsverzeichnis

6.20 Anhängliche luftballons

6.21 Gewitters'mulation

6.22 Ein Modell zu FrankIins

"Blitzableiter"

6.23 Die elektrische Windmühle

6.24 Der elektrostatische Motor

6.25 Ein Radio verstummt

6.26 Schläge liefern Strom

6.27 Der leuchtende Würfelzucker

6.28 Leuchtendes Lametta

6.29 Die Glühwendef

6.30 Welche lampe leuchtet

am hellsten

6.31 Ein Mikrofonmodell

6.32 Eine Bleistiftmine

als P·otenziometer

6.33 Strom durch Wärme

6.34 licht durch Salz

6.35 Der einfachste Elektromotor

XXJJ

Triboelektrizität, Ladung, La- * 662

dllngstrel1nlll1g, elektrischer elllag

Ladung, Ladung trenl1lmg, ** 664

Gewitter

Ladung, elektrostatische Kraft, ** 668

Influenz, Polarisation,pitzenentladung

Rückstoß, Impulserhaltlmg, La- *** 671

dung, pitzenelltladlmg, elektri-sches Feld, elektrische Feldstärke,Hochspannung

Ladung, pitzenentladung, elektro- * 673

statische Kraft, Dielektrikum, elek-trisches Feld, elektrische Feld tärke,Hochspannung

Elektromagnetische Wellen, * 675Reflexion

Potenzialdifferenz, PiezoeJfekt, ** * 677

Piezospanmlllg

Tribolumineszenz *** 680

Elektrische Energie, innere Energie, ** 68)\-Viirmewirhmg des trolns,chmelzsichenmg

Elektrische Energie, innere Energie, * 685\tViirmestrahlung, \ iirmewirkuflgdes Stroms

Elektrischer trom, pmllllltlg, * 681

Reihenschaltung 1'01! \ lder tänden,elektrische Leistung

challdmck, elektrischer Wider- ** 619stand, tromstärke

Elektrischer Widerstand, pal1- ** 691l1ung, panmmgsteilJlllg, Dimmer

Thermoelektrizität, KOl1laktspan-* * 693nung, Thermoelement, Thermo-meter Thermospanl1l1ng

Ladung, Ladungsträger, Kation, ** 695Anion, Leitfiihigkeit, lektrolyse

Rotor, Drehmoment, Lorentz- *** 697Kraft, Permanentmagnet,Elektromotor

Band 1 = Kapitel I bi 3; Band 2 = Kapitel 4 bi 9

Inhaltsverzeichnis

6.36 Die Zitronenbatterie Elektrolyt, [Oll, galvanisches Ele- ** 7°0ment, elektrochemisches Potenzial

7 Magnetismus7.1 Die abstoßenden Rasierklingen Ferrol1laglletismlls, Magnetfeld, ** 7°3.

Weiß'sche Bezirke, Magnetpole,Magnetisierung

7. 2 Ein Magnet wird geteilt Ferromaglletismlls, Magnetfeld, * 704Weiß'sche Bezirke, Elementarmag-nete, Magnetisierung, MagnetIladei

7·3 Magnetische Heizkörper Magnetfeld der Erde, Inklination, * 106Magnetnadel, Kompass, Magnet-pole, Magnetisierung

7·4 Der Freihandkompass Magnetisierung, Ferromagnetis- ** 707mus, Kompass, Weiß'sche Bezirke

7·5 Stabmagnet oder Eisenstab? Ferromagnetismus, Magnetfeld, * 708Stabmagnet, Magnetisierung,Magnetpole

7. 6 Die "Tragfähigkeit" Ferromagnetismus, Magnetfeld, * 71°eines Stabmagneten tnbmagnet, Magnetisierung,

Magnetpole

7·7 Die Curie-Temperatur von Eisen urie- Temperatur~ Ferromagne- ** 713.tismus, Pammagnetismus, Magne-tisierung, Weiß'sche Bezirke

7.8 Entmagnetisierung Curie-Temperatur, Ferromagne- ** 714durch Wärme tismlls, Magnetisierung, Weiß'sche

Bezirke

7·9 Magnetisierte Eisenfeilspäne Ferromagnetisl11 us, Paramagnetis- * 716111115, magnetischer Dipo~ Dipol-moment, Magnetisienmg

7·10 Magnetfeldlinien mit einem Magnetfeld, Feldlinien, Magneti- *** 718Handstreich sierung, magnetischer Dipol

7.11 Die qualitative Ferromagnetismlls, Paramagne- * 720Magnetfeldsonde tismus, Magnetfeld, magnetischer

Dipol, Dipolmoment, Weiß'scheBezirke, Magnetisierung

7.12 Ein Versuch nach 0rsted Magnetfeld, pule, Elektromag- ** 722netismus, Kompass, Feldlinien,

Magnetfeld der Erde

7.13 Eisenpulverkreise Elektromagnetisl17 LlS, Magnetfeld, ** 724Feldlinien, Magnetisierllng

Band I =Kapitel 1 bi 3; Band 2 =Kapitel 4 bi 9 XXIII

Inhaltsverzeichnis

7.14 Windung tür Windung

7.'5 Das Prinzip eines Generators

Elektromagnetismus, Tran fort1la- :11 *tor, elektrische Leistung, \\echsel­

strom- \J\ iderstand

Induktion, Induktiollsgesetz, **b,dllktionsspal1ll1l11g, t1Iagnetis her

Fluss

7:28

73°~16 Der Spätzünder elbstindllktion, magnetischer • *Fluss, Lenz'sche Regel, Indllktil'itiit

7.17 Der Thomson'sche Ringversuch Induktion, Tr{l/r formator, 1I1dllk- •• * 73Z

tivitiit, Wechselstrom- \'\'iderstand,

Lenz'sche Regel

7.18 Die magisch gebremste Scheibe Induktion, \ irbelslröme, magne- * * 735

li eher Fluss, Lel1Z5che Regel

7.'9 Die Magnetbremse

7.20 Wirbelstromantreb

7.21 Der langsame Fall

7-22 Die gekoppelten

Hufeisen(magnete)

Induktion, Induktionsgesetz, ** mInduktionsspannung, magnetischerFlIISS, Lenz'sche Regel

Induktion, Indllktionsspatlnlmg, *** 739

Wirbelströme, f/1aglletischer Fills ,

Lenz'sche Regel

Wirbelströme, gleichförmige Be- ** ,. 141

wegung, Bewegung, Gesc1nvindig-keit, Lertz'sche Regel

Induktion, Itlduktionsge etz, In- ** 743

duktionsspalltllmg, magnetisch T

Fluss, Lenz'sche Regel

Loren tz-Kraft, chwillglmg, *** 753Eigenschwingung, tehende Welle

Lorentz-KraJt, Bralm' ehe Röllre, • 755Magnetfeld

7.23 Die gekoppelten Magnetpendel

7.24 Faradays misslungenes

Experiment

7-25 Ein einfaches Telefon

726 Die schwingende Glühwendel

7-27 Stehende Wellen

auf einem Draht

].28 Der gestörte Bildschirm

Gekoppelte Pendel, chwillgung,tabmagnet, Magnetpole

Induktion, Lenz'sche Regel,fagnetfeld, Magnetpole

Induktion Induktions p(l1Immg,

Lautsprecher, Mjkroforl, chall

LorenIz- Kraft, cllIvingllng

**

**

**

**

745

747

749

7.29 Die Magnetkanone Ferromagnetismus, ela ti eher '* mtoß, Geschwindigkeit

XXIV Band I =Kapitel I bi 3; Band 2 = Kapilel4 b· 9

8 Optik8.1 Ein Bleistift im Wasserglas

8.2 Das Linsenparadoxon

8.3 Die verschwundene Münze

8.4 Der Brennpunkt

8.5 Ein einfacher Diaprojektor

8.6 Der unsichtbare Glasstab

8.7 Eine Farben unterscheidende

Linse?

8.8 Geisterhafte Schatten

8.g Der krumme lichtstrahl

8.10 Wie man licht

"wegblasen" kann

8.11 Spiegelbilder bei einem Löffel

8.12 Wo liegt das Spiegelbild?

8.13 Das Spiegelparadoxon

8.14 Der intelligente Spiegel

8.15 Der Dreifachspiegel

8.16 Das Reflexionsgesetz

aus der Westentasche

8.17 Die undurchsichtige Glaswand

8.18 Eine brennende Kerze

im Wasserglas

8.19 Die unsichtbare Kreide

Inhaltsverzeichnis

Brechung, Brechungserscheinungen * 760

Brechung, LinselI, Prisnw, *** 763Brech II/lgsindex

Brechung * 766

Linsen, Sammellinse, * 768

Hohlspiegel, Brennpunkt

aml/lellinse, Diaprojektor, ** 770Abbildung

Reflexion, Rejlektivität, Brechzahl, *** 77Z

Brechungsindex

Linsen, ZylinderlillSe, Abbildung, ** 775

Bilder

Optische Dichte, Brechl/ng, * mBrechungsindex, Brech ungsgesetz

Brechung, Brechungsindex, *** 780Totalreflexion, Streuung

Optiscl1e Dichte, Brechung, *** 784Brechungsindex, Streuung

Spiegel, Konkavspiegel, * 787Konvexspiegel, Bilder

piegel, Ebener Spiegel, * 789piegelbild, Bilder

Rej7e.:'(ion, piegel, Ebener * 79'

piegel, piegelbild, Bilder

piegelung, Ebener piegel, ** 793Winkelspiegel, Spiegelbild, Bilder

Spiegel, Rej7exion, Rej1exionsgrad, ** 795Transmission, Absorption, Total-rej1exion, Breclnmgsgesetz

Geradlinige Au breitlmg de Lichts, ** 798

piegel, Reflexion, Rej1exionsgesetz,piegeillllg

Reflexion, Transmission, * 800

Brechungsindex

piegelbild, ReJ7ektivität, *** 80z

Bilder

Reflexion Brechlmg, ** 804

Totalreflexion, Streuung

Band I =Kapitel l bi 3; Band 2 =Kapitel 4 bi 9 xxv

Inhaltsverzeichnis

8.20 Das silberne Ei

8.21 Eine silberne Luftzelle

8.22 Eine Münze verschwindet

unter einem Glas

8.23 Ein U·Rohr als lichtleiter

8.24 Eine Gießkanne

mit Pflänzchenbeleuchtung

8.25 Das gefangene Lichtbündel

8.26 Die doppelten Finger

8.27 Beugung an Bärlappsporen

8.28 Peeping Tom's candle

8.29 Eine Vogelfeder als

optisches Gitter

8.30 Bunte Wasserpfütz,en

8.31 Warum schillert eine

CD bunt?

8.32 Die schillernde Seifenhaut

8.33 Newton'sche Ringe

mit Objektt ägern

8.34 Ein Loch im Finger

8.35 "Schwärzer" als schwarz

8.36 Der leuchtende Papierzylinder

8.37 Himmelblau,

Abend- und Morgenrot

8.38 Wie fotografiert man

aus dem Auto?

XXV1

Totalreflexion, Brechllng, ** 806optische Dichte

Totalreflexion, Brechung, * '* 808Brechllngsge etz

Brechllng, Brechllllgsimtex, *** 8 0

Totalreflexion, trelllm

Totalreflexion, Brecllllll , *** 813treul/ng, Lichtleiter

Lichtleiter, Brechllng, Reflexion, *** 815

Totalreflexion

Trnnsmisson, Reflexion, *** 821Totalreflexion

Totalreflexion, Brechung, ** 813

Reflexion, piegel, Bi/der

Beugung, Babinet'sches Theorem, '* ,*8~1Farben

Einfachspa/t, Beugung * 833

Optisches Gitter, Interferenz, * 835

Beugung, Farben

Dürzne chichten, Inter[enmz, * 836

Reflexion, Farben

Interferenz, Reflexion, * 838

R iflexionsgitter, Farbe"

Interferenz, Reflexioll, dün"e '* 840eh ich tell Keilschicht, Farben

Interferenz, dünne chicltten, ** 843

ewtoll'sche Ringe, Farben

Interferenz, Beugl/ng. HII)'gen" Ire * 845

Elemenrarwe//en, Pois on'scher Fleck

chwarzer Körper, Reflexion, *trelJllng, b orpriol1

treullng, Reflexion *Strellung, Rayleigh- trellll1l '* *Hertz 'scher Dipol, Ireuqlterscfmitt,

mittlere freie \ eglänge, 1ie- trellll11g

Polari ation, Polari atiol1s rlter, Re- **flexion, Reflexionskoeffiziel1t, Bre­

chung, chwingl/l1g, Br w t r' he-esetz, Brewster- ,,,'inket

Band 1 =Kapitel 1 bi 3; Band =Kapitel 4 bi 9

Inhaltsverzeichnis

8.39 Die Brewster-Kerze

8.40 Optisch aktive Stoffe

8.41 Die Instant-Brille

tür Kurzsichtige

8-42 Die Lochkamera

8.43 Der kopfstehende Schatten

8.44 Das Auge sieht die Welt verkehrt

8.45 Der blinde Fleck des Auges

8.46 Das Loch in der Hand

8.47 Der hüpfende Daumen

und die Fingerwurst

8.48 Einäugiges Sehen

8.49 Ein Regenbogen im Zimmer

8.50 Ein Regenbogen im Freien

8.51 Farbzer,legung des weißen lichts

8.52 Der Farbkreisel

8.53 Farbige Schatten

8.54 Schrift verschwindet

8.55 Die bunte Rasierklinge

8.56 Die Pinocchio-Nase

Reflexion, Polarisation, Polarisa- **tionsfilter, Brewster'sches Gesetz,Brewster- Winkel

Polarisation, Polarisationsfilter, **optische Aktivität, Lichtge­sclzwindigkeit, Farben

Kurzsichtigkeit, Aufläsungs- *v rmägen des Auges, Blende,UlIschälfe, AI/ge

Lochkamera, geradlinige Alis- ***breitung des Lichts, Blende, Bilder

Auge, etzlwutbild, Bilder, chatten **Auge, Abbildung, **Bilder, chatten

Allge, Abbildung, Blinder Fleck *tereoskopie, Akkommodation *tereoskopie, Akkommodation, *

Bilder

tereoskopie, Parallaxe **Regenbogen, Brechung, Dispersion *Fresnel-Linse, Farben

Regenbogen, Brechung, Reflexion, *treUl.l11g, Dispersion, Farben

Brechung, Dispersion, *pektralfarben

Additive Farbmisclnmg, Farben *Additive FnrbmisclulI1g, sub- **traktive Farbmischung, cha//eII,

treUlIl1g, farben

pektralfarben, treuung, **Kärpelfarben

Anlassfarben, Absorption **~anm *

86z

867

884

886

888

899

901

903

9 Sonstige9.1 Rote Tinte leuchtet grün!

9.2 Flammenf<irbungen

Fllloreszenz, Transmissioll, ** 905

Absorption, Emission

Atomanregung, Emission, Licht- * 907

qr.lanten Emis iOl1sspektrum,

pektmlzerleglll1g, pektral(llwlyse

Band I =Kapitell bi 3; Band 2 = Kapitel 4 bis 9 XXVII

rnhal'tsverzeichnis

9·3 Bierschaumzerfall Exponentialfllnktion, Zerfall gesetz '* 9°9

9·4 Das Münzkristallgitter Atomgitter, Analogmodell * 9"

9·5 Kristallzüchtung Kristallwachstllm, Keimbildllng, ** 912

Kristallisationskeime

9.6 Das loschmidt'sche Paradoxon Turbulente trömll1lg, laminare *** 915trömllng, Gleitreibllllg

9·7 Das Chaospendel Dreifachpendel, chwil1gl/ng, ** 9'1harmoni ehe chll'ingllllg, anhar-monische chwingung, haotiscJreBewegung, Bewegllng

9.8 Chaos auf dem Fernsehschirm Chaos, Rückkopplul/g *** 919

9·9 Aus Tint·e wächst ein Fraktal Fraktal, fraktales Wachst11m, *** gzz

Viskosität, Dmck

Stichwortverze'chnis

XXVlJI Band 1 =Kapitel Ibis 3; Band _ =Kapitel 4 bi

Impuls,lmpulserhaltung,Rückstoß

1.15 Die LuftraketeMit Luft al au trämendem a wird eine "Rakete' g tartet.

** P 1.15

Abb. I

Luftpumpe~

dicker Trinkhalm

dünner Trinkhalm

Knetmas e

Knetmas c

Material2 Trinkhalme mit unt r chiedlichem Durchmesser (mü en leicht aufeinanderchiebbar ein), z. B. ein 0 ktail-Trinkhalm und ein Trinkhalm einer etränketüte

• Knetma e• Fahrradluftpumpe• evtl. Papier, Klebefilm

Aufbau und DurchführungEin dünner rinkhalm wird mit Knetmasse 0 auf einer Luftpumpe befestigt, da beimPumpen nur Luft durch den trohhalm entweich n kann. Diese Anordnung dient al

Ab chu rampe für di Luftrakete. Ein and rer Trinkhalm wird wiederum mit Knet­

ma e an einer eit luftdicht ver chlo en und mit der and ren auf die Abschu srampege te kt (iehe bb. I). Erz ugt man mit d r Luftpumpe .. berdruck, ind m man den

tempel der Luftpumpe einmal chn 11 in die Pump chiebt, fliegt der aufge teckte

Trinkhalm wie ein Rak t dav n.m der Luftrakete mehr tabilität b im Flug zu verleihen, können aus Papier noch ta­

bili ierung flügel an dem nd de di k r n Trinkhalm mit KI befilm angebracht wer­

den, da auf die b hu ramp g te kt wird.

ErklärungBeim chnellen Hinein chieben de tempels \ ird in den Trinkhalmen momentan ein

J1

Druck, hydrostatischer Dr'uck, Luftdruck,

Manometer, Zustandsgleichung idealer Gase ** 2.24

2.24 Zwe· einfache Manometer[it einem einfachen Manometer lä t ich zeigen, da der hydr tati he Oru k mit d r

Tiefe zunimmt.

~====:::::::::;i---1-Luftballonhaut

Material

• tran parenter Trinkhalm

• 2 Trinkglä erTinte

• Kon 'ervendo e der Pla tiktla he

• Luftballon• Knetma e oder Kaugummi

evtl. Bind adenevtl. tü k K rk

• Hilf mitt l: 00 enöffner

Gefäß mit Wa er

Abb.l

Aufbau und Durchführung

1an füllt zwei Trinkglä er mit \\'a er lind gibt ineine der lä r etwa Tinte. In da Gla mit demgefärbten \\ a ser hält man einen tran par ntenTrinkhalm, da der Halm a. 2 cm tief ein­taucht.1it einem Finger hält man da bere ndde Trinkhalm zu. Dadur h kann man den Halm

hochh ben, ohne da da färbte \ a er au -läuft. Man taucht den Trinkhalm] - 2 cm tief in da andere \ra ergla ,w bei man dieobere Öffnung de Halme mit dem Finger er chJo en hält. E fließt unge ärbte \'\a -er unten in den Halm, 50 da 5 da gefärbte \Va er im Trinkhalm nach ben t igt. Je

tiefer man den mit dem Finger ein eitig ver chlo enen Halm in da \\'a ergla hält,

um 0 höher teigt da gefärbte Wa er im Halm.Für ein zweite einfache Manometer ent ernt man den Oe kel \' n einer Kon erven­

do e und pannt die Gummimembran eine Luftball n darüb r. E\ tl. i ·t e nötig, den

Luftballon mit inem Faden an der 00 e e tzubinden. In d n B den der 00 e bohrt

man ein kJeines Loch, durch da der Trinkhalm gerade hindurchpa t.. lan te kt di -en ca. I cm weit in da Loch und verschließt da L ch um den Halm mit Knetm

( iehe Abb. 1). Die Do e hält man mit dem Boden nach oben und füllt durch d n Trink­

halm die 00 e und ein iertel de Halm mit \Va er. Dm kt man mit einem Finger

von unten gegen die Gummimembran, 0 tei t d r \\' r tand im Trinkhalm. m

den \ a er tand be er beobachten zu können, kann In n in kJ ine lü k Kork in

den Trinkhalm geben. Die e chwimmt auf dem \\'a rund L igt 0 den j \ ilig n

\ a er tand im Halm an. Hält man die D in ein grö re dä \"Oll \\'a r, teigt

der \Va er tand im Trinkhalm, je tiefer man die Do e eintau hl.

396

Druck, hydrostatischer Druck, Luftdruck, Manometer, Zustandsgleichung idealer Gase

ErklärungIm \\a ergla herr cht in der Tiefe" der hydro tatische Druck p:

p=Po P 11 (l)(Po: Luftdru k auf die \\a 'er berf1ä he; p: Dichte von \\a er; g: Betrag der Erdbe-

chleunigung)Hält man beim er ten lanometer den Trinkhalm in da la , \ ird die oberhalb der

gefärbten Flü igkeit einge hl ne Luft im Halm durch den mit der Eintau hti fe tei­

genden Druck komprimi rl. lach d r allgem inen Ga glei hung i t da Volumen indi­

rekt proportional zum Dru k, - da da Volumen der einge hl nen Luft mit der

Eintauehtiefe de Halm abnimmt und dadur h der \'\a r tand im Trinkhalm teigt.Beim zweiten lanometer ergibt i h di Höhe des \\as er tande im Trinkhalm dur hdie unter chiedlichen Drü ke auf beid n eiten der Gummim mbran. Hält man da

D enmanom (er in der Luft, 0 wirkt von außen d r atmo phäri h Luftdru k auf dieGummimembran und v n inn nein Dru k, der i h na h Gleichung (l) au der H "h

de 'v\ a er tande im Trinkhalm ergibt. Dadurch w'·lbt sich die LuftballonhüUe und e­

ergibt ieh ein be timmter \\a er tand im Trinkhalm.

Taucht man die 00 e in da V\a er 0 teigt na h leichung Cl) d r Druck, der \'onaußen auf die Gummimembran wirkt. mit der Eintauchtiefe. Die Gummimembran i tdadurch \ eniger tark gew"lbt und der \ a r tand im Trinkhalm teigt.

LiteraturHahn, H.: Ph}' ikali ehe Fr ihandver liehe Band 2, r1ag Otto aal, Braun hweio

1907

Zeier, E.: Phy ikali che ehulversuehe, Freihandver uehe kleine Experimente, Auli Ver­lag Deubner, K"ln 1986

Z97

Totalreflexion, Brechung, Reflexion, S[Jiegel, Bilder

piegel noch die ganze Hand im pi g I ichtbar i t. ollte die ni ht der Fall in, mu nur die Kopf tellung verändert werden, bi die ganze Hand wieder i htbar i t.

oll da Experiment einem größeren Publikum vorgeführt werden, i t die \'erw ndung

einer Videokamera ehr zu empfehlen.

Erklärung

Um zu analy ieren, wa der Beobachter im piegel ieht, m man i h überlegen, woher die tiahlen kommen, die arn piegel reflektiert werden und in uge treffen. Dabei mu die

Brechung der Lichtstrahlen an der\ asseroberfläche berü ksi hrigt werd n. Di Betra h-tungen werden im Folgenden für drei ver chiedene tellungen d piegel ang teUt.

1. Der piegelliegt parallel zur Wa eroberfläche. 2. Die Größe des Winkels, den der pi gel mit der \\a eroberflä he in hlie t, liegt

zwi chen 0° und 48 5°.

3. Der piegel chließt mit d r Wa erobedläche ei nen Winkel v n minde en 4 ,5° ein . Für die Erklärung de Experiment i t nur von [ntere e, wa der Beoba hter im piegel ieht. De halb werden in den trahlenkon truktionen, die zur \'eran hauli hung de achverhaJte dienen, von den i.n Auge fallenden Li ht trahlen, nur di berücksichtigt,

die vom piegel kommen. Die Licht trahJen, die au dem Luftraum über der Wa er-oberfläche einfallen, werden mit längeren rrichen gezeichnet ( iehe unt n), di tliah­Jen, die au dem Raum unter Wa er, d. h. au einer Tota1r:eflexion an der \<\'a er ber­fläche, tamrnen können, mit kurzen trichen. Die trahlenkon trukti nen werden der Ein achheit haJber in einer Ebene betrachtet. Die · bertragung au drei imen ·i nen i t

dem Le er überla en.

l. Der piegelliegt paraUel zur Wa eroberfläche:

\ \ I I I I I I LJ1 \ Berei~h, der im , Piegel IChtbar I I I L •. \ \ I

I \ \ I \ \ I

\ \ \ I I \ \ I I \ \ I I \ \ \ I I

\ I \ \ I I \ I

\ I ;

\ j

\ L,

PI g I

Abb. 2 (a)

In Abbildung 2(a) i t der trahlengang für den FaU aufgez i hnet, d - i h da uge dir kt

über dem Mittelpunkt de piegel befindet. In Abbildung 2(b) liegt d u an inem

beliebigen Ort über der Wa eroberfläche. An d r Zei hnung ist zu er · nn n, d ,. n d n

trahlen, die am piegel reflektiert' erden, nur trahJen in uge all n, die au dem Raum

über der Wa erobertläche tammen (mit längeren trichen gezei hnet ).