Professor emeritus für Physik der Hochschule Rapperswil, Schweiz.
An der Volkshochschule Rapperswil-Jona hielt ich in den Jahren 2005, 2007 und 2008 drei Vorträge mit den Titeln
Zu jedem dieser Vorträge verfasste ich ein Skript, das eine etwas modifizierte und erweiterte Fassung des betreffenden Vortrags ist.
Eine (relativ) leicht verständliche Einführung in die wichtigsten Resultate der speziellen Relativitätstheorie.
Ein kleiner Einblick in die seltsame Welt der Quantenobjekte, in der zum Teil völlig andere Gesetze gelten als in der alltäglichen Umwelt.
Die Geschichte der Entwicklung der Kernphysik und ihrer Anwendungen.
NEU, Februar 2024: Handy mit Nuklearbatterie?.
Die zweitneusten, im August 2021 hochgeladenen Beiträge: Schneesublimation, Interstellare Reisen.
Die Weltumfliegung des Solarflugzeuges Solar Impulse 2 weckt möglicherweise Hoffnungen, dass eines Tages Verkehrsflugzeuge statt mit Kerosin mit Solarenergie fliegen könnten. Wie realistisch ist die Möglichkeit von Solar-Verkehrsflugzeugen?
Wie lange dauert der Fall der Wassertropfen in einem Wasserfall?
Kann ein Handy-Akku beim Sprechen tatsächlich durch die Energie der Schallwellen aufgeladen werden?
Das menschliche Ohr ist so empfindlich wie nur möglich. Wenn es noch zehnmal empfindlicher wäre, würde es das „Rauschen“ der Luftmoleküle hören. Tiere, die besser hören als der Mensch, haben ein grösseres Trommelfell.
In vielen Berichten über die Testexplosion der ersten Atombombe findet man die Schilderung, Enrico Fermi hätte bei der Ankunft der Druckwelle einige Papierschnitzel fallen lassen und aus deren Abdrift sofort die Stärke der Explosion bestimmt. Nachdem ich mich lange vergeblich bemüht hatte, eine genauere Beschreibung von Fermis Methode zu finden, versuchte ich, sein Vorgehen zu rekonstruieren. Ich konnte schliesslich tatsächlich eine Beziehung herleiten, mit deren Hilfe aus der Distanz, um die die Papierschnitzel durch den Windstoss der Druckwelle weggeweht wurden, durch eine einfache Kopfrechnung die durch die Explosion freigesetzte Energie abgeschätzt werden kann. Ob es Fermi wirklich so gemacht hat, ist mir natürlich leider nicht bekannt.
Muss das Handy oder das Smartphone in Zukunft nicht mehr aufgeladen werden, weil es durch eine Nuklearbatterie betrieben wird?
Es gibt Autoren, die behaupten, biologische Organismen seien in der Lage, Kernumwandlungen zu erzeugen. So sollen zum Beispiel Hühner in der Lage sein, das für die Eierschalen benötigte Calcium durch die eine Kernreaktion bereitzustellen, falls die Nahrung zu wenig Calcium enthält. Ist so etwas möglich?
Wie gross war die maximale Strahlenbelastung der Physiker, die ungeschützt oberhalb des ersten Kernreaktors (Chicago Pile 1) standen?
Häufig wird die Meinung vertreten, wir seien allein im Universum. Wie wahrscheinlich ist es, dass wir die einzigen intelligenten Lebewesen im Universum (oder genauer gesagt: im für uns beobachtbaren Teil des Universums) sind?
Welche Distanz kann das Licht in einem expandierenden Universum zurücklegen?
Unter Umständen ist eine Approximation numerisch genauer als die Berechnung mit der mathematisch exakten Beziehung.
Wie stark würde sich die Rotationsgeschwindigkeit der Erde ändern, wenn die Polkappen abschmelzen würden?
Steve Mould zeigte im Jahr 2013 ein YouTube-Video, das grosse Beachtung fand und von mehr als zwei Millionen Menschen angeschaut wurde. Wird das eine Ende einer in einem Gefäss liegenden Kugelkette über den Gefässrand aussen heruntergezogen und dann losgelassen, rutscht die Kette nicht einfach über den Gefässrand nach unten, sondern steigt steil nach oben weit über den Gefässrand hinaus, bevor sie nach unten fällt.
Üblicherweise wird bei der Herleitung der Differentialgleichung einer Saite diese als ideal biegsam vorausgesetzt. Hier wird die Differentialgleichung einer Saite hergeleitet, die eine Biegesteifigkeit aufweist.
Warum fällt ein künstlicher Erdsatellit nicht herunter? Antwort: Tut er doch – und zwar ständig!
Wird mit einer Gartenhacke auf einen Stein geschlagen, ist gelegentlich ein hoher Ton hörbar. Kann die Tonhöhe berechnet werden?
Die maximal mögliche Leistung und die Leistung der Reibungskräfte werden abgeschätzt für das Wasserrad im Restaurant Mühle der Kartause Ittingen.
Der Schweizer Astrophysiker Fritz Zwicky meinte, man könnte mit technischen Mitteln die Sonne auf eine Geschwindigkeit von 500 km/s beschleunigen. In ihrem Schwerefeld würden ihre Planeten, und damit auch die Erde, auf ihrer Reise mitgeschleppt. Hat Zwicky sich verrechnet?
Wie gross ist die Tröpfchendichte in einer Wolke?
Gibt es Möglichkeiten, mit einem Raumschiff interstellare Distanzen in der Grössenordnung von mehreren oder gar vielen Lichtjahren zurückzulegen, wobei an Bord des Raumschiffs nur wenige Jahre vergehen?
In der vierdimensionalen Raumzeit haben die Bahnkurven der Körper, die sich im Gravitationsfeld der Erde ohne den Einfluss anderer Kräfte bewegen, alle die gleiche Krümmung.
Wie „unangenehm“ sind die Gezeitenkräfte, die beim Fall in ein schwarzes Loch auftreten?
In seinem Buch "Newton und die Relativität“ zeigt Francesco Cester einen alternativen und leichter verständlichen Zugang zur relativistischen Mechanik. Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit wird nicht postuliert und die Lorentz-Transformation wird für die Herleitung der relativistischen Gleichungen nicht verwendet.
Die Raumzeitkrümmung in der Schwarzschildmetrik zeigt sich unter anderem darin, dass die Zeit in der Nähe des Zentralkörpers langsamer läuft. Um diesen Effekt zu veranschaulichen, soll die Zeit für einen freien Fall einerseits im System eines weit entfernten Beobachters und andererseits im fallenden System (d.h. die Eigenzeit t) berechnet werden.
Wie wahrscheinlich ist ein irreversibler Prozess? Ein Behälter sei durch eine Trennwand in zwei Abteile unterteilt. Das eine Abteil enthält ein Gas, während das andere Abteil vollständig evakuiert ist. Wird die Trennwand entfernt, so strömt das Gas vom ersten in das zweite Abteil, bis in beiden Abteilen der gleiche Druck herrscht. Dieser Vorgang ist ein irreversibler Prozess, d.h. es wird nie beobachtet, dass ein Gas in einem Behälter sich spontan in einem Teil des Behälters verdichtet, so dass sich im anderen Teil ein perfektes Vakuum bildet. Nie? Wie lange müsste man im Mittel warten, bis so etwas passieren würde?
In einem Kasten, der durch eine Trennwand in zwei Abteile A und B unterteilt ist, befindet sich ein ideales Gas mit der Temperatur T. Die Trennwand hat eine Öffnung, die durch eine Schiebetür verschlossen werden kann.
Ein Dämon soll immer dann die (masselose und reibungsfreie) Türe öffnen, wenn ein schnelles Molekül von A nach B fliegt, oder wenn ein langsames Molekül von B nach A fliegt. Dadurch würde die Temperatur in B steigen und in A sinken. Es entstände somit ohne Einwirkung von aussen eine Temperaturdifferenz, was im Widerspruch zum 2. Hauptsatz der Thermodynamik wäre. Dieses Paradoxon wurde 1871 von Maxwell formuliert und wurde bekannt unter dem Namen „Maxwells Dämon“.
Der Widerspruch wurde erst 1951 von Brillouin gelöst.
Wie gross muss die Energie eines Teilchens sein, damit es beim Eindringen in die hohen Atmosphärenschichten Cherenkov-Strahlung erzeugt?
Unter gewissen Wetterbedingungen kann beobachtet werden, dass Schneereste auf einem Platz mit Hartbelag stetig kleiner werden und schliesslich ganz verschwinden, ohne dass darum herum Feuchtigkeitsspuren von Schmelzwasser sichtbar werden. Das bedeutet, dass der Schnee nicht schmilzt, sondern sublimiert.
Gelegentlich lässt sich die Türe eines Kühlschranks oder eines Gefrierschranks nur schwer oder gar nicht öffnen. Warum ist das so, und wie gross ist die Kraft, die es braucht, um die Türe zu öffnen?
Wie warm wird das Netzkabel eines Staubsaugers?
Wird „feuchte“ kalte Luft als unangenehmer empfunden als trockene kalte Luft? Und wenn ja, warum?
Wie lange können Menschen in einem begrenzten Luftvolumen überleben?
Wie stark ist die durch die laufenden Dieselmotoren verursachte Luftströmung in der Luke eines aufgetauchten U-Bootes?
Durch die Wärmeentnahme eines geothermischen Kraftwerks wird eine nicht wasserführende Gesteinsschicht in relativ wenigen Jahren unter die Temperatur abgekühlt, bei der das Kraftwerk noch wirtschaftlich betrieben werden kann. Es stellt sich die Frage, wie lange es dauert, bis sich nach Beendigung der Wärmeentnahme die Temperatur der Gesteinsschicht wieder an die Umgebung angeglichen hat.
Dr. Arthur Ruh
aruh*at*bluewin.ch
(Last Edit: 6.2.2024 / ple)