Deutsche Sprache und Physik

PHYSIK IM ALLTAG

„Man wärmt sich bald bei großem Feuer“. Dass bedeutet, dass sich oft ein größerer Aufwand lohnt. Wenn man alles auf „Sparflamme“ tut muss man sich nicht wundern, dass der Effekt spärlich ist oder ganz ausbleibt. Wird dagegen viel investiert oder engagiert man sich mit ganzer Kraft, ist die Chance auf Erfolg groß. „Schön, aber warum erzählt die uns das jetzt? Was hat das denn mit Physik zutun?“ werdet ihr euch jetzt sicher fragen. Nun, ich kann es euch verraten: Sprichwörter oder Redensarten benutzten oft ein Bild, um etwas – zum Beispiel ein Verbot oder eine Warnung - zu umschreiben. Diese Bilder haben viel mit Natur-Beobachtungen zu tun, die die Menschen zu allen Zeiten gemacht haben und die dann zu Vergleichen mit anderen Lebensbereichen herangezogen wurden. Deshalb finden wir zum Beispiel auch gleiche oder ähnliche Sprichwörter in verschiedenen Sprachen. Und deshalb finden sich in vielen Redensarten physikalische Gesetzmäßigkeiten wieder. Ich stelle mir vor, dass ein Naturwissenschaftler und ein Dichter zusammen spazieren gehen und entdecken, dass ihre Rufe vom gegenüberliegenden Hügel zurückschallen. Der Wissenschaftler erforscht daraufhin die Ausbreitung der Schallwellen, der Dichter aber hinterlässt uns die Redensart: „Wie man in den Wald hineinruft, so schallt es heraus.“ Damit habe ich mich beschäftigt und herausgefunden, dass bei Sprichwörtern manchmal ziemlich um die Ecke gedacht wird und man manchmal am Ende der Sinn des Sprichwortes überhaupt nichts mehr mit dem Sprichwort selbst zu tun hat. Ich habe auch Sprichwörter ohne erkennbaren Sinn gefunden und Redensarten, die physikalischen Gesetzen widersprechen. Und ich habe festgestellt, dass man wahrscheinlich für jede Situation im Leben ein Sprichwort finden kann. Aber keine Angst, ich werde euch in 9 Kapiteln sicher durch das verbale Labyrinth der Physik führen und ihr werdet es (hoffentlich ;-)) nicht bereuen, meine Jahresarbeit gelesen zu haben.

Also dann LOS!

Kapitel  1

Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad gibt an, welcher Teil der aufgewandten Energie in nutzbare Energie umgewandelt wird.

ŋ = E _nutzbar : E _aufgewandt

Bei unserem Sprichwort allerdings ist der Wirkungsgrad bei offenem Feuer der gleiche, egal ob viel Holz (=großes Feuer) oder wenig Holz (=kleines Feuer). Die abgegebene Wärmeenergie steht immer im gleichen Verhältnis zur thermischen Energie des verbrennenden Feststoffes Holz.

Kapitel 2

Reibungskraft: Die Haftreibungskraft ist größer als die Gleitreibungskraft.

F_G < F_H

Die Abhängigkeit der Reibungskraft von den sich berührenden Stoffen und von der Beschaffenheit ihrer Oberflächen gibt man zahlenmäßig durch die Reibungszahl µ an. Bei Reibung von manchen Stoffen (z. B. Holz auf Holz) ist diese Zahl so hoch, dass ein Feuer entstehen kann.

Kapitel 3

Der Auflagedruck gibt an, wie groß die Kraft ist, die senkrecht auf eine Fläche von 1 cm² wirkt. Bei gleich großer Krafteinwirkung sinkt der Auflagedruck, wenn man die Fläche vergrößert. Diese Gesetzmäßigkeit macht man sich zum Beispiel beim Laufen mit Schneeschuhen nutzbar oder auch, indem man schwere Baufahrzeuge mit Raupen statt mit Rädern ausstattet, damit sie nicht einsinken.

p= N:cm³

Kapitel 4

Hebelgesetz: Die Kräfte verhalten sich zueinander umgekehrt wie die Länge der zugehörigen Kraftarme.

Im Gleichgewicht gilt: F₁ : F₂ = l₁ : l₂

Kapitel 5

Gewichtskraft: Die Gewichtskraft F_G gibt an, wie stark ein Körper auf seine Unterlage drückt oder an seiner Aufhängung zieht.

Die Gewichtskräfte wirken immer zum Erdmittelpunkt hin.

Kapitel 6

Volumengesetz: Die Menge des verdrängten Wassers (1) entspricht der Masse des Körpers(2).

V= a∙ b∙ c

Kapitel 7

Gesetz von der Übertragung der Energie: Energie kann von einer Energieform in eine andere Energieform umgewandelt werden.

E _potentiellàE _kinetischàE _potentiell

Kapitel 8

Erklärung: Schiffe haben einen hohlen Rumpf, der es ihnen ermöglicht auf dem Wasser zu fahren, ohne zu sinken. Aber selbst wenn sie nicht so tief in das Wasser eintauchen, verdrängen sie trotzdem soviel Wasser, dass die Auftriebskraft gleich der Gewichtskraft des leeren Schiffes ist.

Für jede Tonne, die dass Schiff mehr aufgeladen hat, verdrängt es einen Kubikmeter Wasser. Deshalb sinken beladene Schiffe tiefer ins Wasser ein als leere Schiffe.

F_A= ρ∙ V∙ g

Kapitel 9

Das Weg-Zeit-Gesetz beschreibt das Verhältnis zwischen Strecke, Geschwindigkeit und Zeit.

V = s : t  oder  s = V ∙ t   oder t = s : V

Hier stimmt etwas nicht: Unser Sprichwort hält sich nicht an die physikalischen Gesetze, sondern benutzt den subjektiven Eindruck eines Reisenden, schon länger als tatsächlich auf dem Weg zu sein. Wir haben ja oft auch den Eindruck, dass in manchen Situationen die Zeit besonders schnell oder langsam vergeht – was natürlich nicht stimmt. So ist das eben mit den Sprichwörtern.

Schlussbemerkung

Ihr seht also: die Bedeutung des Sprichwortes muss nicht unbedingt etwas mit den physikalischen Gesetzen zu tun haben. Meistens vermittelt uns aber die Bildersprache solcher Redensarten einen sehr genauen Eindruck von dem, was umschrieben wird. In ihrer knappen Form sind Sprichwörter eine besondere Form von Sprache. Ich habe bei meinen Forschungen festgestellt, das dies ein ziemlich interessantes Thema ist und ich werde wohl noch eine Weile „dranbleiben“, denn:

Je länger man lernt, je weiter man kommt!

Quellenangabe

- Sprichwörterlexikon

- Physikbuch

- Tafelwerk

Hebel

Einfache Maschinen-Hebel

1. Einführung

 Ohne Maschinen wäre das Leben des Menschen unvorstellbar. Das Wasser zum Trinken und Waschen wird mit Maschinen aus der Erde gepumpt. Ohne Maschinen gäbe es keinen Strom und kein Gas. Sogar Möbel und Kleider hätten wir Menschen ohne maschinelle Hilfe nur in geringen Mengen.

2. Begriffserklärung

 

2.1. Einfache Maschinen

Eine einfache Maschine ist eine Vorrichtung, mit der man Kräfte übertragen kann. Dabei werden Größe oder Richtung geändert. Unter einer Maschine verstehen wir also eine Vorrichtung, ein Gerät oder Werkzeug, das bei der Anwendung von Energie Arbeit erleichtert oder die Richtung der Kraft ändert oder die Geschwindigkeit ändert, mit der Arbeit geleistet wird.

Maschinen werden also gebraucht, um Arbeit zu leisten.

Zu den einfachen Maschinen zählen: schiefe Ebene, Hebel, Schraube, Rad, Rolle und der Keil.

Bei einfachen Maschinen unterscheidet man zwischen der ausgeübten Kraft und der Last (der erzeugten Kraft). Meistens ist die ausgeübte Kraft kleiner als die Last (erzeugte Kraft). Das trifft z.B. beim Flaschenzug zu. Wenn also die ausgeübte Kraft kleiner ist als die Last, dann spricht man von einem mechanischen Vorteil. Dabei muss die geringere Kraft über eine größere Strecke wirken.

 

Keil: Die Axt funktioniert wie ein Keil. Durch den Schwung beim Einschlag ins Holz wirkt eine größere Kraft, als die, die man körperlich aufwenden muss. Sie wird in zwei gleich große Kräfte zerlegt, die das Holz spalten.

Schiefe Ebene: Man braucht eine geringere Kraft, um einen Körper schräg hinauf zu ziehen, als wenn man ihn senkrecht hochhebt. Die Strecke ist entlang der Schräge allerdings länger.

 

Schraube: Die Schraube wirkt wie eine um eine Achse gewundene schiefe Ebene. Die Drehkraft wird in eine größere Kraft umgesetzt, die auf kürzerem Weg die Schraube ins Holz treibt.

 

Rolle: Eine Rolle ändert nur die Richtung der Kraft, aber nicht ihre Größe. Gewicht und Kraft legen gleiche Wege zurück.

 

Rad (und Achse): Wenn Pedale und Kettenrad am Fahrrad eine Umdrehung ausführen, dann bewegt sich das Pedal weiter als die Kettenglieder. Auf die Kette wirkt eine größere Kraft als auf das Pedal.

 

Hebel: Brechstange, starrer Stab oder Balken sind Hebel, die sich an ihrer Aufhängung um einen festen Punkt drehen können.

 3. Geschichtlicher Hintergrund

3.1. Vorbemerkungen

Schon die ersten Menschen benutzten Holz, Steine und Knochen als Werkzeuge. Im Laufe von Jahrtausenden lernten sie, das gefundene Material zu bearbeiten. Mit Steinäxten und Harpunen konnten sie die Reichweite ihrer Arme verlängern oder ihre Kräfte wirkungsvoller anwenden.

Der vorgeschichtliche Mensch, der als erster auf die Idee kam, einen schweren Stein mit Hilfe eines Astes und eines leichteren Steines zu bewegen, ist der Erfinder des Hebels. Er wusste nicht, dass er eine Maschine erfunden hatte. Durch Ausprobieren stellte er fest das er ein umso größeres Gewicht heben konnte, je länger der Hebel war.

Aber erst um 240 v. Chr. entdeckte der Grieche Archimedes das Hebelgesetz.

 3.2. Biographie zu Archimedes

Archimedes (um 287 bis 212 v. Chr.) war ein griechischer Mathematiker und Physiker, der bedeutende Werke über ebene Geometrie und Stereometrie, Arithmetik und Mechanik verfasste. Archimedes wurde in Syrakus (Sizilien) geboren und lebte wahrscheinlich auch einige Zeit in Alexandria (Ägypten). Auf dem Gebiet der Mathematik machte er einige Entdeckungen. Z. B. durch seine Studien über die Flächen krummliniger Flächen und Körper. In der Mechanik entwickelte Archimedes den Flaschenzeug und die Hebelgesetze. Archimedes maß und rechnete und er fand heraus: Je schwerer die Last auf dem Lastarm ist, desto länger muss der Kraftarm sein, auf den die geringere Kraft einwirkt. Abgekürzt sagt das archimedische Hebelgesetz: Lastarm mal Last ist gleich Kraftarm mal Kraft.

Die größte Bekanntheit erlangte Archimedes mit der Entdeckung eines grundlegenden Gesetzes der Hydrostatik, das als Archimedisches Prinzip bekannt ist. Archimedes verbrachte den größten Teil seines Lebens in Syrakus auf Sizilien. Während der zweijährigen Belagerung Syrakus durch die Römer baute Archimedes Steinschleudern bzw. Katapulte zur Verteidigung der Stadt. Archimedes starb während der Eroberung von Syrakus durch die Römer im 2. Punischen Krieg.

Archimedisches Prinzip

Wenn man einen Körper in eine Flüssigkeit eintaucht, verliert er so viel an Gewicht, wie die von ihm verdrängte Flüssigkeit wiegt. Der Körper erfährt dabei einen hydrostatischen Auftrieb.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 3.3. Zeitstrahl

- 312 v. Chr. In Rom wird begonnen Wasserleitungen (Äquadukt) zu bauen. 

 

 

 

 

 

 

- 301 v. Chr. gründete Epikur, ein griechischer Philosoph (314 v. Chr.-270 v. Chr.) eine Schule.

Im Alter von 18 Jahren ging Epikur nach Athen, um den Militärdienst zu leisten. Nach kurzem Aufenthalt im Jahr 322 v. Chr. zog er zu seinem Vater nach Kolophon, wo auch er Lehrer wurde. Um 311 v. Chr. gründete Epikur eine philosophische Schule in Mytilene auf der Insel Lesbos. Drei Jahre später wurde er zum Oberhaupt der Schule von Lampsakos ernannt. 306 v. Chr. ging er zurück nach Athen, um sich hier endgültig niederzulassen, seine Lehren zu entwickeln und diese zu unterrichten.

 

- 280 v. Chr. Ptolemaios gründet eine berühmte Bibolothek in Alexandria.

- 260 v. Chr. erfand Archimedes den Flaschenzug und die Wasserhebeschraube

 - 1. Punischer Krieg (241-264 v. Chr.)

unter Punischen Kriegen versteht man die Auseinandersetzungen zwischen Rom und Karthago.

 - 240 v. Chr. entdeckte Archimedes das Hebelgesetz.

- 2. Punischer Krieg (218-201 v. Chr.)

- 215 v. Chr.

Die Chinesische Mauer wurde von Kaiser Ski-Huangti zum Schutz vor den Einfällen nordasiatischer Nomadenvölker angelegt.

Sie besitzt eine Länge von 2 450 km und ist das größte Bauwerk der Erde, mit ihren Verzweigungen erreicht die Mauer sogar eine Länge von über 7 000 km. Die Anlage mit zweistöckigen Türmen

besitzt eine Höhe von 4-16 Metern und eine Breite von 6-8 Metern. Der Beginn der Mauer liegt südöstlich von Sutschou in Kansu, das Ende am Golf von Liautung.

- 190 v. Chr. Antiochos III. verliert Kleinasien, diesseits des Taurosgebirges und muss 15.000 Kriegstributionen an Rom zahlen. Dadurch begann damals die römische Vorherrschaft in Griechenland.

 - 168 v. Chr. wird Jerusalem von Antiochos IV. der Seleukidenherrscher eingenommen. Durch die Seleukiden wird der jüdische Glaube anerkannt

 - 3. Punischer Krieg (149-146 v. Chr.)

 4. Hebel

 Hebel sind kraftumformende Einrichtungen. Ihre Aufgabe besteht darin, mit kleinen Kräften größere Kräfte hervorzurufen. Sie werden bei Brechstangen, Scheren, Flaschenöffnern, Waagen usw. genutzt. Aber auch Arme, Beine oder das Gebiss wirken wie Hebel. Jeder Hebel besitzt Drehachse und zwei Kraftarme oder Hebelarme.

Beispiel: Ein kleiner Stein wird nahe am Felsblock auf den Boden gelegt. Der lange Hebel wird dann unter den Felsblock und über den kleinen Stein gelegt, denn er stellt den Drehpunkt dar. Das ferne Ende des Hebels wird nach unten bewegt, und der Felsblock hebt sich. Weil die beiden Kräfte, nämlich Felsblock und Muskelkraft, an verschiedenen Seiten des Drehpunktes angreifen, spricht man von einem zweiseitigen Hebel. Der eine Arm heißt Kraftarm, der andere Lastarm. Den Kraftarm muss man über eine viel längere Strecke bewegen als den Lastarm. Die eingesetzte Kraft ist geringer, doch die Arbeit bleibt wegen der längeren Strecke gleich.

Es gilt: Kraft mal Kraftarm ist gleich Last mal Lastarm.

Wenn der Kraftarm fünfmal so lang ist wie der Lastarm, kann man auch eine fünfmal so schwere Last hoch heben.

Eine schwere Last kann man mit einem Hebel auf zweierlei Weise anheben:

- mit einem zweiseitigen Hebel

- mit einem einseitigen Hebel.

 4.1. einseitiger Hebel und zweiseitiger Hebel

 4.1.1. einseitiger Hebel

 

Bei einem einseitigen Hebel greifen beide Kräfte, von der Drehachse aus gesehen, auf einer Seite an. Beispiele für solche einseitigen Hebel sind ein Flaschenöffner, eine Pinzette oder ein Schraubenschlüssel.

Der einseitige Hebel ist die F1 und F2 sind die Kräfte

einfachste Form des Hebels. r1 und r2 sind die Kraftarme

 

 

 

 4.1.2. zweiseitiger Hebel

 

Bei einem zweiseitigen Hebel greifen beide Kräfte, von der Drehachse aus gesehen, auf unterschiedlichen Seiten an. Beispiele dafür sind eine Schere, eine Zange oder eine Balkenwaage. Die Brechstange kann als ein- oder zweiseitiger Hebel genutzt werden, weil es darauf ankommt wo die Drehachse liegt. Die Schere ist eigentlich ein doppelter zweiseitiger Hebel, weil auf jeder Seite von der Schere ein zweiseitiger Hebel ist. Der zweiseitige Hebel erleichtert die Arbeit noch mehr als der einseitige Hebel.

 

 

 

4.2. Hebeltypen

4.2.1. 1. Hebeltyp

Hier liegt der Drehpunkt zwischen ausgeübter Kraft und Last. Die Last ist größer als die ausgeübte Kraft, wenn sie den kürzeren Weg zurücklegt.

Beispiele: Wippe, Brecheisen, Pumpenschwengel, Waage, Schere und Zange.

 4.2.2. 2. Hebeltyp

Hier liegt die Last zwischen Drehpunkt und ausgeübter Kraft. Auch hier ist die Last größer als die ausgeübte Kraft, da sie den kürzeren Weg zurücklegt. Beispiele: Nussknacker, Schubkarre und Flaschenöffner (für Kronenkorken).

 4.2.3. 3. Hebeltyp

 Die ausgeübte Kraft liegt zwischen Drehpunkt und Last. Die Last ist kleiner als die ausgeübte Kraft, legt aber den längeren Weg zurück.

Beispiele: Zuckerzange, Besen, Angelrute und Arm- und Beingelenke.

 5. Hebelgesetze

 5.1. Hebelgesetz für ein- und zweiseitigen Hebel

Der einseitige Hebel und der zweiseitige Hebel haben immer die gleichen Gesetze bzw. Gesetzmäßigkeiten. Befindet sich ein einseitiger- oder zweiseitiger Hebel im Gleichgewicht, so gilt:

 Für alle Hebel im Gleichgewicht gilt unter der Bedingung, dass die Kräfte senkrecht am Hebel angreifen:

 

 F= 1/r

 

oder F, F1, F2 Kräfte

r, r1, r2 Kraftarme

F1 / F2 = r2 / r1

oder

 

F1 * r1 = F2 * r2

 

 

In Worten:

 

Bei einem zweiseitigen Hebel stellt sich ein Gleichgewicht ein, wenn die Produkte der angreifenden parallelen Kräfte (F1 bzw. F2) mit den Längen der Kraftarme (r1 bzw. r2) gleich sind.

5.2. Beispiele zur Berechnung

 

 

 

 

 

 

 

5.3. Hebelgesetz mit der Größe Drehmoment

 

5.3.1. Das Drehmoment

Greift an einem drehbar gelagerten Körper eine Kraft an, so verursacht diese im Allgemeinen eine Drehung des Körpers um die Drehachse. Der Schraubenschlüssel ist ein gutes Beispiel dafür, dass eine Schraube gelöst oder angezogen werden soll. Die Drehwirkung einer Kraft wird mit der physikalischen Größe Drehmoment beschrieben. Bei einem drehbar gelagerten Körper gibt das Drehmoment an, wie stark die Kraft wirkt. Das Drehmoment ist rechts wie linksherum drehend.

 

5.3.2. Hebelgesetz

Das Hebelgesetz kann auch mit der Größe Drehmoment formuliert werden.

Drehmomente können eine Drehung in unterschiedliche Richtungen bewirken. Weil die Drehmomente das tun können, spricht man auch in der Physik vom links drehenden- und rechts drehenden Drehmoment.

Berechnung des Drehmoments
Entscheidend für die Wirkung einer Kraft auf einen drehbaren Körper sind:

- der Betrag der Kraft

- die Richtung der Kraft

- der Abstand der Wirkungslinie der Kraft von der Drehachse

 

Unter der Bedingung, dass die Kraft senkrecht am Hebel angreift, gilt:

M= r * F M Drehmoment

r Abstand der Wirkungslinie der Kraft von der Drehachse F wirkende Kraft

5.4. Mechanische Arbeit an Hebeln

Die mechanischen Arbeiten am Hebel sind immer gleich groß:

 

F1 * s1 = F2 * s2 F1 und F2 wirkende Kräfte

s1 und s2 zurückgelegte Wege

 

In der Praxis wirkt aber ständig Reibung. Deshalb ist die tatsächlich aufzuwendende Arbeit stets größer als die nutzbare Arbeit.

5.5. Goldene Regel der Mechanik

In der Mechanik gibt es eine Regel, die für die Kraft und den Weg gilt. Diese Regel wird auch die Goldene Regel der Mechanik genannt. Die Goldene Regel der Mechanik lässt sich in einen Satz ausdrücken, der bei der Kraft und beim Weg immer gilt:

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

 6. Praktische Anwendungen von Hebeln im Alltag

 

Wie bereits erwähnt, haben Hebel häufig die Aufgabe, mit kleinen Kräften größere Kräfte hervorzurufen. Hebel werden bei vielen Gegenständen des Alltages (siehe Bild) genutzt.

 

Bei der Brechstange beispielsweise liegt der Angriffspunkt der einen Kraft sehr weit vom Drehpunkt entfernt und der andere Angriffspunkt sehr nahe bei ihm. Deshalb kann man mit geringer Kraft am langen Hebelarm eine große Kraft auf der anderen Seite erzeugen.

 

Manchmal werden zwei Hebel zusammen verwendet, sie bilden einen Doppelhebel (Schere). Die Schraube, die die Scherenteile zusammen hält, bildet den Drehpunkt. Wenn man versucht, ein Stück Pappe mit einer Schere durch zu schneiden, schneidet man nahe dem Drehpunkt in der Mitte der Schere. Hier geht es viel leichter, weil der Kraftarm im Verhältnis zum Lastarm größer ist.

 

Wer einen schweren Schrank von der Stelle rücken will, nimmt eine kräftige Stange und setzt das eine Ende auf den Fußboden unter den Schrank und drückt das andere Ende nach oben. Der Drehpunkt liegt am Ende der Stange, die Kraft setzt am anderen Ende an, an dem wir die Stange nach oben drücken. Der Kraftarm reicht von unserer Hand bis zum Drehpunkt. Die Last setzt dort an, wo die untere Kante des Schrankes den Hebel berührt. Die Rechnung nach Archimedes zeigt, dass wir mit dem langen Kraftarm im Vorteil sind- der

Schrank lässt sich leicht rücken.

 

Bei der Angelrute liegt der Drehpunkt in unserer Hand. Der Angriffspunkt der Kraft liegt dort, wo unsere andere Hand den Stock hält. Wenn wir den Angelstock an uns heranziehen, überwinden wir mit der langen Rute die Last (Fisch), die am oberen Ende des Stockes durch die Angelschnur angreift.

Unser Kraftarm muss eine größere Kraft aufwenden, dafür aber einen kleineren Weg zurücklegen. Wenn ein schwerer Fisch anbeißt, muss man mit der Hand, die die Angelrute heranzieht, höher greifen und so den Kraftarm verlängern.

Hebel an Balkenwaagen

 

Die Waage ist ein Gerät das zu Bestimmungen von Gewichten genutzt wird. Von ihr gibt es viele verschiedene Bauformen. Die einfachste von allen Waagen ist die Balkenwaage. Bei einer Balkenwaage wird die Masse eines Körpers direkt mit der Masse von Wägestücken verglichen. Eine Balkenwaage ist ein zweiseitiger Hebel. Sie besitzt zwei gleich lange Hebelarme.

 

 

Es gilt:

 

Kraft 1 mal Länge 1 ist genauso groß wie Kraft 2 mal Länge 2.

 

 

 

F1 * l1 = F2 * l2 F1 und F2 Kräfte

l1 und l2 Länge

Hebel an Einschalenwaagen

 

Bei einer Einschalenwaage wird die Masse des zu wägenden Körpers mit einem fest eingebauten Massestück verglichen.

Auch an der Einschalenwaage wird das Hebelgesetz genutzt. Denn je nach Masse des zu wägenden Körpers, ändert sich die Entfernung des Vergleichkörpers von der Drehachse. An der Waage kann man sofort die Masse ablesen, da sie geeicht ist. Einschalenwaagen gibt es auch als zweiseitige Hebel mit einem Laufgewicht. Das Laufgewicht wird dann so lange auf einem Hebelarm verschoben, bis die Waage im Gleichgewicht ist.

 

 

Hebel an Dezimalwaagen

 

Die Dezimalwaage ist so ähnlich wie die Balkenwaage, weil bei ihr auch die Masse mit Wägestückchen verglichen wird. Mein Bild zeigt einen Aufbau einer normalen Dezimalwaage. Das besondere an der Dezimalwaage ist, dass die Kraftarme sich 1:10 verhalten und damit im Gleichgewicht die Masse der Wägestückchen 1/10 der Masse des Körpers beträgt, dessen Masse bestimmt werden soll.

7. Hebel bei Lebewesen

Auch bei Lebewesen gibt es Hebel. Wie bei uns Menschen z.B. den Arm. Der Hebel als Arm bewegt sich mit Muskelkraft. Es ist z.B. sinnvoll Kraftarm 2 dann zu verkürzen, wenn man eine schwere Last tragen möchte. Das kann aber nur passieren, wenn man den Unterarm in eine fast senkrechte Stellung bringt.

Jedes Gebiss ist auch ein Hebel. Die Hebelarme lassen sich durch Muskelkräfte bewegen. Wie viel ein Gebiss abbeißen kann, hängt ganz von der Muskelkraft und der Länge der Kraftarme ab.

 

Inhaltsverzeichnis

 

 

 

1. Einführung

 

2. Begriffserklärung

 

2.1. Einfache Maschinen

 

3. Geschichtlicher Hintergrund

 

3.1. Vorbemerkungen

 

3.2. Biographie zu Archimedes

 

Archimedisches Gesetz

 

3.3. Zeitstrahl

 

4. Hebel

 

4.1. Einseitiger Hebel und Zweiseitiger Hebel

 

4.1.1. einseitiger Hebel

 

4.1.2. zweiseitiger Hebel

 

4.2. Hebeltypen

 

4.2.1. 1. Hebeltyp

 

4.2.2. 2. Hebeltyp

 

4.2.3. 3. Hebeltyp

 

5. Hebelgesetze

 

5.1. Hebelgesetz für ein- und zweiseitigen Hebel

 

5.2. Beispiele zur Berechnung

 

5.3. Hebelgesetz mit der Größe Drehmoment

 

5.3.1. Das Drehmoment

 

5.3.2. Hebelgesetz

 

5.4. Mechanische Arbeit an Hebeln

 

5.5. Goldene Regel der Mechanik

 

6. Praktische Anwendungen von Hebeln im Alltag

 

Ausgewählte Beispiele

 

Hebel an Balkenwaagen

 

Hebel an Einschalenwaagen

 

Hebel an Dezimalwaagen

 

7. Hebel bei Lebewesen

 

Quellenverzeichnis

 

 

1. Titel: WAS IST WAS- Mechanik

Verlag: Tessloff Verlag

Erscheinungsjahr: 1979 in Nürnberg

Autor: Dr. Jerome Notkin, Sidney Gulkin

 

2. Titel: Das visuelle Lexikon der Naturwissenschaften

Verlag: Gerstenberg Verlag

Erscheinungsjahr: 2004 in Hildesheim

Autoren: Margot Wilhelmi, Dr. Sylke Hachmeister, Eva Schweikart, Reinhard Stolte

 

3. Titel: Physik leicht gelernt

Verlag: AOL Verlag

Erscheinungsjahr: 2004 in Rastatt

Autor: Klaus Stoevesandt

 

4. Titel: Basiswissen Schule Physik u. Geschichte

Verlag: Paetec

Erscheinungsjahr: Physik: 2001, Geschichte: 2003

Autoren: Physik: Prof. Dr. Lothar Meyer

Dr. Gerd-Dietrich Schmidt

 

Autoren: Geschichte: Dr. Gerd Fesser, Dr. Hermann Fromm, uva.

 

5. Microsoft® Encarta® Enzyklopädie Professional 2003. © 1993-2002 Microsoft Corporation.

 

6. www. hiba-seminare.de/multi2001/hebel/hebel210.html

 

7. http:// de. Wikipedia.org/wiki/Hebelgesetz

 

8. www. kl. unibe.ch/kl/ipsla/2001_02/s2/Pysiker/Archimedes.htm

 

Das Klavier

1. Einleitung

2. Aufbau vom Klavier

3. zeitliche Einordnung

4. Bauformen

5. Geschichte (bekannte Hersteller)

6. Mechanik vom Klavier

   1. Thermodynamik des Klavierspielens

   2. Impulstheorie des Klavierspielens

   3. Schwingungen

7. Bedeutende Solisten

8. Quellenangabe

1. Einleitung

Unter allen Musikinstrumenten ist das Klavier heute eines der beliebtesten Instrumente. Seine universelle Einsatzmöglichkeit in Haus, Schule und musikalischer Ausbildung sowie das wachsende Bedürfnis, gute Klaviermusik zu hören und auch selbst zu spielen, haben diesem Instrument zu seiner Popularität verholfen.

Bei der Terminologie Klavier ist zu beachten, dass hier vom lateinischen „clavis“ (Schlüssel), im Deutschen „Taste“ als Schlüssel zum Ton ausgegangen wurde und alle derartigen Saiteninstrumente so benannt wurden. Die ersten historischen Klaviere hatten noch keine Hammermechanik, die heute unwillkürlich mit dem Ausdruck Klavier verbunden ist. Die Tasten sind nur der sichtbare Teil jener Mechanik, die sich mit der Zeit auf verschiedenen Ebenen entwickelt hat und es entstanden durch die damit verbundenen verschiedenartigen Klang – und Spieltechniken voneinander abweichende Charaktere der einzelnen historischen Klaviere.

Beim Klavier wird der Klang durch eingebaute Hämmer erzeugt, die auf die Saiten schlagen, von ihnen zurückprallen und von einer speziellen Mechanik (Repetitionsmechanik) zurückgezogen werden. Dabei werden die Dämpfer von den Saiten gelöst und verbleiben solange losgelöst, bis die Taste losgelassen wird. Die Tasten, mit denen das Klavier gespielt wird, befinden sich an der Vorderseite des Instrumentes auf einer Klaviatur (Tastatur).

2. Der Aufbau des Klaviers:

• Mechanik mit Tasten und Saiten

• Resonanzboden aus Holz, der Schwingungen der Saiten verstärkt und abstrahlt

• Rahmen aus Metall, in dem die Saiten gespannt sind

• Gehäuse

• Pedale und Dämpfungsmechanik

Klaviatur

Den gesamten Satz aller 85 bis 88 Tasten bezeichnet man mit dem Sammelbegriff Klaviatur. Die Tasten des Klaviers sind farbig gekennzeichnet. (weiß und schwarz)

Pro Oktave gibt es 7 große, weiße Tasten, die bis an die vordere Kante der Klaviatur reichen, die die Stammtöne (C-D-E-F-G-A-H) hervorbringen. Dazwischen befinden sich fünf kürzere schwarze Tasten, die die fehlenden Halbtöne erzeugen.

Die hölzernen Tasten sind zweiarmige Hebel. Die hellen Tasten sind mit Elfenbein oder geeigneten Plasten belegt und die schwarzen Tasten aus schwarz gefärbten Nussbaumhölzern. Die gesamte Klaviatur ist auf einem hölzernen Rahmen aufgebaut. Die Hölzer dürfen sich nicht verziehen, man verwendet deshalb vorrangig Fichte und Kiefer.

Pedale:

Der Klang des Klaviers kann durch das drücken der Pedale beeinflusst werden.

• Das rechte Pedal sorgt dafür, das alle die Saiten berührenden Dämpfer aufgehoben werden und der Ton somit nach Anschlagen und Loslassen der Taste einer Taste weiterklingen kann. Außerdem schwingen die nun ungedämpften Saiten anderer Töne mit, was dem Klavier einen volleren Klang gibt.

• Das mittlere (nicht bei allen Klavieren vorhandene) Pedal hat bei Flügeln und Klavieren unterschiedliche Funktionen. Bei Klavieren ist es einrastbar und schiebt einen Filzstreifen zwischen Hämmer und Saiten. Dadurch klingt das Instrument deutlich leiser. Beim Flügel dient das mittlere Pedal (auch „Sostenuto-Pedal“ genannt) dem Halten einzelner Töne.

• Das linke Pedal bewegt beim Klavier die Klaviermechanik näher an die Saiten, so dass die Kraft, die jeder Hammer beim Spielen aufbauen kann, geringer ist. Damit wird das Spielen besonders leiser Stellen vereinfacht.

Saiten

Ein mittelgroßes Klavier enthält je nach Mensur 225 bis 230 Saiten unterschiedlicher Längen und Durchmesser. Diese Saiten bestehen aus Stahldraht. Neben der nötigen Festigkeit gehören gute Stimmhaltung und Klangreinheit zu den wichtigsten Merkmalen einer hohen Qualität. Im Wechsel von Säurebeizbad, Erwärmung, Querschnittverformung wird das Material maschinell durch die Kalibrierdiamanten gezogen, bis der benötigte Durchmesser erreicht ist. Der notwendige tiefe Basston entsteht nur, wenn die Klaviersaiten entsprechend dick werden. Heute wird dafür fast ausschließlich Kupfer für die Baßbespinnung verwendet.

Hammerköpfe

Oberster Teil in jedem Klavier oder Flügels sind die Hämmerchen. Jeder hat einen Stiel aus Holz und einen Hammerkopf. Diese werden im unteren Teil vernietet. Oben erhält der Hammerkopf einen Filz.

Resonanzboden

Beim Klavier übernimmt der Resonanzboden mittels einer großflächigen Holzplatte die Funktion einer angemessenen Abstrahlung durch ein mitschwingendes System. Bereits vor 200 Jahren hat sich der Naturforscher Ernst F. Chladni mit den Schwingungen von Platten befasst. Er hat die Schwingungen im Festkörper studiert und festgestellt, dass bei Bestreuen einer Metallplatte mit feinem Sand Figuren entstehen. Für einen Klavierton ist allerdings eine Klangfigur auf dem Boden nicht zu erzeugen, da die Gesamtheit möglicher Figuren zwar angeregt wird , aber für den einzelnen Ton kein charakteristisches Bild formt. So dient der Resonanzboden dazu, Töne verschieden aufblühen zu lassen und ohne Zusätze moderner Verstärkertechnik abzustrahlen. Für einen Resonanzboden soll die Strahlungsdämpfung groß und die Verlustdämpfung klein sein. Er wird daher vorwiegend mit Laubholz, wie: Zypressen-, Fichten- und Tannenhölzern gearbeitet.

Klavierrahmen

Seit dem 20. Jh. wird Gusseisen als tragender Metallkörper im Instrument verwendet, um möglichst keine Geräusche, wie: Klirren oder unerwünschte Mittöne, zu hören und Guss ist schwingungsdämpfend. Die Festigkeit des Klavierrahmens muss durch die richtige Zusammensetzung des Gussmaterials von Experten gewährleistet sein. Gutes Gussgefüge, hohe Bruchfestigkeit, gute Bearbeitungsmöglichkeiten und ein gutes ästhetisches Aussehen sind wichtige Voraussetzungen für den Klavierbau.

Klaviergehäuse

Klaviergehäuse bestehen aus Holz, wobei verschiedene Platten und Klappen heute auch aus furnierten Spanplatten gefertigt werden. Zum Gehäuse gehören auch abnehmbare Teile , wie die Vorderfront (Oberrahmen) und der Unterrahmen. Das Instrument schließt ein Deckel und die Klappe enthält ein Notenpult.

3. Geschichtliche Einordnung der Entstehung des Klaviers

1700 – 1721 „Nordischer Krieg“.

3. 1710. Jakob Christof le Blon (1667-1741): erfindet das

Vierfarbendruckverfahren (erst nur gelb, blau, rot, später auch noch

schwarz).

1709. Russland wurde, nachdem sie die Schweden bei Poltawa

vernichtend schlugen, zur Großmacht unter der Herrschaft von Zar

Peter I..

1709. Schottland und England vereinen sich zu Großbritannien.

1710 Der deutsche Physiker Daniel Fahrenheit erfindet das Quecksilber-

Thermometer.

4. Bauformen

Man unterscheidet zwei hauptsächliche Bauformen des Klaviers:

3. 1710. • Das Klavier oder Piano, bei dem der Rahmen senkrecht hinter der Klaviatur steht, wobei die Hämmer nach hinten auf die Saiten schlagen. Diese Bauart ist sehr platzsparend.

         • Den Flügel, bei dem der Rahmen waagerecht hinter der Klaviatur liegt und die Hämmer von unten gegen die Saiten schlagen. Bei einem Flügel lässt sich der Deckel aufklappen, um die Schallabstrahlung zu vergrößern oder ins Klavier einzugreifen, sowie Saiten mit besonderen Gegenständen zu bearbeiten oder zu präparieren.

         • Als wichtigste historische Klavierbauform ist noch das Tafelklavier zu nennen.

5. Geschichte des Klaviers

Zu den wohl bekanntesten Vorgängern des Klaviers gehören der Hammerflügel, Spinett, Cembalo, und das Virginal.

Das erste Tasteninstrument mit Hammermechanik wurde etwa im 15. Jh. entworfen. Als der Erfinder des Klaviers gilt Bartolomeo di Francesco Cristofori, der 1709 das erste moderne Hammerklavier entwickelte, bei dem ein Hammer mittels Stoßzunge gegen die Saite geschleudert wird und sie zum freien Schwingen sofort wieder freigibt.

Aber das allein reichte noch nicht, um das Instrument spielbar zu machen. Ein Mechanismus, der das Zurückfallen des Hammers auf die Saite verhindert (wodurch ein zweiter Ton entstünde) und ein Dämpfer, der die Saite nach Loslassen der Taste dämpft wurden gebraucht. Zusätzlich stammt von Cristofori die Doppelsaite, bei der jeder Ton durch zwei gleich gestimmte Saiten erzeugt wird. Durch Betätigen des (heute linken) Pedals werden die Hämmer leicht seitlich verschoben, so dass nur eine Saite angeschlagen und dadurch der Ton leiser wird. Er erfand außerdem das (heute rechte) Pedal, durch das die Dämpfer auch nach Loslassen der Taste nicht auf die Saiten fallen, der Ton also länger nachklingt.

Komplett fertig gestellt, hat Cristofori sein Instrument 1726. Es umfasste damals „nur“ 4 Oktaven (48 Tasten).

Bartolomeo di Francesco Christofori:

In Deutschland wurde kurz darauf das erste „Pianoforte“ von Johann Gottfried Silbermann gebaut und unter dem Namen Hammerklavier populär. 1700 wird als Datum der Erfindung des Hammerflügels angegeben.

Der Franzose Sebastien Erard gründete Ende des 18.Jh. die Französische Schule und erfand 1823 die Repetitionsmechanik mit doppelter Auslösung, die heute noch üblich ist. Deutschland und die USA haben sich auch durch hervorragende Klaviere v.a. von Bechstein, Steinway und Chickering ausgezeichnet.

Der Tonumfang der frühen Klaviere betrug nur 4, höchstens 5 Oktaven. Mit der Zeit erhöhte sich der Tonumfang auf mehr als 7 Oktaven.

Bekannte Klavierbauer sind: August Förster, Bechstein, Blüthner, Bösendorfer, Feurich, Grotrian-Steinweg, Ibach, Kawai, Pfeiffer, Samick, Sauter, Schimmel, Steinway (& Sons), Wilhelm Steinberg, Yamaha, Pallik & Stiasny

Etwa im 13. Jh. entstand neben dem Klavichord das Spinett und das Virginal. Jede Taste hatte ihre eigene Saite, oft jedoch mehrere. Der Ton entwickelte sich durch Anreisen und ein Plektrum zupfte die Saite. Spinette haben Trapez-, fünf- oder sechseckige Formen. Der Saitenbezug war einchörig

Spinett:

Cembalo:

Für größere Konzertaufführungen reichte das Spinett mit seinem geringen Tastenumfang nicht aus, man verwendete ein größeres Instrument mit durchgehend mehrsaitigem Bezug – das Cembalo. Der Anreißvorgang erfolgt wie beim Spinett, nur stellt man zwei Springer auf ein Tastenende. Es entstand ein doppelter Saitenbezug. Wie bei großen Orgeln wurden diese Klaviaturen terrassenförmig vor dem Spieler aufgebaut. Der Ton blieb starr und war nicht mehr zu verstärken.

Im Jahre 1738 erklärte der Nordhausener Organist Chr. Gottlieb Schröter, er habe schon 1717 einen Hammermechanismus für den Flügel erfunden. Bei seiner Mechanik saß der Hammer beweglich auf dem Tastenende und wurde hochgeprellt

(Wiener Mechanik). 1750 entstand das Tafelklavier. Äußerlich glich es dem Klavichord und war auch sehr leicht gebaut. 1821 ersann Sebastian Erard in Paris die Repetitionsmechanik ( Anschlagtechnik). Diese Weiterentwicklung des Klaviers machte das virtuose Spiel möglich.

Die heutigen gebräuchlichen Hammerklaviere werden in waagerechter Gestalt als Flügel und in aufrechter Form als Pianino produziert. Seit dem 20.Jh. sind sie fast ausnahmslos kreuzsaitig konstruiert. Sie haben heute einen dreichörigen Bezug. Das moderne Klavier besitzt meist 88 Tasten, d. h. bis zu 7 ¼ Oktaven.

Hammerflügel von Cristofori:

Virginal:

6. Die Mechanik des Klaviers

Die Mechanik eines Klaviers besteht aus ca. 6000 Einzelteilen, die mit der Präzision eines hochwertigen Uhrwerkes funktionieren muss, damit das Piano forte auch das tut, was der Spieler von ihm erwartet.

Die Mechanik hat die Aufgabe, die Hämmer dem Willen des Spielers entsprechend in Bewegung zu setzen und ihnen alle Modulationswünsche des Künstlers im Hinblick auf Tonstärke und Tempo nach dem Anschlag auf die Taste korrekt mitzuteilen.

Moderne Flügelmechanik: In den neuzeitlichen waagerecht angeordneten Klavierinstrumenten, die im deutschen Sprachraum Flügel heißen, wird ausschließlich die moderne Repetitionsmechanik ( Anschlagmechanik) angewandt. Die Urform dieses Apparates machte naturgemäß eine Reihe von Veränderungen und Verbesserungen mit, ehe er den heutigen Stand erreichte. Die wesentlichste Station ist 1821. Sebastian Erard, Paris, bildete die Repetitionsmechanik so aus, dass die Finger des Spielers die Tasten zu neuem Anschlag nicht mehr völlig verlassen müssen.

Moderne Flügelmechanik:

Pianomechaniken: Auch im aufrecht stehenden Klavier lässt sich von der Taste aus das Hammerwerk nur regieren, wenn ein gut funktionierender Mechanismus ihm den nötigen Schwung verleiht bzw. ihn bremst. Wegen der platzsparenden Vertikalstellung des Instruments wurde die Mechanik komplizierter als beim Flügel ausgebildet. Es handelt sich ursprünglich um ein Aufrechtstellen der Flügelmechanik, während die Tasten selbst in der Waagerechten blieben. Das hat diesem Anschlags-Apparat gegenüber der horizontalen Flügelmechanik bis heute gewisse Nachteile eingetragen. Nur ein raffiniertes System von Federn und Bändchen ist in der Lage, den Hammer wieder ganz sicher von der Saite weg in die Grundstellung zu holen.

Pianomechanik:

Klavichord

Das erste Klavichord wurde im 18. Jahrhundert erfunden. Beim Klavichord berührt der Tastenhebel mit einem Metallstift die Saite. Der Metallstift unterteilt in einen schwingenden und einen nichtschwingenden Abschnitt. Durch die direkte Verbindung zum Finger ist der Ton auch nach dem Drücken der Taste noch beeinflussbar.

Cembalo und Spinett

Bei diesen Instrumenten werden die Saiten durch einen Federkiel angerissen, nicht angeschlagen. Das Cembalo hat mehrere Chöre. Sein Verwendungszweck waren vorwiegend Konzerte. Das Spinett ist einchörig und die Saiten verlaufen quer zu den Tasten. Der Unterschied zwischen den beiden Instrumenten besteht nur in der Größe und in der Anzahl der Chöre.

(Einchörig = 1 Saite pro Taste  -  Zweichörig = 2 Saiten pro Taste)

Das Pianoforte oder Hammerklavier

Beim Pianoforte erfolgt die Tonerzeugung durch einen Hammer, der durch den Tastenmechanismus gegen die Saiten geschleudert wird. Die erste brauchbare Mechanik entwickelte Cristofori um 1709 in Florenz. Die Tonerzeugung bei unserem heutigen Klavier ist gleich wie beim Hammerklavier, der Hammer darf die Saite nur am Anfang berühren, sonst gäbe es eine Dämpfung und das Schwingen der Saite unmöglich. Der Hammer muss nach dem Tastenanschlag zurückschwingen, dafür wird ein zusätzliches Gelenk verwendet. Damit es nicht zu störenden Geräuschen kommt, wird der Hammer auf halber Höhe von einem Fänger festgehalten. Diese Art der Tonerzeugung basiert auf der Doppelrepetitionsmechanik von Erard, welcher diese 1821 erfand. Der Hammer braucht bei der Tonrepetition weniger lang, weil er nur den halben Weg zurücklegen muss.

6.1. Die Thermodynamik des Klavierspielens

Klavierspielen ist wegen der großen Anzahl von Variablen, die in die Wiedergabe von Musik eingehen, ein komplexer Vorgang. Die Gesamtzahl dieser verschiedenen Variablen nennt man „kanonische Gesamtheit“.

Eine Variable ist z.B. die Fingerbeweglichkeit des Musikers. Die Finger können sich auf und ab bewegen, seitwärts, gekrümmt oder gestreckt. Es gibt also viele verschiedene Möglichkeiten, ein bestimmtes Stück auf dem Klavier zu spielen.

Eine weitere Variable wäre die Handhaltung des Musikers. Sind die Handflächen angehoben oder gesenkt, seitwärts gebeugt oder gerade. Also wieder viele Möglichkeiten, ein Stück zu interpretieren.

Wenn also die kanonische Gesamtheit des Klavierspiels der Thermodynamik in der Natur nahe kommt, gibt es folgende Gesetze der Klavierdynamik:

1. Keine zwei Personen können dasselbe Musikstück auf exakt die gleiche Weise spielen. Damit gilt auch, dass dieselbe Person dasselbe Klavierstück niemals zweimal gleich spielt.

2. Wir können niemals einen Aspekt davon, wie wir ein bestimmtes Stück spielen, völlig kontrollieren.

6.2. Die Impulstheorie des Klavierspielens

Das langsame Klavierspielen wird auch „Spielen im statisches Gleichgewicht“ genannt. Das bedeutet, wenn man eine Taste herunterdrückt, ist die Kraft des Fingers die Hauptkraft, die beim Spielen benutzt wird. Wenn der Interpret dann schneller spielt, wird das statische Gleichgewicht zum dynamischen Gleichgewicht. Also: der Impuls der Hand, der Arme und der Finger spielt eine viel wichtigere Rolle als die Kraft, mit der die Tasten heruntergedrückt werden. Die wahren Bewegungen sind sehr komplex, weil der Spieler die Hand, die Arme und die Finger und den ganzen Körper benutzt, um die Impulse abzugeben und abzufangen. Beim Klavierspielen befindet man sich im allgemeinen irgendwo zwischen dem statischen und dem dynamischen Gleichgewicht; mit einer Tendenz zum dynamischen Gleichgewicht bei steigender Geschwindigkeit.

Die Wichtigkeit des dynamischen Spielens ist für jeden Pianisten offensichtlich: es bezieht neue Finger- und Handbewegungen ein, die im statischen Spielen nicht möglich sind.

6.3. Schwingungen

Man kann mit einem bestimmten Energieaufwand oder Anschlag des Hämmerchens eine Klaviersaite aus der Ruhelage zum Schwingen bringen. Das ist erkennbar und v.a. hörbar.

Diesen Maximalwert des Anschlags nennt man Amplitude. Je stärker der Anschlag, desto lauter der Ton und damit die Amplitude. Die Lautstärke des Tons wird somit durch die Weite der Schwingung bestimmt. Die Tonhöhe ergibt sich indessen aus der Anzahl der Schwingungen je Sekunde. Hohe Frequenzen entsprechen hohen Tönen, sie werden im Klavier auf kurzen Saiten erzeugt. Die langen Saiten haben kleine Schwingungszahlen und damit niedrige Frequenzen.

Die Obertonreihe kann als Verhältnis der Saitenlängen in ihren Teilen schwingenden Saite dargestellt werden. Die Obertöne werden auch Partialtöne genannt. Die Frequenz jedes einzelnen Partialtones kann errechnet werden. Sie ist das Produkt seiner Ordnungszahl multipliziert mit der Schwingungszahl des Grundtones. (z.B. g1 ist der 6.Partialton; 6 ist zu multiplizieren mit der Frequenz des Grundtones C1=64; also hat g1 die Schwingungszahl 6x64=384 Hz.)

Jedoch müssen die erzeugten Schwingungen durch ein entsprechend mitschwingendes System kraftvoll an die umgebende Luft ausgestrahlt werden. Das Klavier verfügt daher über seinen Resonanzboden über einen entsprechenden Abstrahler.

Der Schallüberträger Luft vermittelt somit Schwingungen unserem Ohr, wobei das menschliche Ohr Frequenzen ab 16 Hz aufnehmen und verarbeiten kann. In der Höhe endet der Empfangsbereich bei 20000 Hz.

7. Solisten/ Pianisten

Anton Rubinstein

Swjatoslaw Richter

Annerose Schmidt

Norman Shetler

Wilhelm Kempff

8. Quellenangabe

Texte: www.deutsches-museum.de/info/veranst/k_040404.htm

www.musik-mollenhauer.de/Content/Klaviere.htm

www.piano-manufaktur.de/akustische_anlage.htm

www.wikipedia.de./Klavier

www.bruckmur.at/musikschule/geschichte%20klavier.htm

www.piano-manufaktur.de/mechanik.htm

www.schulseiten.de/fopp-de/theory-html

Alte Musikinstrumente:

Autor: Rene Clemencic

Verlag: Mundus Verlag

Erscheinungsjahr: 1986 in Essen, München

Praktisches Handbuch Klavier:

Autor: Hans-Jürgen Uchdorf

Verlag: Der Fachbuchverlag Leipzig

Erscheinungsjahr: 1987 in Leipzig

Bilder: http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Klaviatur.png

http://musikschule-gg.ch/images/klavier1.jpg

http://sutherland-studios.com.au/harps/images/virginal.jpg

http://www.deutsches-museum.de/info/veranst/img/1720CristoforiDM.jpg

http://members.aol.com/roemerB/andreaskantorei/images/cemb.jpg

http://www.clavicembalietemperamenti.com/images/spinetta_01.jpg

Mikrowellenherd

Der Mikrowellenherd

Einleitung:

Der Mikrowellenherd, was früher noch eine Seltenheit war, ist heute in vielen Restaurants und Haushalten vorzufinden. Man kann mit ihm Essen viel schneller erwärmen und zubereiten als mit einem normalen Backofen und außerdem verbraucht er weniger Strom. Speisen die mit dem Mikrowellenherd erhitzt worden sind, sehen aus wie gekocht oder gegart, d.h. sie haben keine Kruste. Doch die neueren Mikrowellen haben neben einer Auftau-Funktion auch eine Grillfunktion.

Erfinder:

Der Mikrowellenherd wurde 1946 von Percy Spencer (1894-1970) entwickelt. Er war ein neugieriger Mann ohne Schulabschluss. Mit 12 Jahren arbeitete er in einer Weberei und verkabelte eine Papierfabrik, dabei lernte er viel über Elektrotechnik. Um seinen Wissensdurst zu stillen, ging er zur Marine und wurde Funker. Nach dem 1. Weltkrieg beschäftigte er sich mit Radiotechnik. Er machte sehr viel Experimente und erwarb sich so sein Wissen über Mathematik, Physik, Chemie und Materialkunde. Spencer arbeitete während des 2. Weltkriegs für die Rüstungsfirma Raytheon, die Teile für Radaranlagen baute (ist heute eine der größten Mikrowellen Hersteller Amerikas).

Für Radaranlagen benötigt man ein „Magnetron“, das ist eine Vakuumröhre die Mikrowellen (Elektronenwellen) produziert. Durch elektromagnetische Felder können diese gelenkt und verstärkt werden. Während seiner Arbeit stand Spencer irgendwann einmal vor einem Magnetron und stellte dabei fest, dass ein Schokoriegel in seiner Hosentasche geschmolzen ist, obwohl er keine Wärme verspürte. Er wurde neugierig und legte Maiskörner vor das Magnetron, kurze Zeit später wurde Popkorn daraus. Nachdem er es auch mit einem Hühnerei probiert hatte (welches geplatzt ist), war die Idee geboren Nahrung mit Mikrowellen zu erhitzen. 1946 erhielt Raytheon ein Patent und 1947 kam unter Spencers Führung der erste Mikrowellenherd auf den Markt.

Dieser wog fast 350 kg, war 1,70 m hoch und kostete 5000 $, außerdem musste er mit Wasser gekühlt werden. Doch es wurde eifrig daran entwickelt und bald kamen die ersten Kleingeräte, die unter 500 $ gekostet haben, auf den Markt. Percy Spencer arbeitete bis zu seinem Lebensende für die Firma Raytheon.

Seit 1970 findet sich in fast jedem US-Amerikanischem Haushalt eine Mikrowelle.

Bild mit Beschreibung einer Mikrowelle:

Das wichtigste Bauteil des Mikrowellengerätes ist das Magnetron, ein Sender, der ähnlich wie bei Rundfunk- und Fernsehgeräten, die elektromagnetischen Wellen erzeugt und aussendet. Diese werden entweder direkt oder über einen Hohlleiter zum Garraum geführt, in den sie durch eine Öffnung gelangen.

Der Garraum besteht vollkommen aus metallischen Wänden, die zur leichten Reinigung mit Kunststoff, Emaille oder Lack überzogen sein können. Die Garraumtür hat ein mehrschichtiges Sichtfenster, welches mit einem Drahtgitter oder einem Lochblech versehen ist. Somit wird eine Reflexion der auftretenden Mikrowellen erzielt und ihr Austritt aus dem Gerät verhindert.

Wie funktioniert eine Mikrowelle:

In jedem Mikrowellenherd gibt es eine Magnetfeldröhre (Magnetron). Dort entstehen die Mikrowellen (elektromagnetische Wellen). Diese Mikrowellen bringen die Wassermoleküle, die in den Speisen enthalten   sind, zum Schwingen. Diese Mikrowellen/elektrischen Wellen schwingen mit einer extrem hohen Frequenz, jede Sekunde ca. 2,45 Milliarden mal. Wenn die Mikrowellen auf die Wassermoleküle einwirken, beginnen diese mit der selben Frequenz zu vibrieren. Da die Moleküle eine unregelmäßige Form haben, stoßen sie bei der Vibration zusammen und es entsteht Reibung. Durch diese Reibung entsteht dann Hitze (mechanische Energie->Wärmeenergie). Diese Wärme überträgt sich dann auf die ganze Speise und das Essen wird erwärmt. Der gleichmäßige Einfluss der Mikrowellen wird durch Reflektorflügel, rotierende Antennen oder Drehteller erreicht.

Elektromagnetische Wellen:

In dem Magnetron spielt sich folgendes ab: Offene Schwingkreise erhält man, wenn die Kondensatorplatten eines Schwingkreises auseinandergezogen werden. Man erhält einen Dipol oder Zweipol (gerader schwingungsfähiger Leiter).

Elektromagnetische Wellen entstehen, wenn sich elektrische und magnetische Felder vom Dipol ablösen; sie breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus.

Eigenschaften elektromagnetischer Wellen sind unter anderem Reflexion, Brechung, Beugung, Interferenz (Überlagerung mehrerer Schwingungen die von der selben Quelle ausgehen) und Polarisation (zu Gegensätzen bilden).

Beispielliste elektromagnetischer Wellen:

Wärmeenergie:

-„Die Wärme ist eine Energieart. Sie kann durch Umwandlung aus anderen Energiearten entstehen und kann in andere Energiearten umgewandelt werden.“

-„Bei allen Energieumwandlungen bleibt der Betrag der Gesamtenergie erhalten. Energie kann nicht entstehen und kann nicht verloren gehen.“

Was war zu dieser Zeit noch los:

-Tupperware wurde 1946 von Earl Tupper erfunden

-1946: In den USA entdeckte Vincent Schaefer das Kohlenstoffdioxid unterkühlten Wasserdampf zu Schnee werden lässt. Er bewies es indem er aus einem Flugzeug Trockeneis auf eine Wolke fallen lässt. Er erschuf den ersten künstlichen Schnee.

-2 Atombomben  von den USA auf Japan beendeten den 2.Weltkrieg 1945.

-1946: Nachkriegszeit, viele Ländern Europas wurden zerstört und die Wirtschaft brach zusammen. Die Menschen lebten in bitterer Armut.

-1946 wurde der Motorroller von Corradino d´Ascanio entwickelt.

Negative Seiten von Mikrowellen:

Neben der Tatsache, dass z.B. Gemüse in der Mikrowelle einen großen Teil seiner Vitamine verliert, gibt es auch andere Gründe sein Essen vielleicht nicht in der Mikrowelle zu erwärmen.

Es gibt zahlreiche Theorien über das, was Mikrowellen mit dem Essen oder Lebewesen anstellen können. Es gibt 2 verschiedene arten von Gefahren:

1.    Mikrowellenstrahlung in der Umgebung der Geräte und

2. Nährwertveränderungen in den Lebensmitteln.

Die früheren Mikrowellen waren nicht so konstruiert, dass nur Mikrowellen ausgesandt werden dürfen wenn die Mikrowellentür fest verschlossen ist. Wenn man also die Tür öffnete, um zu schauen ob das Essen schon gut war, bekam man oft den Grauen Star, denn die Augen sind besonders empfindlich gegenüber Mikrowellenstrahlung. Auch heute sollte man nicht zu lange und zu nah an das Sichtfenster herangehen. Außerdem sollte der Mikrowellenherd nicht in Augenhöhe stehen. Man sollte die Mikrowelle auf Leckschäden kontrollieren und wenn sie kaputt ist von qualifizierten Fachwerkstätten reparieren lassen.

Es gibt viele Theorien von angeblichen gesundheitsschädigenden Eigenschaften mikrowellenbehandelter Nahrung, z.B. Blutbildveränderungen, Krebsentstehung (ein Großteil der Krebsbekämpfenden Stoffe im Essen werden in der Mikrowelle zerstört) und Verlust von Energie in der Nahrung.

Dass Essen aus der Mikrowelle schädlich ist, konnte nie wirklich bewiesen werden. Vielleicht wird es sich erst in 10 oder 20 Jahren herausstellen, dass Mikrowellen schädlich sind. So war es auch mit radioaktiven Stoffen, Röntgenstrahlung oder dem Rauchen. Man sollte am besten nicht alles in der Mikrowelle erwärmen, sondern mindestens die Hälfte auf herkömmliche Art. Es ist übrigens besser die Nahrung lieber mit einer niedrigen Wattzahl zu erhitzen als mit einer hohen.

Tipps zum Umgang mit der Mikrowelle:

Mikrowellen durchdringen Gefäße aus Glas und Porzellan. Auch Klarsichtfolie stellt kein Problem dar. Alufolie dagegen lässt die Strahlen abprallen. Bei Dingen aus Metall in der Mikrowelle kann es zu einem Blitz kommen und der Mikrowellenherd beschädigt werden. Außerdem gibt es auch spezielle Mikrowellen-Kochbücher.

Man kann sogar rohe Kartoffeln in der Mikrowelle zubereiten.

Als Beispiel:

250 g Salzkartoffeln (Gewicht wird angegeben) in gleich große Stücke schneiden(damit alle Stücke gleichschnell erwärmt werden), in eine mikrowellengeeignete Schüssel geben, 3 Esslöffel Wasser hinzugeben und bei 900 Watt ca. 5 min. erhitzen. Nach der Garzeit die Flüssigkeit sofort abgießen.

Geeignetes Geschirr:

Es gibt  spezielles Geschirr das sich als mikrowellengeeignet bezeichnet, aber auch normales Geschirr aus den oben genannten Materialien und Glaskeramik sowie hitzebeständiges glasiertes Keramikgeschirr ist geeignet. Hauptsache es kommt kein Metall oder verschlossene Gefäße in die Mikrowelle. Da flache Speisen besser garen als hohe, sollte man sein Geschirr anpassen. Außerdem ist es besser die speisen in ovale/runde Formen zu geben, anstatt in Eckige (in den Ecken kann es zu einer Mikrowellenkonzentration und damit zu einer Überhitzung kommen).

Quellenangabe:

http://www.haushaltscout.de/images/big/nn-v320mbig.jpg

http://www.raytheon.com/newsroom/photogal/spencerwithmagnetron_01.htm

Quelle 1
http://www.physik-astro.uni-bonn.de/outreach/tpik/images/Festkoerper.jpg

Google/Bilder

Bücher: "1000 Erfindungen und Entdeckungen", "Die Welt der Technik", "Das große Tafelwerk interaktiv", "Physik in Übersichten"

Anmerkungen zur Energiebilanz von Mikrowellengeräten gefunden und zugesandt von Nico Valentino, danke sehr.

Mikrowellen arbeiten weniger effizient als andere Geräte, nachzulesen z.B. hier:
http://www.wiley-vch.de/berlin/journals/phiuz/04-02/haushaltsmikrowelle_teil2.pdf
"Typische Messdaten sind zum Beispiel: 500 ml Wasser (m = 500g) erwärmen sich in t = 100 s in der Mikrowelle um ΔT = 25 °C, im Wasserkocher dagegen um ΔT = 75 °C. Um den Wirkungsgrad zu bestimmen, benötigt man noch die von den Geräten aufgenommene elektrische Leistung. Entweder man nutzt Herstellerangaben oder misst je nach zur Verfügung stehenden Messgeräten den fließenden Strom oder direkt die aufgenommene elektrische Leistung.
In unserem Fall betrug P_el(Kocher) ≈ 1850 W und P_el(Mikrowelle) ≈ 1260 W bei Herstellerangaben von 2000 W beziehungsweise 1200 W. Häufig ist bei Mikrowellengeräten nicht die elektrische Leistung sondern die maximale Mikrowellenleistung angegeben. In unserem Fall betrug sie laut Herstellerangabe 800 W, folglich geht schon ein Drittel der elektrischen
Energie bei der Umwandlung in Mikrowellen verloren!
Der Wirkungsgrad η berechnet sich dann gemäß η·P_el·t = c·m·ΔT,
wobei die spezifische Wärmekapazität von Wasser c = 4,182 kJ/(kg·K) ist. In unserem Beispiel fanden wir η = 41,5 % für die Mikrowelle (bezogen auf die elektrische Leistung) und für den Kocher η = 84,8 %. Die Absolutwerte schwanken zwar, im Allgemeinen liegt der Kocher aber immer etwa einen Faktor 2 über der Mikrowelle. Selbst wenn man nur die reine Mikrowellenleistung von 800W angesetzt hätte, wäre der Wirkungsgrad nur auf etwa 65% gestiegen. Das bedeutet, dass elektrische Kocher Wasser deutlich effizienter erhitzen als Mikrowellen."
ABER AUCH

gefunden bei wikipedia:

Ein Elektroherd setzt 100 % der elektrischen Energie in Wärme um. Ein Mikrowellenherd verwandelt nur 50 bis 60 % der aufgenommenen elektrischen Energie in Mikrowellenstrahlung, der Rest wird zu Abwärme. Andererseits heizen die Mikrowellen gezielt lediglich das Kochgut, nicht aber den Garraum und dessen Umgebung, weshalb der Mikrowellenherd bei kleineren Portionen energetisch günstiger ist: Als Richtwert gelten ca. 250 ml Flüssigsubstanz: Es ist hiernach günstiger, 250 ml Flüssigkeit bzw. 250 Gramm einer wasserhaltigen Speise im Mikrowellenherd zu erhitzen, statt in einem Topf auf dem Elektroherd, möglicherweise zusammen mit zusätzlich erforderlichem Wasser.
Das Erwärmen von Wasser ist allerdings im elektrischen Wasserkocher am effektivsten - er hat aufgrund der geringen Wärmekapazität seiner Heizspirale eine sehr viel höhere Effizienz als ein Magnetron oder eine Kochplatte.

thermische Solaranlage

Trompete

Inhaltsverzeichnis

1. Geschichte der Trompete
2. Einige Trompetenarten
3. Physikalische Grundlagen
4. Lebenslauf Heinrich Hertz
5. Geschichtliche Einordnung
6. Aufbau und Funktion der Trompete
7. Berühmte Trompeter
8. Das Erlernen der Trompete (meine Erfahrung)
9. Quellennachweis

1. Geschichte der Trompete

Die Trompete geht nicht auf den Tierzahn oder das Tierhorn zurück, sonder auf eine Röhre aus Bambus oder Holz. Die älteste Trompete die noch erhalten ist stammt aus dem Grab des ägyptischen Königs Tutanchamun (um 1340 v.Ch.). Kultische Feiern wurden bei fast allen Völkern mit der Trompete eröffnet. Auch zum Signal geben bei Schlachte und bei der Jagt fanden Trompeten ihre Anwendung. Im Mittelalter hielten sich die Fürsten uniformierte Signaltrompeter an den Höfen, die für ihre Musik einen hohen Sold erhielten. Zum Zeichen ihrer Macht hielten sich auch manche Städte Trompeter z.B. in Nürnberg wo es schon seit 1431 Stadttrompeter gab. Lange Jahre blieb die Trompete ein Instrument ohne das es komponierte Stücke für sie gab.

Das Weihnachtslied in dulci jubilo war die erste Komposition für Trompete. Seitdem entwickelte sich die Trompete zu einem beliebten Konzertinstrument.

Berühmte Komponisten wie Johann Sebastian Bach, Georg Friedrich Telemann,

Georg Friedrich Händel schrieben Werke für Trompete die zu den beliebtesten Werken klassischer Musik gehören. Auch in jedes Sinfonieorchester gehören Trompeten. Aber nicht nur in der Klassik werden Musikstücke mit Trompeten besetzt. Auch im Jazz sind die Trompeten nicht wegzudenken. In der Rockmusik sorgen Trompeten für interessante Klänge.

2. Einige Trompetenarten

Zugtrompete

Bei der Zugtrompete können auch Töne außerhalb der Naturtonreihe gespielt werden. Teile des Rohres lassen sich aus einander ziehen wird das Rohr länger wird der Ton tiefer.

Bachtrompete

Mit der Bachtrompete lassen sich sehr hohe Töne spielen. Sie ist eine C Trompete. Die meisten Trompeten sind auf B gestimmt. Das wohl bekannteste Stück wo die Bachtrompete zum Einsatz kommt ist das Weihnachtsoratorium.

Signaltrompete

Die Signaltrompete wird wie schon der Name sagt zum Signal geben verwendet oder für die Eröffnung kultischer Feiern. Auch als Soldaten in die Schlacht zogen wurde diese Trompete benutzt.

3. Allgemeine Physikalische Grundlagen

Physikalisch gesehen bezeichnet man die Hörbaren Schwingungen der Musik als Schall. Der Körper der Schwingt ist dabei die Schallquelle. Schallquellen können bei Musikinstrumenten Schwingende Saite, wie bei Zupf- oder Streichinstrumenten sein. Eine andere Möglichkeit der Tonerzeugung ist die Schwingende Luftsäule.

Dabei können verschiedene Tonhöhen entstehen. Die Tonhöhe wird von der Frequenz beschrieben.

Die Frequenz ist die Anzahl der Schwingungen pro Minute.

f= 1/T f= Frequenz

T= Schwingungsdauer

Die Einheit der Frequenz ist ein Hertz.

Die Frequenz ist verantwortlich für die Tonhöhen.

Eine hoher Ton hat eine große Frequenz.

Ein tiefer Ton hat eine kleine Frequenz.

Der Kammerton a hat eine Frequenz von 440 Hz (Hertz).

Die Oktave darunter 220 Hz die darüber 880 Hz

Der Hörbereich eines Menschen liegt bei einer Frequenz zwischen 20 Hz und

20000 Hz. Oberhalb dieser Grenze ist Schall nicht mehr Hörbar. Er wird deshalb als Ultraschall bezeichnet.

Mit jedem Lebensjahrzehnt nimmt die obere Hörgrenze des Menschen um ungefähr 2000 Hz ab. Die Menschliche Stimme kann Frequenzen von 85 Hz (Baß) bis 1100 Hz (Sopran) singen.

Die Lautstärke eines Tones kann man an der Amplitude erkennen. Die Amplitude ist der y-Wert wenn man die Schallwelle als eine Funktion darstellt.

Die Lautstärke wird in Dezibel gemessen. Lautstärke der Trompete reicht von 65 bis 95 Dezibel. Diagramm unten zum Einordnen.

4. Lebenslauf Heinrich Rudolf Hertz

Heinrich Hertz lebte von 1857 bis 1894.

• Eddison erfindet die Glühbirne um 1870
• Erfindung des Telefons von Bell (1876 )
• 1884 das erstes Automobil wurde in Deutschland gebaut
• 1885 erstes Daimlers Motorrad
• Marconi erfindet ein drahtloses Telefon (1895 )
• Röntgen: erste Röntgen Aufnahme im Jahre 1895
• 1886 erster Benz Kraftwagen
• 1888 bis 1918 Regierung Wilhelm 2.

Die Trompete gehört zur Familie der Blechblasinstrumente. Die Trompete besteht aus Silber, Goldmessing oder Messing. Die jetzige Form der Trompete wurde um 1500 entwickelt. Bis 1300 war die Trompete ein gerades Rohr von unterschiedlichen Längen Man konnte nur 4 Töne, hundert Jahre später immerhin 6 Töne blasen. Durch Lippenspannung kann man heute 10 Naturtöne erzeugen. Die Töne die dazwischen liegen entstehen durch die Zuschaltung von Zusatzrohren mit Ventilen. Diese Technik wurde im 19. Jahrhundert entwickelt. Die gedrückten Ventile bewirken, das der Windstrom durch Zusatzrohre geleitet wird. Durch das drücken des ersten Ventils wird das Instrument um einen ganzen Ton tiefer gestimmt; beim zweiten Ventil um einen Halbton und beim dritten Ventil um eine kleine Terz (eineinhalb Töne). Durch die Kombination der drei Ventile kann man eine Vertiefung bis zu sechs Halbtönen erreichen.

Der eigentliche Ton wird mit den Lippen erzeugt. Der Trompeter preßt Atemluft gegen die gespannten Lippen, welche noch geschlossen sind. In folge des Drucks öffnen sich die Lippen und schließen sich sofort durch die Druckverringerung. Dieses Öffnen und schließen der Lippen geschieht sehr schnell hintereinander. Dadurch entsteht ein periodisch unterbrochener Luftstrom. Dieser Luftstrom regt die Luftsäule im Rohr zu Eigenschwingungen an. Somit entsteht im Rohr eine stehende Welle. Bei der schwächsten Lippenspannung entsteht der tiefste Ton der Naturtonreihe. Verstärkt man die Lippenspannung erklingt die Oktave. Wird die Lippenspannung noch mehr verstärkt so entsteht eine Quinte (5 Töne höher) über dem zweiten Ton. Wird der vierte Naturton gespielt so liegt eine Oktave (8 Töne höher) über dem zweiten Naturton. Dies passiert durch weitere Erhöhung der Lippenspannung.

Die Naturtonreihe

An der Naturtonreihe sieht man ob es sich um eine f; e oder s (b Instrument) Trompete handelt.

Berechnung der Schwingungszahl für den Grundton

Den Ton bilden in der Regel zwei Faktoren: Luftsäule und Lippenspannung. Je länger die Röhre um so tiefer der Ton.

n= c/λ n= ungefähre Schwingungszahl für den Grundton

c= Schallgeschwindigkeit in der Sekunde

7. Berühmte Trompeter

Ludwig Güttler

Ludwig Güttler wuchs im erzgebirgischen Sosa auf, wo Musik zum ganz selbstverständlich alltäglichem Leben gehörte. Als der junge Ludwig Güttler schon ab dem 5. Lebensjahr für die verschiedensten Instrumente - für Ziehharmonika, Klavier, Orgel, Cello, Horn, schließlich mit vierzehn für die Trompete - Interesse entwickelte, dachte er noch lange nicht daran, daraus einen Beruf zu machen, sondern hatte bis zum Abitur hin den Berufswunsch "Architekt".
Güttler legte bereits in der Jugend den Grundstock für seine spätere Vielseitigkeit. Reines Spezialistentum führt, wie er sagt, in die "künstlerische Vereinsamung". Er strebte während seines Musikstudiums in Leipzig nach einer umfassenden Ausbildung: Neben dem Trompetenunterricht ging er auch als Hospitant auch bei Sängern, Pianisten und Geigern in die Lehre. Diese Erfahrungen bezog er in sein Trompetenspiel ein und gewann damit neue Ausdrucksbereiche.
Nach dem Studium führte Güttlers Karriere schlagartig steil nach oben: er war Solotrompeter im Händelfestspielorchester von Halle, in der Dresdner Philharmonie und ist heute einer der besten Trompetensolisten der Welt.

Luis Armstrong

Armstrong, Louis Daniel "Satchmo"

Er war amerikanischer Jazzmusiker (Trompeter, Sänger). Er gilt als der bedeutendste Musiker der traditionellen Stilbereiche in der Geschichte des Jazz.

Luis Armstrong wurde am 4. August 1901 als Sohn eines Tagelöhners in New Orleans (Louisiana) geboren. Er lernte Überwiegend als Autodidakt Flügelhorn, Klarinette und Kornett. Von dem renommierten Jazzmusiker King Oliver bekam Luis seinen ersten Trompetenunterricht. 1918 spielte Armstrong als Trompeter in der Band von Kid Ory in New Orleans. Er wurde 1922 Mitglied in Olivers Creole Jazz Band in Chicago, mit Fletcher und Henderson spielte er zwischen 1924 und 1925 zusammen in New York. Er blieb Danach bis 1929 in Chicago. Seine eigene Band gründete Armstrong 1925. Die ersten Plattenaufnahmen entstanden auch In diesem Jahr. Die mit den er später sehr berühmt gewordenen ist "Hot Five". Später spielte er als Solist in den berühmtesten Bands der Zeit. Er machte viele Tourneen durch die ganze Welt mit z.B. den Blussängerinnen Ella Fitzgerald und Bessie Smith. Außerdem gilt Armstrong als Erfinder des Scatgesangs. Er trat in mehreren Filmen auf, u. a. in Cabin in the Sky (1943), Jam Session (1944) und in A Song is Born (1947) und in vielen mehr. Luis Armstrong "der König des jazz" stirbt am 06.07.1971 im alter von fast 70 Jahren.

8. Das Erlernen der Trompete (meine Erfahrung)

Es ist nicht wie bei den meisten Instrumenten das man einfach wild drauf los spielen kann. Bei der Trompete muß man erst bevor man zu spielen anfängt Einblasübungen machen. Um auch immer höhere Töne spielen zu können muß man viele Technikübungen machen, um die Lippenmuskulatur zu kräftigen, die ungefähr eine viertel Stunde dauern, was ich hier auch als Hörbeispiel gemacht habe. Es ist auch nicht gut wenn man eine Weile nicht spielt, weil sich da die Lippenmuskulatur verschlechtert, da wird so zusagen der Ansatz schlecht. Die meisten Trompeter nehmen deswegen ihr Mundstück mit in den Urlaub. Wenn man mal richtig gut spielen will da muß man schon am Tag mehrere Stunden spielen. Ich habe als ich noch spielte jeden zweiten Tag ca. immer eine halbe Stunde gespielt.

Das find ich reicht eigentlich völlig aus um gut spielen zu können.

9. Quellennachweis

Bilder:

www.fen-net.de/.../ strassen_und_namen/3(f_j).htm

www.folkfriends.com/ d_BGLL_Signaltrompete668.htm

www.vsl.co.at/.../piccolo_ trumpet/Symbolism.htm

www.yopi.de/Jupiter_ JP_132L_Posaunen

Microsoft Encata 98

www.gehirndiscount24.de/ armstrong.html

http://www.guettler.com/

Text:

Microsoft Encata 98

http://www.guettler.com/

Bücher:

Physik für die Sekundarstufe 1

Band 2

Verlag: Cornelsen

Handbuch der Musikinstrumentenkunde

Herausgegeben von Hermann Kretzschmar

Band 12

Verlag: Breitkopf & Härtel

Musik:

Encarta 98

Und zum Teil habe ich selber gespielt!

Von Gregor Schumann Klasse 8

Solarzellen

Einleitung Auf der Erde wird aus Uran, Kohle, Erdöl und Erdgas fast die gesamte Energie gewonnen, die von den Menschen verbraucht wird. Aber diese Energiequellen schmelzen dahin und irgendwann werden sie ganz verbraucht sein. Deshalb müssen wir uns andere Energiequellen suchen, eine davon ist die Photovoltaik, die das Sonnenlicht dazu nutzt, Strom zu erzeugen. Die Sonne strahlt genug Licht auf die Erde, jährlich sind das 1,5*1018 kWh. Solarzellen, auch Photozellen genannt auf einer 4 mal 5 Meter großen Fläche würden einer vierköpfigen Familie bereits genügen, denn täglich wird Licht mit einer Leistung von etwa 5 kWh pro m² auf die Erde gestrahlt. An einem heißen Sommertag können es sogar 1,2 kW pro m² sein, so viel wie 100 Energiesparlampen brauchen.

Anwendung

Anwendungsgebiete Photovoltaikanlagen werden heute meist dort verwendet, wo man nur schwer Anschluss an das Stromnetz bekommt und Batterien zu schnell verbraucht wären. Das ist zum Beispie im Verkehr bei Straßen-Solarstationen an Funk-Notrufsäulen, Hinweisschildern oder Parkautomaten der Fall. In Gärten werden bei Lampen oder Ähnlichem oft Solarzellen eingesetzt, die tägsüber die Akkus aufladen und dann nachts leuchten, sodass nicht erst Stromkabel gelegt werden müssen. Ohne Solarstrom kommen auch viele Camper nicht mehr aus, denn man kann die damit betriebenen Geräte schnell auf- und abbauen. Kleine Photozellen sind bei Taschenrechnern wichtig, die einem das Batterienkaufen und -wechseln ersparen. Wesentlich größere Solaranlagen machen die Raumfahrt erheblich einfacher, sie hat heute fast jeder Satellit und verlängert deren Lebenszeit um ein Vielfaches. Dort wo man Photovoltaikanlagen am meisten vermutet, auf Hausdächern, werden meistens zur Stromeinspeisung in das öffentliche Netz genutzt. Wegen ihrer Umweltfreundlichkeit, werden diese Anlagen staatlich gefördert, sodass man pro Kilowattstunde, die man in das Stromnetz einspeist, ca. 50 Cent bekommt. Nach 15 bis 20 Jahren hat man die gesamten Ausgaben wieder und man verdient sogar zusätzlich Geld. Oft werden privat aber solarthermische Anlagen, welche die Sonnenenergie zur Erwärmung von Wasser nutzen und günstiger in der Anschaffung sind.

Verbreitung Der Photovoltaikmarkt vergrößert sich jährlich um ca. 30%. Dieses schnelle Wachstum hält schon seit fast 10 Jahren an und wird sich wegen steigenden Preisen bei fossilen Energiequellen und günstigen Gesetzen fortsetzen. 2003 wurden global 750 MW Energie aus Photozellen gewonnen, im Gegensatz dazu 2000 nur fast 300 MW und vor dem Jahr 1997 nicht einmal die Hälfte davon. Die größte Energiegewinnung aus Photozellen hat Japan mit mehr als 300 MW (Stand: 2003) und auch die Chinesen haben viele Solarzellen. Die USA gewinnt 120 MW, etwas weniger, als Deutschland mit 150 MW. Der Rest Europas hat zusammen nur einen Gewinn von 60 MW, wovon Griechenland den größten Anteil hat. Viel Nachholbedarf haben die südlichen Länder mit hoher Sonneneinstrahlung, wie Italien, Spanien und Portugal.

Herstellung Bei 1400 °C wird das Silizium geschmolzen. Bei der einfacheren Methode, der Herstellung von polykristallinen Solarzellen wird das Silizium in Blöcke gegossen. Dabeiergibt sich eine Struktur von vielen einzelnen Kristallen. Monokristalline Solarzellen herzustellen, ist etwas schwieriger, bringt dafür aber auch einen um 2% höheren Wirkungsgrad von 17%. Hier wird aus der Siliziumschmelze langsam eine Kristallstange aus einem einzigen, großen Kristall gezogen. Danach wird mit Stangen und Blöcken gleich verfahren, sie werden in 0,3 Millimeter dünne Scheiben geschnitten, die Wafer genannt werden. Als nächstes wird noch eine weitere Schicht erzeugt, wodurch der Wirkungsgrad erhöht wird, dieser Arbeitsschritt wird allerdings auch manchmal weggelassen. Um später den Strom von dem Silizium abzuleiten, werden oben und unten Metallkontakte, also Elektroden aufgedampft. Als letztes werden mehrere Wafer in Reihe geschaltet und in ein Gehäuse gepackt und fertig ist das Solarmodul.

Aufbau einer Solaranlage Um eine Solaranlage zu bauen, die unabhängig vom Stromnetz arbeitet, braucht man zunächst neben dem Solarmodul, das in leichter Schräglage nach Süden zeigt, einen Akku. Dieser speichert die gewonnene elektrische Energie und gibt sie bei Bedarf an den Verbraucher ab. Damit der Solarakku korrekt aufgeladen wird, braucht er einen Laderegler, eine Schaltzentrale zwischen dem Solarmodul und dem Akku. Durch ihn wird die Überladung und Tief-Entladung verhindert. Um den Gleichstrom mit einer geringen Spannung von ca. 0,5V in Wechselstrom mit höherer Spannung zu transformieren, wird ein Wechselrichter benötigt. Damit der Verbraucher auch bei Nacht oder Bewölkung benutzt werden kann, muss ein Laderegler angeschlossen werden, der zwischen Solarstrom und Akku umschaltet.

Zelltypen Den höchsten Wirkungsgrad erreichen mit 16% einfachkristalline Solarzellen, die im Labor sogar bis zu 25% der Sonnenenergie in elektrische Strom umwandeln. Im Labor sind die Solarzellen aus mehrfachkristallinem Silizium zwar um 5% schlechter, aber in der Produktion kommen sie trotzdem auf einen Wirkungsgrad von 14%. Diese beiden Typen von Solarzellen sind sehr verbreitet. Nur sehr selten werden CdTe und CIS (Dünnschicht) verwendet, sie sind mit 9% Energiegewinnung immernoch etwas besser, als Solarzellen mit amorphem Silizium. Der Vorteil bei den letzten drei genannten ist, dass sie eine sehr kurze Energierücklaufzeit von ungefähr 2 Jahren, es dauert also 2 Jahre, bis die Energie zuückgewonnen wurde, die zur Produktion nötig war. Bei mehrfachkristalinen Solarzellen ist die Rücklaufzeit ungefähr 5 Jahre und bei einfachkristallinen kann es sogar 10 Jahre dauern, bis die Produktionsenergie wieder eingeholt ist.