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
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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.
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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
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\ 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 ).