Fuxwissen - Physik

• Ist die Erde eine Kugel oder eine Scheibe?Die Erde ist eine Kugel, genauer ein an den Polen leicht abgeplattetes Rotationsellipsoid. Das erzwingt schon ihre eigene Schwerkraft, und es lässt sich mit einfachen Beobachtungen wie dem runden Erdschatten bei einer Mondfinsternis direkt nachprüfen.
• Wie funktioniert das Internet?Das Internet zerlegt jede Nachricht in kleine Datenpakete, die einzeln und oft auf unterschiedlichen Wegen zum Ziel geschickt werden. Router leiten jedes Paket anhand seiner Zieladresse weiter, und am Ziel setzt das TCP-Protokoll alles wieder in der richtigen Reihenfolge zusammen.
• Warum ist man im Weltall schwerelos?Weil Astronauten in der ISS zusammen mit der Raumstation staendig im freien Fall auf die Erde zu sind, aber so schnell seitwaerts fliegen, dass sie die Erde immer wieder verfehlen. Weder Astronaut noch Station werden dabei abgebremst, deshalb gibt es zwischen beiden keine Kraft mehr, die druecken oder ziehen wuerde.
• Wie entsteht Wind?Wind entsteht, weil die Sonne die Erdoberfläche ungleichmäßig erwärmt: Über warmen Flächen steigt Luft auf und hinterlässt ein Tiefdruckgebiet, kühlere und schwerere Luft strömt nach und gleicht diesen Druckunterschied aus - diese Ausgleichsströmung ist der Wind.
• Warum wird ein Regenbogen kreisrund, wenn man ihn vom Flugzeug aus sieht?Ein Regenbogen ist eigentlich immer ein voller Kreis aus Licht um den Punkt genau gegenüber der Sonne. Vom Boden aus schneidet der Horizont die untere Hälfte ab, deshalb sieht man nur einen Bogen - aus großer Höhe wie im Flugzeug fehlt diese Kante, und der komplette Ring wird sichtbar.
• Warum wird nasse Wäsche auch bei Frost auf der Leine trocken?Weil Eis trotz Minusgraden einen messbaren Dampfdruck hat: Wassermoleküle lösen sich direkt aus dem gefrorenen Zustand und gehen als Dampf in die Luft über, ohne vorher zu schmelzen.
• Warum knirscht Schnee bei klirrender Kälte, aber nicht bei Tauwetter?Bei starkem Frost sind die feinen Eiskristalle im Schnee spröde und brechen unter deinem Gewicht schlagartig in winzige Stücke, das erzeugt das Knirschgeräusch. Nahe null Grad sind die Kristallränder bereits leicht angetaut, geben nach statt zu splittern, und der Schnee verformt sich lautlos.
• Warum bläht sich eine geschlossene Chipstüte im Flugzeug auf?Weil in der Kabine ein niedrigerer Luftdruck herrscht als am Boden, wo die Tüte versiegelt wurde. Die eingeschlossene Luft dehnt sich deshalb aus und presst die Tüte prall auf.
• Warum spiegelt ein Fenster nachts, aber tagsüber nicht?Glas reflektiert immer einen kleinen Teil des Lichts, egal ob Tag oder Nacht. Tagsüber ist das durchscheinende Tageslicht so viel heller als diese Reflexion, dass sie untergeht - nachts ist es umgekehrt, und genau diese schwache Reflexion des hellen Zimmerlichts wird zum stärksten Signal, das dein Auge erreicht.
• Warum ist die Mitte eines Eiswürfels trüb, der Rand aber klar?Weil Eis von außen nach innen gefriert. Die wachsende Frostfront schiebt gelöste Luft und Mineralien vor sich her, bis sie sich zuletzt in der Mitte stauen und dort als winzige Bläschen das Licht streuen.
• Warum singt ein Weinglas, wenn man mit dem nassen Finger über den Rand fährt?Der feuchte Finger haftet am Glasrand kurz fest und rutscht dann ruckartig weiter, wieder und wieder. Dieser Stick-Slip-Wechsel stößt die Glaswand in ihrer Eigenfrequenz an, und diese Schwingung wird als reiner Ton hörbar.
• Warum steht man in der Mulde eines Löffels kopfüber, aber auf der Rückseite richtig herum?Die glatte Rückseite des Löffels ist ein nach außen gewölbter (konvexer) Spiegel, der Lichtstrahlen auseinanderfächert und dich immer klein und aufrecht zeigt. Die Mulde ist ein nach innen gewölbter (konkaver) Spiegel: nah dran zeigt sie dich vergrößert und aufrecht, aus größerer Entfernung kreuzen sich die Strahlen vor deinem Auge und das Bild kippt auf den Kopf.
• Warum tun die Ohren beim Landeanflug im Flugzeug weh?Beim Sinkflug steigt der Kabinendruck schneller, als die Eustachische Röhre den Druck im Mittelohr ausgleichen kann - der höhere Außendruck drückt dann von außen aufs Trommelfell. Schlucken oder Gähnen öffnet die Röhre und lässt den Druck sich angleichen.
• Warum kocht Wasser auf dem Berg schneller, aber Nudeln und Eier brauchen länger?Auf dem Berg ist der Luftdruck niedriger, deshalb kocht Wasser schon bei weniger als 100 Grad. Weil Eiweiß und Stärke aber eine bestimmte Temperatur zum Garen brauchen, dauert das Kochen bei dieser niedrigeren Temperatur trotzdem länger.
• Warum poppt Popcorn-Mais?Popcorn poppt, weil im Inneren des Korns eingeschlossenes Wasser beim Erhitzen schlagartig verdampft und die harte, wasserdichte Kornschale sprengt. Der explosionsartig entweichende Dampf presst dabei die gelartige Stärke nach außen, wo sie augenblicklich zu weißem Schaum erstarrt.
• Warum flimmert die Luft über heißem Asphalt?Die Luft direkt über dem heißen Asphalt ist deutlich wärmer und dadurch dünner als die Luft etwas darüber. Weil Licht in dünnerer, wärmerer Luft anders gebrochen wird als in kühlerer, entstehen ständig wechselnde optische Verzerrungen, die wir als Flimmern wahrnehmen.
• Warum klingt die Stimme mit Helium höher, obwohl die Stimmbänder nicht schneller schwingen?Die Stimmbänder schwingen mit Helium fast genauso schnell wie sonst, die Tonhöhe ändert sich also kaum. Was sich ändert, ist die Klangfarbe: Helium leitet Schall fast dreimal so schnell wie Luft, dadurch verschieben sich die Resonanzfrequenzen im Rachen-Mund-Raum nach oben, und das Gehirn deutet den helleren Klang fälschlich als höhere Stimme.
• Wie entsteht Gravitation?Gravitation entsteht nicht durch eine anziehende Kraft, sondern dadurch, dass jede Masse den Raum um sich herum krümmt. Andere Objekte bewegen sich einfach entlang dieser gekrümmten Bahnen weiter geradeaus - das nehmen wir als Anziehung wahr.
• Warum wird ein schwarzes Auto in der Sonne heißer als ein weißes Auto?Weil schwarzer Lack fast das gesamte Sonnenlicht absorbiert und in Wärme umwandelt, während weißer Lack den Großteil davon reflektiert. Dieser Unterschied in der Albedo, dem Reflexionsgrad einer Oberfläche, kann bei praller Sonne 15 bis 20 Grad Blechtemperatur ausmachen.
• Warum wird man beim Fallen immer schneller?Weil die Schwerkraft nicht nur einmal, sondern während des gesamten Falls ununterbrochen auf den Körper wirkt. Jede Sekunde kommt neue Geschwindigkeit dazu, deshalb beschleunigt ein fallender Körper immer weiter, bis der Luftwiderstand ihn ausbremst.
• Warum schwitzt ein kaltes Glas von außen?Weil die kalte Glasoberfläche die anliegende Luft unter ihren Taupunkt abkühlt. Dadurch kann die Luft ihren Wasserdampf nicht mehr halten, und der Überschuss kondensiert als flüssiges Wasser auf dem Glas.
• Warum fühlt sich Metall kälter an als Holz, obwohl beide Zimmertemperatur haben?Metall und Holz haben zwar dieselbe Temperatur wie der Raum, aber Metall leitet die Wärme aus deiner Haut viel schneller ab als Holz. Dein Temperatursinn misst nicht die Temperatur des Gegenstands, sondern wie schnell deine Haut Wärme verliert.