Vakuum

DAS VAKUUM

-Das Vakuum

Es ist nicht möglich in einem Labor ein perfektes Vakuum zu erzeugen, auch wenn die Vakuumapparaturen noch so leistungsstark sind es sind im betreffenden Volumen immer noch Atome oder Moleküle vorhanden.

Unter Vakuum versteht man im weiterem Sinne nichts anderes als das innere eines Gefäßes oder einen Raum in dem der Druck um einiges geringer ist als der normale Atmosphärendruck von 1 atm bzw. 1,013 bar.

Um ein einfaches Vakuum zu erzeugen pumpt man das Gas oder die Luft aus dem jeweiligem Behältnis.

Um so mehr Gas oder Luft man abgepumpt hat, desto weniger Moleküle sind im Behältnis und das bedeutet das der Druck im Behältnis ist.

Mit ganz speziellen Apparaturen konnte man den Druck schon auf ungefähr 10^-17 bar runter setzen.

Sogar bei so einem niedrigem Druck sind noch etwa tausend Gasmoleküle gegenüber rund 10²⁰ Molekülen bei normalem Atmosphärendruck. 2*

Abbildung einer einfachen Vakuumapparatur

2*

-Wo spielt das Vakuum im Alltag eine Rolle?

Das Vakuum spielt heute in der modernen Forschung eine sehr wichtige Rolle u. ist daher nicht mehr wegzudenken.

Die Chemiker untersuchen die Reaktionen von Stoffen im Vakuum, in der Biologie interessiert man sich für die Wirkung des Vakuums auf Organismen in der Physik beschäftigt man sich allgemein mit der Untersuchung von Teilchen im luftleeren Raum, dir untersucht werden können.

Die Industrie führt Prozesse wie beispielsweise die Halbleiterherstellung oder die Massenspektroskopie mit hilfe eines Vakuums durch.

In unserem alltäglichen Leben spielt das Vakuum auch eine sehr große Rolle z.B. der Kühlschrank, Fernseher und auch einige Lebensmittel sind Vakuumverpackt (Bei Lebensmitteln ist der Druck des Vakuums beim Verpacken nicht sehr hoch!). 1*

-Erzeugung eines Vakuums, Verschiedene Pumpentypen

Heute lassen sich Vakua ganz simple und einfach mit hilfe modernen Vakuumpumpen herstellen.

Es gibt inzwischen viele unterschiedliche Pumpentypen, die gegeneinander aufgrund unterschiedlicher Entgasungsprinzipien abgegrenzt werden: 1*

„So werden einige unter dem Gattungsbegriff "Verdrängerpumpen" zusammengefaßt. Zu den sogenannten "Treibmittelpumpen" gehört unter vielen anderen auch die Wasserstrahlpumpe.

Getterpumpen sind Vorrichtungen, die in einem bereits weitgehend evakuierten Gefäß Gase durch Getter sorptiv oder chemisch binden, wodurch eine Pumpwirkung erzielt wird. Ionengetterpumpen stellen eine Kombination von Getter- und Ionenpumpen dar: Das Gettermaterial (z.B. ein Titandraht) wird durch einen Elektronenstrahl verdampft, schlägt sich an den Wänden nieder und absorbiert die Gasmoleküle, die zum Teil durch Stoßionisation zusätzlich ionisiert werden und durch ein elektrisches Feld beschleunigt auftreffen.“ 1*

Abbildung einer Vakuumpumpe

2*

-Der Behälter für ein Vakuum

Ein Vakuum wird meistens einem ganz speziellem Druckkessel erzeugt.

Dieser Kessel muss eine sehr glatte Oberfläche nötig, damit die Sorption (Austauschvorgänge an den Gefäßoberflächen: Gasteilchen werden von der Oberfläche absorbiert, von dort aus aufgenommen, bzw. desorbiert, d.h. an die Umgebung abgegeben) sehr gering gehalten werden können.

Der Behälter muss vor allendingen eine sehr gute Luftabgeschlossenheit haben und muss sehr sauber sein.

Dazu kommt noch, dass bei einer perfekten voraussetzung eine konstante Temperatur eingehalten muss und keinerlei Erschütterung passieren dürfen.

Wenn ein Hochvakuum oder gar ein Ultrahochvakuum erzeugt werden soll, müssen diese Ansprüche erhöht werden. 1*

-Druck - Definition und Messung

Wenn man Kräfte auf einen festen Körper ausübt die eine bestimmte Richtung haben, dann erzeugt man einen Druck.

Versucht man zum Beispiel mit der Hand auf eine wasseroberfläche zu drücken so weichen alle Teilchen unter der, dem erzeugtem Druck, aus.

Die SI-Einheit (Abkürzung für "Système International d’Unités", im amtlichen und geschäftlichen Verkehr verbindliche Basiseinheiten des Internationalen Einheitensystems) zur Messung des Drucks ist das "Pascal". Ein Pascal ist die ableitung durch die ausgeübte Kraft von einem Newton pro Quadratmeter. Auch Verständlich ist auch das "Torr" und das "(Milli-) Bar". 1*

-Einheiten des Drucks

„1 at ( 1 Atmosphäre = 0,981 bar » 1 bar)

1 bar = 1000 mbar (= 10 N/cm²)

1 Pa (1 Pascal = 10-2 mbar)

1 mbar = 0,76 Torr

‚Stärke‘ eines Vakuums

Grobvakuum: Atmosphärdruck - 1 mbar

Feinvakuum: 1 mbar - 10-3 mbar

Hochvakuum: 10-3 mbar - 10-8 mbar

Ultrahochvakuum: 10-8 mbar - 10-11 mbar“ 1*

-Das ‚erste‘ Vakuum - Torricellis Luftdruckbeweis (Schüler Galileis-Versuch von 1644)

„ Stülpt man eine beliebig lang gewählte Glasröhre voller Quecksilber in eine ebenfalls mit diesem Metall gefüllte Schale, sinkt die Quecksilbersäule im Glas auf eine Höhe von 760 mm - entsprechend dem Luftgewicht, das auf der Wanne lastet. Über der Säule entsteht luftleerer Raum: ein Vakuum. Das beweist die Versuchsanordnung oben im Zylinder: Kein Luftdruck drängt dort das Quecksilber aus dem Schälchen in das Rohr.

Blaise Pascal führte denselben Versuch in verschiedenen Höhenlagen über NN durch: Der Quecksilberspiegel im Rohr stand in größeren Höhen niedriger (Þ geringerer Druck).“ 1*

-Die Magdeburger Kugeln

• Otto von Guericke baut zur gleichen Zeit die ersten "Vakuumpumpen".

• Versuch von 1663 am Hof des Kurfürsten von Berlin:

• luftdicht aneinandergefügte, leergepumpte Magdeburger Halbkugeln.

• Pferde können die Kugelschalen nicht auseinanderziehen.

• Außenluft presst die evakuierten Schalen zusammen, da Gegendruck fehlt. 1*

-Funktion eines Atomlasers im Vakuum

Der vor kurzer Zeit entwickelte Atomlaser in München hat einen sehr schmalen Strahl und kann in alle Richtungen eingesetzt werden.

Die Verbesserung basiert darauf, die Atome mit Hilfe von Laserstrahlen auf eine Geschwindigkeit von 5 Zentimetern pro Sekunde zu beschleunigen, dass reicht aus um den Laserstrahl in alle Richtungen zu schicken.

Statt wie normale Laser funktionieren, geht der Atomlaser nur in einem Vakuum.

Wenn ein solcher Laser außerhalb zur Funktion gebracht werden könnte,würde es einen Zusammenstoß zwischen den Atomen des Strahls und denen in der Atmosphäre kommen. (Der Atomlaser wird zur Herstellung von Mikrochips und kleinsten elektronischen Präzisionsgeräten verwendet.) 1*

Quellenangaben:

1*: http://mitglied.lycos.de/ralph-mennicke/Diverse-Abhandlungen/Das-Vakuum.html

2*: Microsoft Encarta Enzyklopädie 2000 PLUS

Felix Schubert

Thermometer

Physik

Klasse: 8

Das Thermometer

Der Ausarbeitungs Inhalt

1. Das physikalische Gesetz
2. Die zeitliche Einordnung
3. Thermometer
4. Bibliografie

1. Gesetz:

Volumenänderung bei Temperaturänderung

2. zeitliche Einordnung

Anders Celsius (1770 – 1744)

Was war noch?

-Karl der 6. Hatte 1713 mit der sogenannten "Pragmatischen Saktion" eine Erbfolgeregelung

Erlassen --> Thronfolge geht an eine seiner Töchter

-1740 trat Erbfall von Karl 6. ein und Tochter Marie Theresia trat Herrschaft an. Sachen, Bayern

und Preußen machen mit Hilfe von Frankreich und Spanien nun Ansprüche auf Teile des

Österreichischen Landes komplex geltend.

Lord Kelvin (1824-1907)

-1815-1848 kurz:

Geschichte Europas von zwei widerstreitenden Strömungen geprägt d.h. Beharrungskräfte der

alten Ordnung und den Erneuerungskämpfen revolutionärer Befreiungs-Nationalbewegungen.

-1850-1914 kurz:

Beginn der "Ära Bismarcks; die deutsche Revolution; die Reichsgründung; Politische Parteien

und Ideologienbildung.

3. Thermometer

>Flüssigkeitsthermometer enthält meist Alkohol oder Quecksilber. Der Meßbereich ist nach unten

durch den Erstarrungspunkt der Flüssigkeit beschränkt (bei Quecksilber: -39°C)

Nach oben sind dem Meßbereich durch die Haltbarkeit des verwendeten Steigrohres Grenzen

gesetzt. Bei zu hoher Temperatur wird es durch die verdampfende Thermometerflüssigkeit

auseinander gesprengt. Mit speziellen Flüssigkeitsthermometern lassen sich Temperaturen von

-200°C bis etwa +1000°C messen. Das Quecksilber aus einem zerbrochenem Thermometer ist

sorgfälltig einzusammeln, sonst entstehen beim Verdunsten giftige Dämpfe.

Thermometerarten

- Quecksilberthermometer

- Alkoholthermometer

- Metallthermometer

- Gasthermometer

- Widerstandsthermometer

- Halbleiterthermometer

- Chemische Thermometer

4. Bibliografie

Bücher:

Telefonprinzip

Telefon

1. physikalische Gesetze: Im ersten Beispiel ist das physikalische Gesetz des unverzweigten Stromkreises (Reihenschaltung).

Elektrische Stromstärke: im unverzweigten Stromkreis ist die elektrische Stromstärke an allen Seiten gleich groß.

d.h. I=I

Die elektrische Spannung im ist im unverzweigten Stromkreis nicht gleich, die Klemmspannung verteilt sich auf die Bauelemente.

d.h. U=U1+U2

Der Gesamtwiderstand ist gleich der Summe der elektrischen Widerstände der einzelnen Bauelemente.

Das Widerstandsgesetz: R ~ L

1. Zeitliche Einordnung:

beteiligte Wissenschaftler:

1. • Alessandro Volta war ein italienischer Physiker und er ist 1745 in Como geboren, er starb 1827. 1774 war er Professor von Physik in der königlichen Schule von Como. 1779 wurde er Professor von Physik an der Universität in Pavia (Italien), einen Stuhl den er für 25 Jahre besetzte. Er hatte bis 1799 einen Vorläufer der elektrischen Batterie entwickelt. 1801 wurde er von Napoleon Bonaparte für seine Wissenschaftlichen Erkenntnisse ausgezeichnet. " Er erfand als erster eine elektrische Energiequelle, die über längere Zeit einen beständigen elektrischen Strom liefern konnte." (SPANNUNG: Formelzeichen: U; Einheit: V (Volt); Messgerät: Voltmeter)

Andre-Marie Ampere war französischer Staatsbürger und Physiker. Er lebte von 1775 bis 1836. Er entdeckte das Gesetz der Stromstärke I=U:R (STROMSTÄRKE: Formelzeichen: I; Einheit: A (Ampere); Messgerät: Amperemeter)

Alessandro Volta und Andre-Marie Ampere legten die Grundsteine für das Widerstandsgesetz!

1. • Georg Simon Ohm war deutscher und ist am 16 März 1789 in Erlangen (Bayern). Er starb am 6 Julie 1854 in Erlangen. Er entdeckte 1826 den Zusammenhang zwischen der elektrischen Stromstärke und der elektrischen Spannung.

• Entdeckung des Widerstandsgesetz (auch bekannt als Gesetz der Proportionalität) R = U/I

1. • 1852 wurde er Professor von Physik an der Universität in München.

Große Geschichtlichen Ereignisse zur Zeit von Alessandro Volta, Andre-Marie Ampere und Georg Simon Ohm (1745-1854)

1. • USA wird Weltmacht

   • Französische Revolution

   • Napoleonische Herrschaft

   • Wiener Kongress

   • Wartburg Fest

   • Hamacher Fest

   • Deutscher Zollverein

Was vor und was nach dem Kohle-Körnermikrofon erfunden wurde:

1. • 1876 Otto, Viertakt-Benzin-Motor (Deutschland)

   • 1876 Bell und Edison Mikrofon (USA)

   • 1877 Edison, Phonograph (USA)

   • 1778 Edison, Kohlefadenlampe (USA)

   • 1779 Siemens, elektrische Eisenbahn (Deutschland)

   • Vor ca. 120 Jahren wurde das Kohle-Körnermikrophon von David Hughes erfunden, dies war ein großer Fortschritt der Wissenschaft

   • 1883 Daimler, Auto mit Verbrennungsmotor (Deutschland)

   • 1885 Daimler, Kraftrad mit Benzinmotor (Deutschland)

3. Beschreibung des Kohle- Körnermikrophons

Das Telefon ist ein Kommunikationsmittel um Sprache und Töne mit Hilfe der Elektrizität zu übertragen. Im Handapparat befindet sich das Mikrophon und der Hörer sind die wichtigsten Teile des Telefons. Das Telefon enthält eine Membran der durch Schalldruck in Schwingungen versetzt wird, die entstehenden Vibrationen werden in elektrische Impulse umgewandelt und zu einem Empfänger übertragen, der diese Impulse wieder in einen Schall umwandelt. Die elektrische Impulse werden mit Lichtgeschwindigkeit übertragen, d.h. 300000 km/s, daher ist es möglich über große Entfernungen, über Kontinente hinweg Gespräche zu führen

3.1. Versuchsaufbau von David Hughes

Das Bild zeigt folgenden Modelversuch: In einer Pappschachtel, die oben und unten mit Metallblech ausgekleidet ist, befinden sich Kohlekörner, über die beiden Bleche wird

der Kontakt zu einem einfachen Stromkreis hergestellt (die Kohlekörner sind Leiter die durch einen intensiven Druck den elektrischen Widerstand verändern - damit fließt ein höherer Strom).

Bei dem Kohle-Körnermikrophon ist der Stromkreis ist so gestaltet das, das Lämpchen nicht leuchtet, übt man aber auf die Schachtel einen Druck aus, so verändert sich der Kontakt der Kohlekörner und damit der elektrische Widerstand.

=> das Lämpchen leuchtet

Bei einem Kohle-Körnermikrophon trifft eine Schallwelle auf die Metallmembrane und versetzt diese in Schwingungen, dadurch werden die Kohlekörner im Mikrophon mehr oder weniger Stark zusammen- gedrückt. Dieses bewirkt eine große Anzahl von Kontaktstellen zischen den Kohlekörnern und dadurch eine Änderung des elektrischen Wiederstandes im Rhythmus des Sprechers.

3.2 Funktionsdarstellung von Mikrophon und Lautsprecher

Die Vorhandene Skizze zeigt das Zusammenspiel von Mikrophon beim (Sender) und beim Lautsprecher (beim Entfänger). Die Wiederstandsänderung das dem Schall ausgesetzten Kohle-Körnermikrophons bewirken Stromänderungen in dem Kreis, dieser "Wechselstrom" durchfliest eine Spule im Lautsprecher, deren Magnetismus (Anziehungskraft) dann im Takt der Sprache schwankt. Hinter der Spule befindet sich ein Dauermagnet, der die Spule mehr oder weniger anzieht oder abstößt, je nachdem wie stark der Strom durch die Spule fließt. Mit der schwingenden Spule ist eine Membran verbunden der ist dort vor ihr liegenden Luftdruckschwankungen hervorruft, welche von unserem Ohr nah genommen werden.

Heute ist das Telefon schon weiterentwickelt. Das Kohle-Körnermikrophon wurde

abgelöst durch neuere Modelle, die aber vom Prinzip her ähnlich funktionieren.

Quellenangabe:

Internetseiten:

www.google.de/Alesandre Volta. de

www.google.de/Georg Simon Ohm. de

www.kohle-körnermikrofon.de hier konnte ich die Seite bloß raten, ich nicht mehr gewusst habe!

www.gymnasium-hennnef.de/projekte/telegraf//see.htm

Telefongeschichte

Alltagsphysik

Telefon

1.Geschichte

Kommunikation kommt aus dem Lateinischen (Commuicatio) und bedeutet „Gemeinsamkeit; Mitteilung“.

Für jede Form von Kommunikation müssen sinnliche Wahrnehmungen vorhanden sein. Nach Aristoteles (384-322 v. Chr.) werden Eindrücke und Empfindungen dem Menschen durch fünf Sinne vermittelt: Gesicht, Gehör, Gefühl, Geschmack und Geruch.

Tast-, Geschmack- und Geruchssinn sind Nahsinne. Sehen und Hören sind Fernsinne, mit denen Kommunikation als Dialog oder Interaktion auch über Entfernungen stattfinden kann. In der Entwicklung der menschlichen Gesellschaft entstand schon sehr früh das Bedürfnis sich über größere Entfernungen schnell miteinander in Verbindung zu setzen. Ohne technische Hilfsmittel sind der Übertragung akustischer und optischer Informationen allerdings physikalische Grenzen gesetzt. Ein Schrei als Alarmruf reicht kaum weiter als 1.5 km.  Es wurden Trommeln oder lautstarke Signale zur Ausdehnung der Reichweite eingesetzt. *1

1673 berichtete Athanasius Kirche (1602-1680) von einem legendären Horn Alexanders des

Großen.

Mit seinen 5-Ellen=2,5 m Durchmesser soll es so laut gewesen sein, dass Alexander der

Große seine Truppen über 18 km zusammenrufen konnte.

Bewiesen ist das allerdings nicht wirklich.

*Bewiesen ist dagegen, die Wirkung der Signaltrommeln, welche von vielen Naturvölkern in   Afrika und Ozeanien noch bis in die Neuzeit verwendet wurden. In undurchdringlichen Urwaldregionen waren akustische Signale die einzige Möglichkeit für eine schnelle Nachrichtenübertragung.

*Griechen und Perser kamen auf die Idee Feuerzeichen zur Nachrichtenübertragung  zu nutzen.

1753 wurde ein Brief an den Herausgeber des Scot’s Magazine in Edinburgh geschickt. Dieser

Brief mit „C.M.“ unterzeichnet. Dieser C.M. schlug vor zwischen zwei Stationen 24 gut

isolierte Drähte zu spannen. Für jeden Buchstaben des Alphabets einen Draht. Am Ende

der Drähte sollten kleine Kugeln herabhängen. Wurde um eine Ladung aus einer

Elekrtisiermaschine über einen Konduktor auf einen der Drähte gebracht, so zog die

betreffende Kugel am Ende ein darunter befindliches Stückchen Papier an.

1839 Zeigertelegraf von Weatstone (1802-1875) mit drei Leitungsdrähten und einer

Zeichenscheibe mit 30 Zeichen.

1840 Viel später kam der Telegraf, sozusagen eine Fernschreibmaschine. Dieser wurde von

Claude Chappe zu erst in Frankreich erfunden und war sehr kompliziert zu bedienen und

erforderte auf Grund dessen viel Übung.

* der erste, der die Idee hatte Sprache elektrisch zu übertragen und diese in klarer Weise  formulierte war der französische Telegrafenbeamte Charles Bourseul (1829-1912)

* Charles Bourseul: „Stelle man sich vor, man spreche nahe bei einer beweglichen Platte, die so

biegsam ist, dass keine der Schwingungen verloren gingen, die durch Sprache hervorgebracht

werden; dass diese Platte die Verbindung mit einer Batterie abwechselnd herstellt und

unterbricht, so könne man in einiger Entfernung eine andere Platte haben, die zur selben Zeit

die selben Bewegungen ausführt.“

* praktische Versuche zu seiner Idee führten allerdings zu keinem Ergebnis.

* der erste, der einen Apparat zur Reproduktion von Tönen aller Art konstruierte war Johann

Philipp Reis (1834-1874) *2

2.Entwicklung des Telefons

Anfang 1881 wurde in Berlin die erste Telefondienststelle in betrieb genommen, an die erst 8 Anschlüsse reichten. Diese Anschlüsse besaßen der Finanzier  des Kaisers, die Berliner Börse, der Makler-Verein, drei Banken, ein Teehaus und eine Wellblechfabrik. Ein halbes Jahr später enthielt das erste Telefonverzeichnis schon 187 Rufnummern. Am Jahresende gab es bereits 458 Teilnehmer und zwar waren diese nicht nur in Berlin sondern auch in Frankfurt/Main, Hamburg, Köln, Breslau und Mannheim. Zur Jahrhundertwende gab es in Deutschland 160 000 Anschlüsse und im Jahre 1940 gab es bereits 2,5 Millionen Teilnehmer. Nach dem zweiten Weltkrieg stieg die Anzahl Beständig und liegt Jetzt bei über 30 Millionen. *3

3.Telefonvermittlung

Früher wurde noch mit Hand Vermittelt. Dieses waren die zentralen Telefonämter. In den üblichen Ämtern für 10 000 saßen 100 Telefonistinnen. Vor ihnen ein Tableau mit 10 000 nummerierten Steckbuchsen, eine für jeden Teilnehmer. Aus der Tischplatte herausziehbar hatte jede Beamtin 100 Kabelschnüre mit je zwei Steckern zur Hand. Wenn ein Teilnehmer an rief, fiel die zu der Buchse gehörende Klappe an der Wand zu. Die Beamtin steckte dann einen Stecker von einem Kabel in die Buchse und verband dadurch ihren Kopfhörer und Mikrofon mit der Leitung des Teilnehmers. Dieser sagte ihr mit welcher Nummer er verbunden werden wollte. Nun steckte sie den zweiten Stecker in die Buchse des verlangten Teilnehmers. *4

4.Internationaler Kennzahlenplan

Er orientiert sich an geografischen Bereichen, innerhalb  derer jedem Land eine Länderkennzahl(für Deutschland 49) zugeordnet wird. Als Verkehrsausscheidungsziffer für die internationale Ebene ist 00 festgelegt. Die internationale Rufnummer soll 12 Stellen(ohne Verkehrsausscheidungsziffer) nicht überschreiben. Damit verbleiben für die nationale deutsche Rufnummer 10 Ziffern. *5

5.Selbstwahl-Vermittlung

*1892 erfundene Nummernselbstwahlsystem. Wenn man die Wahlscheibe dreht, werden- beim

Rücklauf der Scheibe- eine entsprechende Anzahl von elektrischen Impulsen in die Leitung

gegeben.

* Diese bestätigen über ein Relais in der Zentrale einen elektromagnetischen Schritthalter, der

die eigene Leitung mit der des gewünschten Gesprächspartners verbindet.

* Der Schritthalter ist als Heb- Drehwähler ausgebildet, um in zwei Phasen wahlweise mit einer

von 100 Teilnehmerleitungen zu verbinden.  *6

6.Begriffserklärung Schallwellen

Schallwellen Eigenschaften: Pflanzen sich nur in Luft, Gasen, Flüssigkeiten und festen Körpern fort. Deshalb können sich Astronauten auf dem Mond nicht durch sprechen oder rufen verständigen, weil der Mond keine Atmosphäre besitzt. Wir hören zwar den Knall von Düsenflugzeugen noch sehr laut, wenn sie in Höhe von 20 000 Metern die Schallmauer durchbrechen. Die stärkste Explosion würden wir aber nicht hören, wenn sie noch weiter entfernt ist. Ein beliebtes Experiment aus dem Physiksaal: Vom Klingeln eines Glöckchens in einer luftleergepumpten Glasglocke hören wir nichts. *8

7.Telefonhörer

*Erstes elektrisches Telefon bestand nur aus einem Hörer an jedem Ende der Leitung

*Prinzip des Hörers ist heute immer noch das Gleiche bei Telefonhörern und einfachen

Kopfhörern.

*Eine Membran aus dünnem Eisenblech vibriert und liefert dadurch die Schallwellen für das

Ohr. Ihre Bewegung entsteht durch veränderte Anziehungskraft des Magneten. Diese wird

durch die elektromagnetische Wirkung der Spule im Rhythmus der Stromschwankungen ver-

stärkt und geschwächt, die vom Geber am anderen Ende der Leitung kommen.

* Andersrum wird die Membran durch hineinsprechen in Bewegung versetzt und in die Spule

Stromschwankungen induziert werden. Somit konnte beim Erwähnten ersten Telefon der

Hörer auch als Geber verwendet werden. Die dabei erzeugten Ströme sind allerdings sehr

schwach, so dass eine Verständigung höchstens auf eine Entfernung von ein paar Kilometern

möglich ist.

* Diese Methode ist heute aber immer noch bei einfachen Haus- und Feldtelefonen in Gebrauch. *8

7.Telefonleitungen

* Früher flossen die Sprechströme der Telefone durch Freileitungen. Neben Landstraßen

zogen sich zwischen ca. 7m hohen Holzmasten Dutzende von Drähten hin.

*Heute ist das nur noch in wenigen ländlichen Gebieten und einigen Kleinbahnlinien der Fall. *9

Telefon von Herrn Bell

Alltagsphysik

Thema: Das Telefon

Zeitl. Einordnung: - 1854 Charles Bourseul

• 1861 Johann Philip Reis

• 1877 Alexander Graham Bell

• 1878 Haghes u. Thomas Alva Edison

Inhalt: 1. Die Entwicklung des Telefons

1. 1. Bells Apparat

   2. Die Funktionsweise des Telefonapparates

(Quelle: http://images.google.de/images?q=alexander+graham+Bell&hl=de&lr=&ie=UTF-8&sa=N&tab=wi)

Das Telefon, ist ein Kommunikationsmittel, durch das Sprache und Töne mit der Hilfe von Elektrizität übertragen werden. Das Telefon enthält eine Membran, die durch Schalldruck in Schwingungen versetzt wird. Die entstehenden Vibrationen (Wellenbewegungen) werden in elektrische Impulse umgewandelt und zu einem Empfänger übertragen, der diese Impulse wiederum in Schall zurückwandelt. Der Informationsaustausch zwischen zwei Punkten verläuft über das Fernsprechnetz, an dem die Fernsprechteilnehmer angeschlossen sind.

1. Die Entwicklung des Telefons

Bereits 1854 fing der französische Erfinder Charles Bourseul an, mit Schwingungen, die durch das Sprechen auf eine biegsame Scheibe oder eine Membran entstehen, einen elektrischen Schaltkreis zu schließen und wieder zu öffnen und auf eine ebenfalls mit einer Membran versehene Apparatur zu übertragen. Sieben Jahre später gelang dies dem deutschen Physiker Johann Philip Reis. Er baute den ersten Apparat, der die menschliche Sprache elektrisch übertragen konnte. 1877 konstruierte der Erfinder Alexander Graham Bell das elektromagnetische Telefon, mit dem sich das gesprochene Wort in relativ ursprünglicher Klangqualitätübermitteln ließ.

1.1. Bells Apparat

Die Erfindung Alexander Graham Bells bestand aus einem Sender, einem Empfänger und einem einfachen Verbindungsdraht. Aufbau des Senders und Empfängers waren identisch, wobei jeder eine biegsame Metallmembran und einen Hufeisenmagneten aufwies. Der Magnet war mit einer Drahtspule umwickelt, durch die ein konstanter Gleichstrom floss. Die in ihrer Intensität unterschiedlich starken Schalldruckwellen erzeugten Schwingungen auf der Membran, die sich auf das Magnetfeld übertrugen. Dadurch änderte sich die Stärke des anfangs gleichmäßig fließenden elektrischen Stromes (Induktion). Der so beeinflusste Strom wurde über eine

Alexander Graham Bell

Geb. 03.03.1847 in Edinburgh

Gest. 01.08.1922 bei Baddeck/Kanada

(Quelle: http://images.google.de/images?q=alexander+graham+Bell&hl=de&lr=&ie=UTF-8&sa=N&tab=wi)

Drahtverbindung zum Empfangsgerät weitergeleitet. Dort fand eine Umkehrung des Prozesses

statt: Das durch den elektrischen Strom (genauer durch dessen elektrisches Feld) veränderte Magnetfeld versetzte die Membran in Schwingungen, die jetzt unterschiedliche Luftdruckwellen erzeugte, die als Schall im Ohr hörbar wurden.

1.2. Die Funktionsweise eines Telefonapparates

Die Bellsche Konstruktion ist prinzipiell beim heutigen Telefon noch vorhanden. Für den wechselseitigen Sprechverkehr besteht ein Fernsprechapparat aus einer Sende- und einer Empfangseinheit, der Sprechmuschel und dem Hörer. Sie sind mit dem Basisgerät verbunden, das die Wählscheibe bzw. die Wähltastatur, die Rückdämpfung und das Läutwerk enthält. Manche Telefontypen bestehen nur aus dem "Hörer", in den alle Bauteile eingebaut sind. Beim schnurlosen Telefon wird das vieradrige Kabel zwischen Basisgerät und Hörer durch eine Funkverbindung ersetzt.

Bells Konstruktion, Sprache über induktiv erzeugte Schwankungen in der Stromstärke zu übertragen, hatte den Nachteil, dass das gesprochene Wort qualitativ minderwertig übertragen wurde. Dies änderte sich mit der Erfindung des Kohlemikrophons durch Haghes und Thomas Alva Edison im Jahr 1878. Seine Funktion besteht darin, dass der elektrische Strom durch eine mit Kohlekörnern gefüllte Dose fließt, deren Oberseite mit einer empfindlichen, dünnen Papiermembran verschlossen ist. Treffen Schalldruckwellen auf die Membran, so werden die Körner zusammengepresst. Damit erhöht sich ihre Leitfähigkeit. Entsteht umgekehrt ein Unterdruck, verringert sich die Leitfähigkeit, und es kann weniger Strom fließen. Wie bei der Bellschen Apparatur werden diese Schwankungen übertragen und auf der Membran im Empfangsgerät kehren die entsprechenden Signale wieder.

Über zwei Wählverfahren können sich Fernsprechteilnehmer gegenwärtig erreichen: das Impulswahlverfahren (IWF) und das Mehrfrequenzwählverfahren (MFV). Beim IWF-Verfahren werden über das mechanische Drehen der Wählscheibe entsprechend der gewählten Nummer Stromstöße induziert, die als Impulse an das Vermittlungsamt weitergehen. Dort aktivieren sie so lange Relaiseinheiten, bis die gewünschte Verbindung zustande gekommen ist. Im Gegensatz dazu wird beim MFV-Verfahren dieser mechanische Vorgang durch akustische Frequenzsignale ersetzt, was wiederum den Wählvorgang beschleunigt.

Ein wichtiger funktionaler Teil des Telefons ist für den Teilnehmer unsichtbar: die so genannte Rückhördämpfung. Menschen beobachten ständig den Klang ihrer eigenen Stimme, während sie sprechen, und passen ihre Sprechlautstärke entsprechend an. Dieses Phänomen wird "Rückhören" genannt. In den ersten Telefonen waren der Sende- und der Empfangsteil in jedem Apparat direkt miteinander und mit der Telefonleitung verbunden. Das führte dazu, dass ein Teilnehmer seine eigene Stimme durch den Empfänger am Ohr sehr viel lauter hörte, als wenn der Hörer sich nicht am Ohr befand. Der Ton war lauter als der normale Ton, da das Kohlemikrophon die Schallenergie gleichzeitig mit der Umwandlung von einer akustischen in eine elektrische Form auch verstärkte.

Dieses Telefon konstruierte A. Graham Bell 1877 mit seinem Assistenten Thomas Watson.

(Quelle:http:.//images.google.de/images?q=alexander+graham+Bell&hl=de&lr=&ie=UTF-8&sa=N&tab=wi)

Strom Energie

Elektrische Energie und wie sie in einer dreiköpfigen Familie genutz wird.

1. Was ist Strom?
2. Wie kann Energie verwendet werden bzw. wie wird Energie verwendet und was kann man einsparen?
3. Wie viel Energie verbraucht eine Familie in einer Woche bzw. in einem Monat?

die elektrische Leistung wird in Watt bzw. in Kilowatt gemessen. Seine Stärke wird in Ampere (A) angegeben. Es gibt zwei Arten, Strom zu nutzen, als:

Solch eine Reihenschaltung wird bei der Beleuchtung verwendet. Die Parallelschaltung wird für Steckdosen genutzt.

Ganz einfach, wenn der Strom aus der Natur (Wind, Wasser oder Solarzellen) oder chemisch

(Kernkraft, usw.). gewonnen wird, gelangt er in ein Umspannungswerk, wo er für die Haushalte brauchbar gemacht wird: Er erhält die "richtige" Voltzahl.

Bei uns in Deutschland, wie ganz Europa, 230 V, in den USA 115 V.

An der Erfindung des Stroms waren folgende Herren besonders stark beteiligt:

• James Watt (1736-1819) fand die Einheit der elektrischen Leistung: P_el in Watt
• Andre Marie Ampere (1775-1836) beschäftrigte sich mit der Stromstärke, deren Einheit daher nach ihm benannt wurde: I in Ampere
• Georg Simon Ohm (1789-1854) definierte den elektrischen Widerstand: R in Ohm
• Volta (um 1800) gelang es, über einen längeren Zeitraum Energie als ein Volt starke Ströme festzuhalten, Einführung der Spannung: U in Volt

Strom kann heutzutage fast überall verwendet werden oder -besser gesagt- er wird überall verwendet. Ein Leben ohne Strom kann sich heute fast niemand vorstellen. Verständlich? Wie sollte man sich etwas zu Essen machen, wenn das Grillen verboten ist und sogar die Würste im Kühlschrank lagern müssten, der auch nur mittels Strom funktioniert. Also ist die heute existierende Welt fast schon "aufgeschmissen" ohne Strom. Aber wie kommt er nun zur Geltung? Am besten zeige ich das anhand einer Skizze:

Legende:

Rote Streifen symbolisieren die Heizungen.

Blaue Striche bedeuten Fenster.

Ein schwarzes Quadrat deutet eine Steckdose an.

Das grüne Quadrat steht für den Netzstecker.

In meinem Zimmer werden die Steckdosen von drei Lampen, dem kompleten Computer und einer Hifi-Anlage genutzt.

In dem Zimmer meines Bruders sind: zwei Lampen und ein Radio.

In dem Zimmer meiner Mutter sind: drei Lampen, ein Fernsehr und eine Musikanlage.

In unsere Küche ist: ein Kühlschrank, ein E-Herd, zwei Lampen, eine Musikanlage, ein Mixer, usw.

Im Bad sind: zwei Lampen und eine elek. Zahnbürste.

Im Klo ist eine Lampe.

In unseren Vorsaal sind Drei Lampen.

Daraus kann man schließen das man am meisten Beleuchtung in seiner Wohung hat.

Und dort kann man auch am meisten einsparen, mit Energiesparlampen zum Beispiel.

Das Licht vor dem schlafen gehen ausmachen, den Kühlschrank immer geschlossen haben usw. Aber man kann auch zu einer alternativen Energiequelle wechseln bei der hiesigen Stadtwerken. Auch wenn das mehr kosten mag im Endeffekt passt man dann mehr auf sein Geld auf und hilft auch noch der Umwelt.

Wichtig: Man darf niemals Geräte anschließen die eine Voltzahl Begrenzung von 2000-2500 V übersteigen.

Der Strom wird in einem monatlichen- und einem wöchentlichendiagramm dargestellt. Gemessen wurde der Stromstand gegen 18.00 Uhr.

Einheit: kWh (Kilowattstunden)

Wie man sieht nemmen sich die Werte nicht sehr viel. Aber am Mittwoch schwächen die Werte warum?

Weil Ich am Mittwoch erst 17.30 Uhr aus der Schule komme 18.00 Uhr zum Training muß, und meine Mutter ebenfalls. Wie man auch bemerkt ist das Wochenende Höher. Wahrscheinlich weil man mehr zuhause ist und auch zu Hause isst? Bei mir stimmt ein großteil davon, den man kann sich ja nicht das ganze Wochenende mit Freunden treffen. sondern muß auch mal Schule machen z.B.: Alltagsphysik. Oder???

Der durchschnittliche Verbrauch beträgt: 3,94 kWh

Laser

Der Begriff "Laser"

Gravitation

Warum wir auf der Erde stehen, wir Gegenstände heben können, Wasser in Richtung Erdoberfläche fließt, lässt sich alles Mithilfe der Gravitation erklären...

Warum der Mensch auf der Erde steht:

Wir sind Objekte die auf der Erde stehen. Wir sind Objekte die von der Massenanziehungs- kraft, also vom Erdmittelpunkt, angezogen werden. Meine Person trifft zum Beispiel mit 510,12 N auf die Erde auf. Jeder Körper, jedes Objekt und alle Gegenstände werden vom Erdmittelpunkt angezogen.

( Bild aus Google unter dem Begriff Leute auf www.jova-nova.com)

Warum wir viel Kraft benötigen um große Gegenstände zu heben

Man spürt sehr stark in den Muskeln die Anziehungskraft, sowie zum Beispiel beim Anheben von einem großen und schweren Stein. Um der Anziehungskraft etwas Widerstand zu leisten, benötigen wir viel Kraft.

Fließendes Wasser und Gewässer:

Wasser ist ein flüssiger Körper, welcher ebenso angezogen wird. Beim Fließen von Wasser wird dieses in Richtung Erdmittelpunkt gezogen. Auch die Gewässer wie Ozean, Meer, See, Fluss, Bach und Teich tropfen oder fließen nicht in das Weltall, weil zwischen ihnen und der Erde sehr starke Anziehungskräfte herrschen.

(Bild aus Google unter dem Begriff Wasser auf www.stadtwerke-geesthacht.de)

(Vgl. Völcker Diethelm, Physik Mechanik, Flüssigkeiten & Gase, Wärmelehre, Akustik 1997, Mittelstufe1: S. 27 und 182)

Fallende Objekte:

Isaac Newton bekam heraus, dass Gegenstände beim freien Fall durch die Gravitationskraft schneller werden, das heißt sie werden beschleunigt. Gegenstände erfahren horizontal und senkrecht geworfen die gleiche Kraft. Der Gegenstand kommt weiter ehe er zu Boden fällt, wenn er schnell geschossen wird (Vgl. Microsoft Encarta Enzyklopädie 1993-2000, Animation von Isaac Newton Gravitationsgesetz).
Man kann dies auch bei Sportarten erkennen. Wie zum Beispiel beim Hammerwerfen, Diskuswerfen, Speerwerfen, etc., aber auch beim normalen Ballspiel. Der Ball wird horizontal geworfen, durch die schnelle Bewegung erreicht er eine bestimmte Weite und fällt durch die Gewichtskraft wieder zu Boden.

Gravitation:

Alle Körper ziehen sich gegenseitig an. Dies geschieht aufgrund ihrer Masse. Diese Anziehung bezeichnet man als Gravitationskraft oder Massenanziehungskraft. Die Gravitationskraft wirkt zwischen den Schwerpunkten, also den Mittelpunkten und hängt von den Massen und dem Abstand der Körper ab (Vgl. Szallies Bernhard, Physik kurz&klar 1993, Bd.2: 41).
Manchmal wird Schwerkraft und Gravitation als gleiche Bedeutung verwendet, doch die Schwerkraft bezieht sich auf die Gravitationskraft zwischen der Erde und Körpern oder in kürzerem Abstand von ihr (Vgl. Microsoft Encarta Enzyklopädie 1993-2000, Begriff: Gravitation).
Diese Anziehungskraft wirkt nicht nur zwischen der Erde und einem Körper, denn allgemein heißt es dass Körper ein anziehendes Wesen besitzen (Vgl. Völcker Diethelm, Physik Mechanik, Flüssigkeiten & Gase, Wärmelehre, Akustik 1997, Mittelstufe 1:26).

Ein Physiker spricht das so aus:
"Körper ziehen sich gegenseitig an. Die Anziehungskraft nimmt stark zu, wenn der Abstand zwischen den Körpern geringer wird. Sie nimmt stark ab, wenn der Abstand sich vergrößert.“

(Vgl. Völcker Diethelm, Physik Mechanik, Flüssigkeiten & Gase, Wärmelehre, Akustik 1997, Mittelstufe 1:26)

Newton`sches Gravitationsgesetz:

Dieses Gesetz ist nach dem englischen Physiker Sir Isaac Newton benannt. Die Formel für das Gesetz lautet:

Für das Gesetz bedeuten die Formelzeichen: m1 und m2 die Massen der beiden anziehenden Körper,F die Gravitationskraft, die zwischen den Körpern herrscht, r ist der Abstand zwischen den Schwerpunkten und G die Gravitationskonstante. Die Gravitationskonstante ist eine Naturkonstante, welche vom Material unabhängig ist. Der Wert dieser Konstante wurde 1798 Mithilfe einer Drehwaage zum ersten mal von Henry Cavendish, einem britischen Physiker, gemessen. Der genaueste Wert bisher liegt bei:

(Vgl. Microsoft Encarta Enzyklopädie 1993-2000, Begriff: Gravitation und/mit Szallies Bernhard, Physik kurz&klar 1993, Bd.2: 41)

Beispiel:

Lsg.:

Das ist eine sehr geringe Anziehungskraft zwischen den beiden Körpern und doch sind auch solche messbar.

Gewichtskraft:

Eine Folge der Gravitation ist die Gewichtskraft die ein Körper erfährt. Es ist die Kraft mit der ein Körper auf die Erde auftrifft. Fallende Objekte werden durch die Erdanziehungskraft beschleunigt. (Vgl. Szallies Bernhard, Physik kurz&klar, Bd.1: 50)
Ein Körper erfährt diese Gewichtskraft, aber besitzt sie nicht. Das wiederum nicht immer, denn sie tritt nur auf, wenn sich der Körper in der Nähe der Erdoberfläche befindet. Die Gewichtskraft ist nicht überall gleichgroß. (Vgl. Völcker Diethelm, Physik, Mechanik,Flüssigkeiten & Gase, Wärmelehre, Akustik 1997, Mittelstufe 1:27)
“Von den Polen bis zum Äquator hin nimmt die Gewichtskraft jedes Körpers um 0,5 % ab.“ (Vgl. Szallies Bernhard, Physik kurz&klar 1993, Bd.2: 42)
Das kommt dadurch zustande dass die Gravitationskraft vom weiteren Abstand des Erdmittelpunktes abnimmt und die Zentrifugalkraft zunimmt.

Die Gewichtskraft mit der ein Körper auf die Erde auftrifft, wird mit der Formel:

berechnet. Dabei gilt m als Masse eines Körpers und g als Fallbeschleunigung. (Vgl. Ahlmann Karl-Heinz, Schülerduden äDie Physik“ 1989, Begriff: Gewichtskraft: S.159)

Beispiel Berechnung:

Das Gewicht eines Fahrrad beträgt 5 kg. Um die Kraft auszurechnen mit der das Fahrrad auf die Erdoberfläche auftrifft, berechnet man die Formel der Gewichtskraft. Die Erdbeschleunigung beträgt

geg.: g = 9,81 N ges.:  G in  N

kg

m =5 kg

Lsg.:  G = m * g

G = 5 kg * 9,81 N (kg lässt sich kürzen)

kg

G = 49 N

===========

Antwort: Das Fahrrad trifft mit einer Kraft von 49 N auf die Erde auf.

Der freie Fall:

Frei fallende Körper führen eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung aus. Dabei spielt die Masse des Körpers keine Rolle. Die Fallbeschleunigung hat ungefähr immer den gleichen Betrag, unabhängig davon wie lang die Fallstrecke ist.

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Flaschenzug und geneigte Ebene 2

Alltagsphysik

von  Juliane Beuckert

Inhalt:

-Archimedes

- Lose und Feste Rolle

- Schiefe Ebene

-  Hebelgesetz

- Goldene Regel der Mechanik und Galileo Galilei

Archimedes:

In der Mechanik entwickelte Archimedes die Hebelgesetze. Außerdem wird ihm die Erfindung des Flaschenzuges zugeschrieben. In seiner einfachsten Form besteht ein Flaschenzug aus festen und losen Rollen, über die ein Seil läuft.

Lose und Feste Rolle:

Eine Rolle ist eine Scheibe, die mit einem Seil an dem Rand läuft. Mit einer festen Rolle kann man die Richtungen einer Kraft verändern. Man kann aber mit einer festen Rolle keine Kraft einsparen. Eine lose Rolle ist frei beweglich.

F₁ = F₂

Eine lose Rolle ändert zwar nicht die Richtung einer Kraft, aber teilt die Kraft auf zwei Teilkräfte auf.

Feste Rolle

Schiefe Ebene:

Prinzip: Die Last wird nicht hochgehoben, sondern über eine schräge nach oben befördert. Die schiefe Ebene ergibt wie der Flaschenzug eine kleinere aufzuwendende Kraft, dafür aber ein längerer Weg.

Damit ein Gleichgewicht entsteht, muss die Hangabtriebskraft (F_H) ausgeglichen werden.

Die Funktionen beziehen sich auf ein rechtwinkliges Dreieck.

Hebelgesetz:

Das Hebelgesetz ist nun bei zwei Kräften ganz einfach. Es muss  bei einem Hebel ein Gleichgewicht herrschen und die beiden Drehmomente müssen gleich groß sein. Wenn also die Drehwirkung der linken Kraft gleich groß ist wie die Drehwirkung der rechten Kraft, dann ist der Hebel im Gleichgewicht. Dies ergibt dann die folgende Formel:

F₁ · l₁ = F₂ · l₂

F Kraft (N)
l Hebelarm (m)

Bei mehr als zwei Kräften, muss die Summe aller Drehmomente links gleich die Summe aller Drehmomente rechts sein, damit ein Gleichgewicht entsteht.

"Goldene Regel der Mechanik"

Was an Kraft gespart wird, muss an Weg zugegeben werden. 1594 fand Galileo Galilei die Goldene Regel der Mechanik.

Die Internet Seiten:

http://www.ch165.thinkquest.hostcenter.ch/book/de/book15.html http://www.ch165.thinkquest.hostcenter.ch/book/de/book13.html http://www.ch165.thinkquest.hostcenter.ch/book/de/book9.html http://www.pfaffenwinkel.de/marktplatz/manni/mechanik/m04.html

http://www.bingo-ev.de/~ks451/ingolsta/galilei1.htm

Flaschenzug und geneigte Ebene

Physik

Flaschenzug & geneigte Ebene

27.5.2003

Franziska Schaarschmidt

Klasse 8

Inhalt:

• Goldene Regel der Mechanik

• Galileo Galilei

• Flaschenzug

• Lose & feste Rolle

• Schiefe Ebene

• Archimedes

1. 1. Goldene Regel der Mechanik

Was man an Kraft spart, muss man an Weg zusetzen.

1. Galileo Galilei

Galileo Galilei hat die "goldene Regel der Mechanik" formuliert. Er wurde am 15.2.1564 in Pisa geboren. Galileo erfand das Fernrohr und führte damit 1609 seine erste Himmelsbeobachtung durch. Galileo war der Meinung das die Erde um die Sonne kreist. Darüber verfasste er ein Buch. Da die Kirche genau des Gegenteil behauptete, sah diese ihre Macht bedroht. Deswegen wurde Galileo 1633 der Prozess gemacht. Galileo Galilei sollte Abschwören, tat es aber nicht. Er wurde zu einem lebenslangen Gefängnisaufenthalt verurteilt. Diesen verbrachte er in einem Palast des Großherzogs von Toskana. Mit der Erlaubnis des Papstes siedelte er kurz vor seinem Tod nach Arcentri bei Florenz um.

Am 8.1.1642 starb er dort.

1. Flaschenzug

Es gibt mehrere Arten von Flaschenzügen. Ich stelle hier nur einen der einfachsten vor. Diesen nennt man Faktorenflaschenzug. Er besteht aus einer oder mehreren festen und losen Rollen. Diese Rollen sind an einer Achse angebracht. Die feste Rolle, ist an einem Balken befestigt. An der Losen Rolle hängt die Last. Bei dem Faktorenflaschenzug beginnt die lose Rolle zu erst und dann folgen abwechselnd immer lose und feste Rolle.

F1 = F2 Kraft des Zuges = Kraft der Last

n Anzahl der Seilstücken

1. Lose & feste Rolle

Eine Rolle ist auf einer Gabel gelagert und hat im Rand eine Schnurlaufrille.

Lose Rollen halbieren die Kraft die man braucht, verlängern aber auch den weg um die Hälfte (Goldene Regel der Mechanik).

Eine feste Rolle verändert nur die Richtung der Kraft und macht das ziehen aber nicht leichter. Doch ist es für den Menschen angenehmer nach unten zu ziehen.

F1 = F2 Kraft des Zuges = Kraft der Last

1. Schiefe Ebene

Wenn man einen schweren Gegenstand, wie bei einem Umzug auf den Wagen verladen möchte, so baut man sich im allgemeinen eine Rampe. Also eine mit Brettern gebaute schiefe Ebene. Die schiefe Ebene hat das gleiche Prinzip wie der Flaschenzug: weniger Kraftaufwand dafür aber einen längeren Weg.

FH = h Hangabtriebskraft = Höhe der Ebene

FG l Gewichtskraft Länge der Ebene

Archimedes

Archimedes wurde 285 v. Chr. in Syrakus in Italien geboren. Er war griechischer Mathematiker und Mechaniker. Aber über sein Leben ist nicht viel bekannt, denn die Geschichten bezw. Erzählungen sind meist nur Legenden. Doch hat er sehr bekannte Entdeckungen und Erfindungen gemacht, wie z. B. den Flachenzug, die Hebelgesetze, Verteidigungsmaschinen und die Wasserschraube. Als die Römer Syrakus belagerten und am Ende einnahmen wurde Archimedes 212 v. Chr. beim zeichnen von Kreisen erschlagen.

Quellenangabe:

Internet:

• Fabian Beck & Daniel Hubert, Archimedes, http://www.uni-meinz.de/Schulen/Nieder-Olm/schwerpunkte/projekte/physik/archimed.htm, Biografie

• Grundlagen der Physik, http://www.ch165.thinkqest.hostcenter.ch/book/de/book13.html bezw. ...../book15.html

• Galileo Galilei, http://www.kug.schule.ulm.de/physik/kepler/kirche/galilei.htm

Bücher:

• Prof. Dr. habil. Hanz-Joachim Wilke & Dr. habil. Klaus Liebers, Physik, Volk und Wissen Verlag GmbH,1992

• Dr. Rüdiger Erbrecht & Dr. Hubert König, Das große Tafelwerk, Berlin, Volk und Wissen Verlag GmbH, 1999

Die Gitarre

ALLTAGSPHYSIK

Fach: Physik

Thema: Akustik: Die Gitarre

Termin der Abgabe: 27.05.2003

Name: Karl Schumann

Klasse: 8

Inhaltsverzeichnis

1. Die Gitarre

2. Einführende Begriffserklärung

Akustik, Lehre vom Schall

3. Physikalische Gesetze

4. Tonhöhe und Lautstärke

5. Biographie von Heinrich Rudolf Hertz + zeitliche Einordnung

6. Quellen

1. DIE GITARRE

Die Gitarre ist ein Musikinstrument der Lautenfamilie mit flachem, achtförmigen Korpus, rundem Schallloch und einem Hals mit Bünden, über den sechs Saiten verlaufen. Die Saiten sind am Ende des Halses mit Wirbelschrauben befestigt, am anderen Ende auf einem Querriegel (Steg ), der auf den Klangkörper aufgeleimt ist. Die drei oberen Saiten bestehen in der Regel aus Darm oder Nylon, die unteren aus Metall. Der Gitarrist drückt mit den Fingern der linken Hand die Saiten auf bestimmte Bünde, um die gewünschte Tonhöhe zu erzeugen, mit den Fingern der rechten Hand zupft er die Saiten . Bei manchen Gitarren mit Metallsaiten werden die Saiten mit einem kleinen, flachen Plektrum geschlagen.

Gitarrenähnliche Instrumente gibt es seit der Antike, die Gitarre selbst wird jedoch erst im 14. Jahrhundert schriftlich erwähnt. Die Gitarre stammt vermutlich aus Spanien, wo sie im 16. Jahrhundert das volkstümliche Gegenstück zur Vihuela des Adels darstellte, ein Instrument ähnlicher Gestalt und Herkunft. Im 16. Und17. Jahrhundert fand die Gitarre in anderen europäischen Ländern Verbreitung. Im 16. Jahrhundert wurde ein fünftes Saitenpaar unterhalb der vorhandenen vier hinzugefügt. Mitte des 18. Jahrhunderts erhielt die Gitarre ihre heutige Form. Aus den Saitenpaaren wurden Einzelsaiten und eine sechste Saite wurde hinzugefügt. Im 19. Jahrhundert verbreiterten die Gitarrenbauer den Korpus, verstärkten die Einbuchtung, machten den Körper der Gitarre zugleich flacher und änderten die Verstrebung im Korpus. Die ursprüngliche aus Holz gefertigten Wirbelschrauben wurden durch ein modernes Metallschraubwerk ersetzt.

In Spanien und Lateinamerika werden Gitarren aller Tonlagen von Kontrabass bis Diskant gespielt. Die zwölfsaitige Gitarre hat sechs Saitenpaare in der üblichen Stimmung. Die Hawaiigitarre liegt auf den Knien des Gitarristen, welcher die Metallsaiten mit quer über den Gitarrenhals gehaltenen Metallstäben verkürzt. Die Saiten sind in der Regel auf einen bestimmten Akkord abgestimmt. Die Elektrogitarre wurde in den dreißiger Jahren in den USA für die Schlagermusik entwickelt und hat einen massiven, nicht klingenden Korpus. Ihr klang wird sowohl elektronisch verstärkt als auch manipuliert (!!! ). Ihr Erfinder, der amerikanische Musiker Les Paul, entwickelte Prototypen und machte das Instrument ab Beginn der vierziger Jahre populär. In der klassischen Musik erlebte die Gitarre vor allem durch das Schaffen des spanischen Komponisten Tarrega und des spanischen Gitarrenvirtuosen Andres Segovia eine künstlerische Wiederbelebung.

2. Akustik, die Lehre vom Schall

Jeder Schall hat eine gewisse Dauer (lang, kurz ) und eine gewisse Stärke (laut, leise ). Bei den Tönen unterscheidet man außerdem noch eine Tonhöhe (hoch, tief ) und eine Klangfarbe (ein Klavier und eine Gitarre klingen bei gleicher Tonhöhe unterschiedlich )

Auf zwei Hügeln in der Nähe von Paris, die 18,5 km voneinander entfernt sind, waren Kanonen aufgestellt, welche abwechselnd abgefeuert wurden, um den Einfluss des Windes auszuschalten. Für die Zeit zwischen dem Aufblitzen des Mündungsfeuers und dem Eintreffen der Schallwelle wurde ein durchschnittlicher Wert von 55 Sekunden ermittelt. Die Schallwelle hat daher in einer Sekunde eine Strecke von 18500 m : 55 = 336 m zurückgelegt.

Die Schallgeschwindigkeit ist unabhängig vom Barometerstand, wächst aber etwas mit steigender Temperatur (0°C... 332 m/s, 15°C... 340 m/s ) und steigender Feuchtigkeitsgehalt.

(Vgl. http://home.eduhi.at/just4fun/sites/akustik.html)

Faustregel: Zum zurücklegen einer Strecke von 1 km braucht der Schall in der Luft 3 Sekunden!

3. Physikalische Gesetze

Schallquelle: Der Körper, der schwingt und dabei Energie abgibt, heißt Schallquelle.

Mögliche Schallquellen in der Musik:

1. Schwingende Saiten

• Zupf- und Streichinstrumente

Gitarre

1. Schwingende Luftsäule

• Blasinstrumente

Kammerton A hat 440 Schwingungen pro Sekunde

Das sind 440 Hertz. 1/s = Hz

Frequenzen der Saiten der Gitarre:

E= 164,8 Hz G= 392,0 Hz

A= 220,0 Hz H= 493,9 Hz

D= 293,7 Hz E= 659,3 Hz

Berechnungsmöglichkeit der Frequenz:

f= 1/2lÖ F/r *A

f- Frequenz

1. Querschnitt der Saite

l- Länge der Saite

F- Spannkraft der Saite

r - Dichte des Saitenmaterials

Berechnungsmöglichkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit:

c= l * f

l - Wellenlänge

f- Frequenz

Schallgeschwindigkeit in Luft (bei 20°C ) 343 m/s

(Vgl. Helmut Dreißig, Physik für Sekundarstufe 1, Bd.2: 174)

4. Tonhöhe und Lautstärke

Je heftiger ein Schallerreger schwingt, desto weiter schwingen auch die Luftteilchen aus. An unser Trommelfell kommen daher stärkere Druckschwankungen. Dieser Schalldruck wird in Mikropascal gemessen.

Messgeräte wandeln Druckschwankungen durch ein Mikrophon in Stromschwankungen um. Sie geben den Schallpegel in Dezibel an. Nullpunkt ist der Druck des gerade noch hörbaren Schalles. Jede Erhöhung um 20 db bedeutet eine Verzehnfachung des Schalldruckes. Der Schalldruck bei schmerzhaftem Schall (140 db ) ist zehn Millionen mal so groß wie beim gerade hörbarem Schall.

(Vgl. http://home.eduhi.at/just4fun/sites/akustik.html)

5. Heinrich Rudolf Hertz (1857- 1894 )

• Hertz wurde in Hamburg geboren
• studierte dann an der Universität Berlin
• Von 1885 bis 1889 lehrte er als Professor für Physik an der technischen Universität in Karlsruhe
• 1889 wurde Hertz Professor für Physik an der Universität in Bonn
• Hertz klärte und erweiterte die elektromagnetische Theorie des Lichtes, welche bereits durch den britischen Physiker James Clerk Maxwell im Jahr 1884 ausgearbeitet worden war
• Hertz bewies, dass sich die Elektrizität in elektromagnetischen Wellen übertragen lässt, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und viele andere Eigenschaften des Lichtes aufweisen
• Seine Experimente mit Wellen führten zur Entwicklung des Telegraphen und des Radios

• Eddison erfindet Glühbirne um 1870
• Erfindung des Telefons von Bell (1876 )
• 1884 erstes Automobil in Deutschland
• Marconi erfindet drahtloses Telefon (1895 )
• Röntgen: erste Röntgen Aufnahme im Jahre 1895
• 1888 - 1918 Regierung Wilhelm 2.

(Vgl. Davis, Gill, Die Zeittafel der Medizingeschichte 2000, 34)

6. Quellenprotokoll

Autor(en):

Titel: "Gitarre"

Erscheinungsort:

Computerlexikon: Encarta

Erscheinungsjahr: 1993- 1997 Seite:1 u. 5

Autor(en):

Titel: Akustik

Adresse: http://home.eduhi.at/just4fun/sites/akustik.html.

Pfad: Seite: 2 u. 4

Autor(en): Helmut Dreißig

Titel: Physik für die Sekundarstufe 1, Band 2

Erscheinungsort: Berlin

Verlag: Cornelsen Verlag

Erscheinungsjahr: 1991 Seite: 3

Das Flugzeug

PHYSIK IM ALLTAG

Thema: Flugzeug

Name: Nadja Heuschkel

Abgabe: 27.05.2003

Fach: Physik

Klasse: 8

Inhaltsverzeichnis:

-Die Anfäng der Flugzeuggeschichte bis Heute

Otto Lilienthal, Wilbur und Orville Wright (wichtige Lebensdaten)

-Warum fliegt ein Flugzeug?

Auftriebsarten, Gesetzmäßigkeiten, Flugrichtung, Segelflugzeug

-Das Flugzeug!!!

Bestandteile, Flugzeugarten

-Qellenangaben

________________________________________________________________________________

Die Anfänge der Flugzeuggeschichte bis Heute

Die wichtigsten Lebesdaten von Otto Lilienthal (Bild1)

Otto Lilienthal wurde als Sohn eines Tuchhändlers Nachname: Lilienthal

geboren. Er besuchte das Gymnasium und wurde Vorname: Otto

danach Schülerder Gewerbeschule in Potsdam. Geburtsdatum: 23.05.1848

Es folgte ein Praktikum im Maschienenbau. Im Geburtsort: Anklam

Anschluss besuchteer die Gewerbeakademie Todesdatum: 10.08.1896

in Berlin. Im Jahre 1878 heiratete er Agnes Fischer.

Sie bekammen insgesamt vier Kinder.1886 trat Lilienthal dem ,,Deutschen Verein zur Förderung der Luftschifffahrt" in Berlin bei. Am 9. August startete Otto Lilienthal zu einem Gleitflug und es kam durch Steuerprobleme zum Absturz.

Otto Lilienthal starb an den Verletzungen des Absturzes am 10. August 1896.

Schon während seines Praktikums beschäftigte er sich mit der Technik des Fliegens und führt auch Experimente durch. Sein Erkenntnisse daraus verfaste er in seiner erschienen Arbeit mit dem Titel ,,Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst", in der physikalische Grundlagen erläutert. Lilienthals Intresse am Fliegen basierten auf der Beobachtung von Störchen und ihren Flügeln.(Bild2)

Im Jahre 1873 fing Lilienthal an, öffentlich Vorträge über die Probleme des Fliegens zu halten. Einige Zeit später experimentierte mit Tragflügeln (nach Vorbild der Störch), um die Luftkräfte zu messen. Um das heraus zu bekommen führte er Versuche mit Drachen und Flugmodellen durch. Danach folgten 20 Patente (Rechte), darunter vier Luftfahrtpatente. Nun stand ihm nichts mehr im Wege. 1881 eröffnete Otto Lilienthal sein eigenes Unternehmen für Maschienenbau.

Die ersten Flugversuche mit Fluggeräten, die Menschen transportieren sollten, fallen in das Jahr 1890. Kurze Zeit später gelang ihm ein Gleitflug in Berwitz nahe Potsdam über eine Distanz von mehr als 25 Meter. Er führte viele weitere Gleitflüe durch. Dabei gelangen ihm bahnbrechende Gleitflüge bis zu einer Weite von 250 Metern. Auch im Flugzeugbau experimentierte er emsig weiter. In der Zeit von 1890 bis 1896 konstruierte Lilienthal rund 30 Flugapparate,die erzu mehrals 2.000 Flugversuchen in berlin und Umgebung einsetzte. Dabei erreichte er sagenhafte Weiten von über 400 Metern. Viele seiner Konstruktionsmerkmale, die er damals ausarbeitete, kennzeichnern auch heute noch die Tragflächen moderner Flugzeuge. Auch die Gebrüder Wright verwendeten sein Arbeiten als Grundlage für den Bau ihres ersten flugfähigen Motorflugzeug der Welt. Sein ,,Normalsegelapparat" ging 1894 in Serie.

Er unternahm auch einige Versuch mit den ersten Doppeldecker. Bei einem Flug mit dem Normalsegelapperat bekam er Steuerprobleme und konnte so den Absturz nicht vermeiden. Er starb an den Folgen des Absturzes am 10. August 1896.

Otto Lilienthal geht als erster Erfinder des Flugzeuges ein (und als sehr eifriger Forscher).

Die wichigstene Lebensdaten von Wilbur und Orville Wright (Bild3)

Nachname: Wright Nachname: Wright

Vorname: Wilbur Vorname: Orville

Geburtsdatum: 16.04.1867 Geburtsdatum: 19.10.1871

Geburtsort: New Castle, Iniana (USA). Gebuftsort: Daytona, Ohio (USA).

Die Gebrüder Wright wurden als Söhne des Ehepaars Miloton und Susann geboren. Schon früh interessierten sich die Brüder für technische Dinge. Orville wurde Drucker und dann betätigte er sich als Verleger und Herausgeber seiner eigenen Zeitung. Nach wirtschaftlichen Problemen und der Schließung des Betriebs eröffneten die beiden gemeinsam ein Fahrradgeschäft in Daytona.

Durch Berichte über die Flugversuche Otto lilienthals und dessen tödlicher Absturz, befassten sich die Brüder selbst mit Flugzeugen und dem Fliegen. Sie konstruierten ein flugfähiges Flugzeug mit Motor, das sie auch zum Fiegen brachten. Die Brüder Wright waren die Wegbereiter des Fliegens und des Flugzeugbaus. Nach einigen Studien über die Fliegerei gingen in Brüder an die Konstruktionsarbeiten. Sie führten immer wieder Gleitversuche durch und verarbeiteten die gewonnenen Ergebnisse in ihrer praktischen Arbeit. Im Jahre 1901 war ein wichtige Hirde genommen: die Brüder schafften es ihren Gleiter in allen drei Achsen ohne Probleme zu lenken. Ab dem Jahr 1902 machte sie sich an den Bau ihres ersten Motorflugzeugs. Als Vorlage diente ihnen ihre Gleitflugapparate, nach denen sie Rumpf und Tragflächen bauten. Dazu konstruieten sie Propeller und den Motor, der besonders leicht war.Im September 1903 waren die Arbeiten beendet. Im Dezember 1903 war es dann endlich soweit, die Brüder Wright starteten zu ihrem ersten Flugversuch mit dem Motorflugzeug ,,Flyer". Der Flug dauerte 12 Sekunden, dabei legten sie eine Strecke von 53 Metern zurück.

Sie waren die ersten Flugpioniere, denen der erste Motorflug gelang. Die Brüder führten weitere durch und konnten so ihr Fluggeräte ständig verbessern. Die Weiterentwicklung mündete im Flyer II und Flyer III. Mit diesen schafften sie eine Flugdauer von mehr als 30 Minuten.

Damit war die Flugtauglichkeit ihrer Flugzeuge auch in der Praxis bewissen. Nach den unglaublichen Erfolgen mit ihren ersten Flugapperate produzierten sie ein A Modell Wright und einen Doppeldecker Wright, mit dem sie an die Öffentlichkeit gingen. Sie präsentierten ihre Flugapperate in Flugshows und lösen so eine Flugzeugtrietes aus. 1909 starteten sie mit ihren Modellen auch in Deutschland (Potsdam). Daraufhin wurde das Flugzeug aus den USA nach Deutschland transportiert. Mit den Flugvorführungen der Brüder Wright begann in Deutschland das Zeitalter des Motorflugs.

Im Jahr 1909 gründeten die Wrights in Johannesthal nahe Berlin die Firma ,,Flugmaschienen Wright". Dort wurden dann die Wright-Flugzeuge in Serie produziert. Bis zum Jahr 1913 wurden rund 60 Doppeldecker von Wright in den unterschiedlichsten Ausführungen hergestellt. Das Wright-Unternehmen läutete die Anfänge der modernen Fliegerei in Deutschland ein.

Warum fliegt ein Flugzeug?

Auftriebsarten; dynamischer Auftrieb, statischer Auftrieb

In der Flugtechnik werden zwei (ein erweiterte) Gruppen von Luftfahrzeugen unterschieden:

a) Luftfahrzeuge leichter als Luft (statischer Auftrieb) - Gas-Ballone, Heißluftballone, Zeppeline. Diese Luftfahrzeuge fliegen nach den pyhsikalischen Bedingungen des statischen Auftriebs, das heißt das Flugzeug wiegt weniger als die von ihm verdrägten Luftmenge. Es fliegt nach dem Archimedischen Prinzip: Die Auftriebskraft FA, die auf einen Körper in einer Flüssigkeit wikt, ist gleich der Gewichtskraft FG der vom Körper verdrängten Flüssigkeit.

b) Luftfahrzeuge schwerer als Luft (dynamischer Auftrieb) - Flächenflugzeuge, Hubschrauber,,normale" Flugzeuge. Das Profil einer Tragfläche erzeugt den Auftrieb, nach dem Bernoullischen Gesetz: In einer Luftströmung entsteht gegenüber dem äußeren Luftdruck in Strömungsrichtung ein sehr großer Druck und senkrecht zur Strömung ein Unterdruck.

Die Druckunterschiede sind um so größer , je größer die Geschwindigkeiten der Luft.

Bild5

Also damit das schwere Flugzeug fliegt benötigt man Luftströmungen, den dort herrscht der dynamische Auftrieb.

Beispiel für den dynamischen Auftrieb: Ein Wellenreiter hält sich auf seinem Brett über Wasser, wenn er durch ein Motoboot gezogen wird. Verlangsam nun das vorgespannte Motorboot seine Fahrt, fällt der Wellenreiter ins Wasser - er hat keinen Auftrieb mehr. Genau das gleich Verhältnis haben wir in der Luft, wenn es sich um den dynamischen Auftrieb geht. Ein Kinderdrachen ist zwar leicht gebaut aber er ist trotzdem schwerer als die Luft. Er steigt erst, wenn wir mit ihm laufen und ihm Geschwindigkeit und damit Auftrieb verschaffen.

Um den dynamischen Auftrieb auch zu nutzen ist die optimale Form der Tragflächen. Die Form der Tragflächen wird ,,Profil" genannt. Das Profil einer Tragfläche erzeugt also den Auftrieb nach dem oben genannten "Bernoulischen Gesetz".

Beispiel für Bernoulisches Gesetz: Durch einRohr fließt Wasser mit einem bestimmten Druck und dadurch auch mit einer bestimmten Geschindigkeit. Dann wird das Rohr um die Hälfte schmaler. Jetzt muss das Wasser, bei gleichem Druck, doppelt so schnell fließen. Bohrt man nun zwei Löcher in das Rohr, so stellt man fest, dass die Fontäne beim kleinen Durchmesser nur halb so hoch ist wie die Fontäne der anderen Bohrung.

Durch diese Gesetzmäßigkeit bekommt das Tragflächenprofil Auftrieb. Durch die konkrete Wölbung der Profile nimmt die Geschwindigkeit der Luft zu und der Druck ab. Die Druckdifferenz zwischen Ober- und Unterseite erzeugt die Kraft des Auftriebs. Darum muss auch ein Flugzeug beim Start so lange am Boden rollen. Zuerst muss an den Tragflächen genügend Luftgeschwindigkeit erzeut werden, damit das es der Auftrieb vom boden abhebt. Diese Geschwindigkeit wird in der Luft noch größer. Wird sie wieder verringert sinkt das Flugzeug. Bei ganz geringer Geschwindigkeit kann (wird) es abstürzen.

c) Es gibt auch ein durch Stahl-, Hub- oder Düsentriebwerke hervor gerufenem Auftrieb. Der Düsen- oder Stahlantrieb ist eine technische Entwicklung des Kriegs und revolutionierte den Bau von Flugzeugen. Durch diesen Antrieb kann man eine mehrfache Schallgeschwindigkeit erreichen. Der Düsenantrieb entsteht durch das Entweichen von Hochgeschwindigkeitsgasen durch einen am Bug befindlichen Düsen. Das gleich wird auch beim Raketenantrieb angewand.

Die drei Auftriebsarten konnen auch kompiniert auftreten!!!

Was hält das Flugzeug stabil in seiner Flugrichtung?

Wenn eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht, wirt die vorbeiströbende Luft am Leitwerk (ist der hintere Teil, mit dem Rumpf). Das Gewicht zieht den Flieger nach unten, das Leitwerk versucht zurückzubleiben. Da es aber mit dem Flieger verbunden ist, bewirkt es, dass der Flieger sich genau in Flugrichtung ausrichtet. Wenn jetzt der Flug steil nach unten geht, drückt die Luft von obrn auf das Leitwerk, dieses bewegt sich nach unten. Das Gegenteil passiert wenn das Flugzeug nach ober will. Genauso wirkt das Seitenleitwerk. Wenn der Flieger nach links ausbricht, drückt dia von vorn anstömende Luft das Seitenleitwerk nach links und andersrum. So stabilisiert das Leitwerk die Flugrichtung.

Warum kippt ein Segelflugzeug in der Luft nicht einfach um?

Beide Tragflächen, die Linke und die Rechte gemeinsam bewirken (beide gleich) den Auftrieb des Segelflugzeugs. Dreht sich der Flieger nun um die Längsachse, also er neigt sich zur Seite, dann wird der nach unten gekippte Flügel für die anströmende Luft länger, der nach ober weisende somit kürzer. Der "kürzere" Flügel erzeugt nun logischer weise weniger Auftrieb als der Längere. Nun herrscht am "längeren" Flügel ein stärkerer Auftrieb, der den ,,Segler" wieder in dieWaagerechte zurück hebt. Ein Segelflugzeug ist also um alle drei Achsen stabil. Mam spricht von einem "eigenstabilen" Flugzeug.

Das Flugzeug?!? Mechanisch oder dynamisch angetriebenes Luftfahrzeug

Bestandteile eines Flugzeuges

Jedes Flugzeug besteht aus einzelnen Baugruppen wie Rumpf, Tragflügeln, Leitwerk und Fahrwerk, außerdem hat es ein Triebwerk. Das Flugzeug wird durch einen Piloten gelnkt. Im Rumpf befindet sich die Besatzung, Passagiere und die Fracht. Der Rumpf verbindet das Tragwerk mit dem Leitwerk und außerdem mit dem Fahr- und Schwimmwerk. Am Tragwerk befinden sich unter anderen Tragflügel, Querruder, Störklappe und Bremsklappe. Zum Fahrwerk gehören das Fahrgestell, die Laufräder und Radbremsen. Die Ausrüstung im Flugzeug besteht aus Navigations- und Überwachungsgeräten, Klimaanlage, Rettungsausstattung und Energieversorgung. Es gibt einen automatischen Fulgregler der Autopilot heißt.

Bild6

Flugzeugarten

Es wird zwischen zivilen Flugzeugen (z.B. Linien- und Charterflugzeuge; Passagier- und Frachttransport und Sportflugzeuge) und Militärflugzeuge (z.B. Bomber, Aufklärer usw.)unterschieden. Nach Art der Antriebsmaschine unterscheidet man zudem Motor-, Propellerturbinen-, Kolben-, Stahl- oder Düsenflugzeuge.

Außerdem unterscheidet man je nach Anzahl der Tragflächen zwischen Eindecker, Doppeldecker und Dreidecker.

Es gibt auch noch einige spezille Flugzeugarten: Amphibienflugzeuge, Gleit- und Segelflugzeuge, Wasserflugzeuge, Flugboote, Senkrechtstartflugzeuge, Flachstartflugzeuge, Kurzstartflugzeuge.

Quellenangabe

Biografie Otto Lilienthal:

http://www.rasscass.com/templ/te_bio.php?PID=1670&RID=1;

www.google.de (Suchmaschiene)

Biografie Wright:

http://www.rasscass.com/templ/te_bio.php?PID=1195&RID=1;

www.google.de (Suchmaschiene)

Warum fliegt ein Flugzeug:

http://www.mfk-pattensen.de/Warum_fliegt_ein_Flugzeug.htm;

http://baadenweb.de/flieger/theorie.htm

Liebers/Wilke; 1992; Physik; Berlin; Volk und Wissen

Flugzeug?!?:

Liebers/Wilke; 1992; Physik; Berin; Volk und Wissen

http://baadenweb.de/flieger/theorie.htm

Alle Bilder wurden in der Suchmaschiene unter www.google.de gefunden.

Physik am Fahrrad

Physik am Fahrrad

Entstehung des Fahrrads:

	1.Akt (1817-1820): Die Draisine 1817 erfand der badische Forstbeamte Freiherr Karl von Drais die Draisine. Dies war eine Laufmaschine, um längere Strecken schneller zurückzulegen. (1820-1861) Nach dem fieberhaften Erfinden von Eisenbahnen, Dampfmaschinen, dem Telefon, kam 1861 der zweite "Startschuss" der Entwicklung des Fahrrads.
2. Akt (1861-1870): Das Pedalveloziped Es wurden Tretkurbeln und Pedale am Vorderrad einer Laufmaschine befestigt. Pierre Michaux stellte 1867 sein Fahrradmodell in Paris vor. 1869 gründete er die 1. Fahrradfabrik der Geschichte, in welcher 200 Velos pro Tag produziert wurden. 1870 ging er Konkurs und England stieg in das Fahrradgeschäft ein.
	3.Akt (1870-1880):Das Hochrad Den Engländern war die Velos zu langsam. Anhand des Gesetzes: pro Pedaltritt eine Radumdrehung, überlegten sie sich, dass das Vorderrad größer sein müsste um schneller zu sein. Das Hinterrad war dafür umso kleiner zum besseren Aufsteigen.
4. Akt: Das Niederrad Das Hochrad war nicht sicher und man brauchte eine Lösung. Diese kam aus England: ein Übersetzungsgetriebe auf das verkleinerte Vorderrad. 1885 wurde die Kraft per Kette auf das Hinterrad übertragen. Am bekanntesten war "der Rover" von John Kemp Starley. Nach und nach sah das Fahrrad dem heutigen immer ähnlicher. So wurden Federung, Luftreifen, Freilaufnabe und Rücktrittbremse Bestandteile des normalen Rades.

Physik

Rollwiderstand Der Rollwiderstand hängt vom Laufdurchmesser und der verwendeten Bereifung, insbesondere aber vom Reifendruck ab. Multipliziert man den Rollwiderstandkoeffizienten mit der Summe der Gewichte des Fahrers und des Rades, so erhält man den Wert der Kraft, die notwendig ist, um den Ausgleich der Rollreibung zu erreichen. Reifen mit großem Durchmesser haben bei gleichem Druck oft einen niedrigeren Rollwiderstand als kleinere.

Luftwiderstand Die Stärke des Luftwiderstandes nimmt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zu. Das bedeutet, wenn man doppelt so schnell fährt, hat man gegen einen vervierfachten Luftwiderstand anzukämpfen. Um diesen zu reduzieren gibt es verschiedene Möglichkeiten. Man macht sich "windschlüpfrig" in dem man z.B eine Verkleidung am Lenker anbringt oder man versucht seine Windfläche zu verkleinern, in dem man z.B in Rennhaltung fährt oder mit einem Liegerad fährt.

Kettenschaltung An der Entfaltungsformel kann man auch erkennen, wie eine Kettenschaltung funktioniert. Das Übersetzungsverhältnis lässt sich durch die Kombination von meist 3 Kettenblättern vorn, welche an der Tretkurbel befestigt sind, und 8 Ritzeln hinten, welche 11,12,14,16,18,21,24 und 28 Zähne haben, variieren. Von den 24 Kombinationen lassen sich nur 12 wirklich sinnvoll nutzen, denn einige sollten nicht benutzt werden, weil die Kette extrem schräg liefe.

Teile des Fahrrades

Atomwaffen

Kernwaffen sind ohne Zweifel die spektakulärsten, faszinierensten und schrecklichsten Waffen die, die Welt je gesehen hat. Kaum eine andere Waffengattung bringt so viel Zerstörung und Leid wie die Atombomben. Viele kennen den Atompilz, doch wie kommt er zustande? Diese Fragen und andere zum Thema Atomwaffen will ich hier beantworten.

Geschichte: Zwischen 1940 und 1950 passiert viel Gutes und Schlechtes. Pearl Harbor wird angegriffen, die UN wird gegründet, DDR u. BRD entstehen, Indien wird unabhängig und Elisabeth II wird Königin. In den 10 Jahren passiert viel, doch zwischen 1940 d 1945 schreibt die Weltgeschichte ihre dunkelsten und blutigsten Kapitel. Der zweite Weltkrieg. Mit ihm begann eine Rüstungswettlauf zwischen USA und Deutschland: Wer erfindet zuerst die Atombombe

Die USA stellte das finanzielle Aufwändige "Manhattan" Projekt auf die Beine. Am 16.7.1945 lässt die USA die erste Atombombe über der Wüste von New Mexiko abwerfen. Die erste Atombombe, als Kriegsmittel, wurde unter dem Namen "Little Boy" über Hiroshima gezündet. 3 Tage später detoniert die weitaus stärkere Bombe "Fat Man" über Nagasaki. Beide Bomben stammen aus amerikanischer Herstellung. 280 000 Menschen sterben sofort nach den 2 Detonationen, unzählige erleiden bleibende Schäden.

Diese Wissenschaftler waren direkt oder indirekt am Bau oder Entwicklung der Atomwaffen beteiligt:

• Albert Einstein -Brief an den amerikanischen Präsidenten

• Herr u. Frau Curie (Entdeckung der Radioaktivität (1896)

• Robert Oppenheimer - Leiter des Manhattan-Projekts

• Otto Hahn -Entdecker der Kernspaltung (1938)

"Nagasaki" Bombe:

Die Nagasaki-Bombe war der Vorreiter zahlreicher Kernwaffen.

Die Zündkapseln Müssen am Rand der Bombe gezündet werden, damit die Explosionswelle gegen das "Innere" zu bewegt. Durch enormen Druck werden U und Pu zum kritischen Zustand komprimiert. Die Energie wird freigesetzt.

Wasserstoffbombe:

Die Wasserstoffbombe wurde entwickelt um den größtmöglichen Schaden anzurichten.

Wenn die Implosionskapseln Zünden wird der Schaum-Kunststoffraum überflutet mit energiereichen Photonen. So kommt starke Hitze zustande. Durch den entstehenden Druck erreicht der Plutoniumkern den Kritischen zustand und detoniert

Neutronen-Bombe :

Die Neutronen-Bombe sollte die lebende Materie vernichten, aber die Fabriken und taktisch wichtige Gebäude sollten weitest gehend erhalten bleiben.

Das Gemisch von Deuterium und Tritium, welches in der Wasserstoff- Kapsel enthalten war, sollte mit einer recht schwachen Kernreaktion Neutronen Freisetzen.

Explosion in der Atmosphäre:

Es wird viel thermische Energie (Hitze), Gamma- und Neutronenstrahlung freigesetzt.

Die Druckwelle eilt dem Feuerball ca. 250m voraus. Wenn die Druckwelle auf dem Boden aufkommt wird sie reflektiert. Die reflektierte Druckwelle verbindet sich mit der alten.

Ca.: 10 sec nach Explosion :

Durch das schnelle Aufsteigen kommen starke Rückwinde zustande, welche viel Dreck und Staub mit aufsaugen. Es entsteht eine Wolke, die dem Atompilz sein charakteristisches Aussehen verleiht.

PS.: Wenn die Windgeschwindigkeit ca. 24 km/h beträgt kann der radioaktive Fallout bis zu 250 km entfernt vom Ground Zero niederfallen.

Explosion unter der Erdoberfläche:

Ca.: 2 sec nach Explosion

Der Feuerball zieht viel Erde, Staub und Dreck mit hoch, so dass sich eine Schmutzsäule bildet.

Wenn eine Bombe von 100 kt Kraft ca. 15 m unter der Erde detoniert, entsteht ein 220 m breiter und 35 m tiefer Krater. Die verschobene Erdmasse beträgt ca. 1000 Tonnen.

Quellenangabe: - Autor: Nick Fischer

• Titel: Atomwaffen

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PS.: Wenn eine o. mehrere Skizzen dieser Ausarbeitung unvollständig oder fehlerhaft sind trägt der Computer bzw. das Programm die Schuld.

Anmerkung - wohl doch eher der Verfasser