Physik für echte Männer
Das Mobiltelefon ohne Steckdose aufladen? Im Dunkeln leuchtende Eiswürfel herstellen? Die Himmelsrichtung ohne die Hilfe von Smartphone oder Kompass bestimmen? Schauen sie Martin Apolin über die Schulter: Er verrät Ihnen raffinierte...
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Produktdetails
Produktinformationen zu „Physik für echte Männer “
Das Mobiltelefon ohne Steckdose aufladen? Im Dunkeln leuchtende Eiswürfel herstellen? Die Himmelsrichtung ohne die Hilfe von Smartphone oder Kompass bestimmen? Schauen sie Martin Apolin über die Schulter: Er verrät Ihnen raffinierte "MacGuyver-Methoden", für die man wenig Zutaten benötigt und die überdies auch physikalisch höchst interessant sind.
Unterhaltsam und fundiert präsentiert der populäre Wissenschaftler und Pädagoge physikalisches Wissen für alle Lebenslagen.
Martin Apolin:
Der promovierte Physiker und Sportwissenschaftler wurde 1965 in Wien geboren. Sein Oberstufenlehrgang "Big Bang" ist das populärste Physikschulbuch in Österreich. Bekannt wurde DDr. Apolin außerdem durch seine Kolumne "Formel des Monats" im Magazin "Red Bulletin".
Klappentext zu „Physik für echte Männer “
Das Mobiltelefon ohne Steckdose aufladen? Mit dem Bumerang die Zimmerpflanze abstauben? Im Dunkeln leuchtende Eiswürfel herstellen? Wie bestimmen Sie die Himmelsrichtung, wenn Sie kein Smartphone und keinen Kompass zur Verfügung haben? Da gibt es einige MacGyver-Methoden, für die man nur wenig Zubehör benötigt und die überdies auch physikalisch interessant sind - schauen Sie Martin Apolin über die Schulter! Unterhaltsam und fundiert präsentiert Martin Apolin physikalisches Wissen für alle Lebenslagen.
Lese-Probe zu „Physik für echte Männer “
Martin Apolin - Phyisik für echte Männer12 James Bond und Captain Impossible oder Kann man
mit einem normalen Auto auf zwei Rädern fahren?
Im Kino klappt das immer mühelos: Der Held überwindet
die brenzlige Lage, indem er das Auto mit Schwung auf
zwei Seitenräder stellt und damit durch die kleine Lücke
abhaut. Und weil das letztlich auch schon ein sehr alter Hut
ist, den zum Beispiel James Bond in Diamantenfieber bereits
1971 vorgeführt hat, versucht man diesen Stunt immer
wieder zu toppen. 2013 verbreitete sich ein Clip einiger offenbar
etwas gelangweilter Männer unter der Leitung eines
selbsternannten Captain Impossible. In diesem Video konnte
man sehen, wie das Grüppchen die beiden in der Luft befindlichen
Räder sogar ab- und später wieder anmontiert.
Quasi ein Reifenwechsel auf zwei Rädern. Der Weltrekord
mit einem Lkw liegt bei diesem Zirkusakt übrigens bei über
16 km – am Stück natürlich! Was steckt physikalisch hinter
diesem Kunststückchen? Und geht so was auch mit Ihrem
Auto?
Um den wesentlichen Gleichgewichtsaspekt herauszudestilliern,
fangen wir mal ohne Auto an. Ich lade Sie zu folgendem
Selbstversuch ein. Stellen Sie sich mit Ihrer rechten
Körperseite so an eine Wand, dass Schulter und Fußaußenkante
diese berühren (Abb. 27a). Nun versuchen Sie, den
linken Fuß hochzuheben. Nicht mal Captain Impossible
würde das jetzt schaffen! Wenn Sie in dieser Position den
linken Fuß heben, fallen Sie unweigerlich um. Warum kann
man aber gewissermaßen im Freien auf einem Bein stehen,
an der Wand jedoch nicht?
Damit ich Ihnen den physikalischen Grund in voller
epischer Breite erklären kann, muss ich vorher noch ein paar
Begriffe einstreuen. Da wäre mal der Körperschwerpunkt
(KSP), den ich schon ein paarmal angesprochen habe. Dabei
... mehr
handelt es sich um einen gedachten Punkt, an dem sich die
gesamte Masse eines Gegenstandes befinden soll.
Was macht diesen Punkt so besonders? Wenn man ein
Objekt genau unter dem KSP unterstützt, dann befindet
es sich im Gleichgewicht, kippt also nicht auf irgendeine
Seite. Wo befindet sich der KSP bei einem Menschen?
Wenn Sie normal stehen, etwa auf Nabelhöhe im Inneren
Ihres Körpers. Bei vielen Problemen der Physik kann man
mit dem KSP arbeiten und somit stark vereinfachen, ohne
dabei an Aussagekraft zu verlieren. Im Gegenteil, oft kann
man diese sogar erhöhen, weil die Probleme und deren
Lösungen dadurch wesentlich offensichtlicher werden, wie
sie im Folgenden gleich sehen werden.
Was wir weiters brauchen, ist die Auflagefläche eines
Objekts. Dieser Begriff ist eigentlich selbsterklärend. Es
handelt sich um die Kontaktfläche eines Gegenstandes mit
dem Untergrund. Wenn Sie stehen und flache Schuhe anhaben,
dann entspricht die Auflagefläche den Sohlen Ihrer
Schuhe.
Und dann gibt es noch die Standfläche. Diese bekommen
Sie, wenn Sie eine imaginäre Gummischnur um alle
Auflageflächen spannen (siehe Abb. 27b). Wenn Sie nur
auf einem Bein stehen, sind Auflagefläche und Standfläche
deckungsgleich. Wenn Sie aber auf beiden Beinen stehen,
gehört auch die Fläche zwischen den Füßen zur Standfläche.
Mit den Begriffen KSP und Standfläche können wir nun
eine ganz einfache Gesetzmäßigkeit für den statischen Fall
formulieren: Ein Ding fällt dann nicht um, wenn das Lot
seines KSP durch seine Standfläche zeigt.
Wenn Sie beidbeinig stehen, dann liegt die Projektion
Ihres KSP irgendwo zwischen Ihren Füßen und daher mit
viel Spielraum innerhalb der Standfläche (Abb. 27 b). Wenn
Sie sich auf einen Fuß stellen wollen, müssen Sie vorher
den KSP über das künftige Standbein bringen (Abb. 27 c),
Sie müssen also Ihren Körper zunächst zur Seite neigen.
Erst dann können sie das Spielbein vom Boden abheben
(Abb. 27 d). Probieren Sie das mal aus! Normalerweise
achtet man auf solch scheinbare Banalitäten des Alltags gar
nicht und nimmt Gleichgewicht als irgendwie gegeben hin.
Beobachten Sie sich selbst auch mal beim Schlendern.
Selbst ohne vorher in der Bar gewesen zu sein, müssen Sie
dabei zwangsläufig ein wenig von einer zur anderen Seite
hin und her schwanken. Die Physik verlangt nämlich von
Ihnen, dass Sie bei jedem Schritt den KSP über den Standfuß
bringen müssen, daher die alternierende Schlagseite.
Beim schnellen Gehen ist das nicht zwangsläufig notwendig,
weil man schon wieder den anderen Fuß aufgesetzt hat,
bevor man zu stark kippt.
Wenn Sie nun an der Wand stehen – und damit kommen
wir nach einer ausgiebigen Kurve wieder zum ersten
Selbstversuch zurück –, dann können Sie sich vorher nicht
auf die Seite lehnen und somit auch Ihren KSP nicht über
die Standfläche bringen. Deshalb können Sie auch nicht
das äußere Bein heben, ohne dabei umzufallen (Abb. 27a).
Wie ist das jetzt mit dem Zweirad-Stunt? Dabei muss
es Ihnen gelingen, den KSP immer über der Standfläche zu
halten. Dazu müssen Sie das Auto vorher gewaltig kippen
(Abb. 28a). Meistens wird das mithilfe einer Rampe bewerkstelligt.
Es gibt aber auch Fahrer, die einleitend einfach eine
scharfe Kurve fahren.
Die Standfläche ergibt sich aus dem Radstand und der
Breite der Auflageflächen (Abb. 28b). Diese hängen vom
Reifendruck ab und sind über den Daumen gepeilt 10 cm
breit. Ihre Aufgabe ist es nun, in gekippter Position den
KSP während der Fahrt immer genau über dieser Fläche zu
halten. Das ist natürlich nicht einfach, weil die Fläche ziemlich
schmal ist. Ein Auto auf zwei Rädern verhält sich daher
genauso wie ein Fahrrad oder Motorbike. Auch dabei fährt
man permanente kleine Schlangenlinien, auch wenn einem
das nicht bewusst ist. Droht das Ding zum Beispiel nach
rechts zu kippen, fährt man eine leichte Rechtskurve und
kann somit die Standfläche wieder unter den KSP bringen.
In der Theorie ist also alles recht easy!
Bevor Sie jetzt gleich zu Ihrem Auto stürzen, um das
in die Praxis umzusetzen: Es gibt da noch ein technisches
Problem zu lösen, das mit dem Differential zu tun hat.
Wenn Sie mit Ihrem Auto durch eine Kurve fahren, dann
muss ja der äußere Reifen einen längeren Weg zurücklegen.
Würden sich beide Reifen gleich schnell drehen, würde für
den einen die Geschwindigkeit nicht passen und er begänne
zu rutschen. Deshalb hat man das Differentialgetriebe
erfunden, das dieses Problem entspannt ausgleicht. Eine
Handvoll zusätzlicher Zahnräder in der Mitte erlaubt es,
dass sich die angetriebenen Räder unterschiedlich schnell
drehen. Im Extremfall, wenn ein Rad komplett die Bodenhaftung
verliert, dreht sich dieses doppelt so schnell, als es
eigentlich sollte, das andere dafür gar nicht mehr. Das kann
passieren, wenn eine Autoseite auf Eis steht – oder wenn
man den Zweirad-Stunt durchführt.
Das in der Luft befindliche Rad würde dann quasi
durchdrehen, und das gegenüberliegende am Boden hätte
keinen Antrieb mehr. Damit würden Sie in der Kippposition
sofort antriebslos ausrollen und wie mit einem stehenden
Fahrrad umkippen – ein kurzer Spaß! Sie brauchen
für diesen Trick daher nicht nur Lenkradgefühl, sondern
auch ein Auto mit Differentialsperre. Oder Sie machen mit
einem alten Auto eine Bastelorgie und schweißen die Zahnräder
des Differentials einfach zusammen. Damit haben
Sie eine starre Achse, und der Stunt kann beginnen. Ein altes
Auto ist zum Üben überdies auch viel besser geeignet als
ein sündteurer Jeep mit Differentialsperre.
©Ecowin Verlag
gesamte Masse eines Gegenstandes befinden soll.
Was macht diesen Punkt so besonders? Wenn man ein
Objekt genau unter dem KSP unterstützt, dann befindet
es sich im Gleichgewicht, kippt also nicht auf irgendeine
Seite. Wo befindet sich der KSP bei einem Menschen?
Wenn Sie normal stehen, etwa auf Nabelhöhe im Inneren
Ihres Körpers. Bei vielen Problemen der Physik kann man
mit dem KSP arbeiten und somit stark vereinfachen, ohne
dabei an Aussagekraft zu verlieren. Im Gegenteil, oft kann
man diese sogar erhöhen, weil die Probleme und deren
Lösungen dadurch wesentlich offensichtlicher werden, wie
sie im Folgenden gleich sehen werden.
Was wir weiters brauchen, ist die Auflagefläche eines
Objekts. Dieser Begriff ist eigentlich selbsterklärend. Es
handelt sich um die Kontaktfläche eines Gegenstandes mit
dem Untergrund. Wenn Sie stehen und flache Schuhe anhaben,
dann entspricht die Auflagefläche den Sohlen Ihrer
Schuhe.
Und dann gibt es noch die Standfläche. Diese bekommen
Sie, wenn Sie eine imaginäre Gummischnur um alle
Auflageflächen spannen (siehe Abb. 27b). Wenn Sie nur
auf einem Bein stehen, sind Auflagefläche und Standfläche
deckungsgleich. Wenn Sie aber auf beiden Beinen stehen,
gehört auch die Fläche zwischen den Füßen zur Standfläche.
Mit den Begriffen KSP und Standfläche können wir nun
eine ganz einfache Gesetzmäßigkeit für den statischen Fall
formulieren: Ein Ding fällt dann nicht um, wenn das Lot
seines KSP durch seine Standfläche zeigt.
Wenn Sie beidbeinig stehen, dann liegt die Projektion
Ihres KSP irgendwo zwischen Ihren Füßen und daher mit
viel Spielraum innerhalb der Standfläche (Abb. 27 b). Wenn
Sie sich auf einen Fuß stellen wollen, müssen Sie vorher
den KSP über das künftige Standbein bringen (Abb. 27 c),
Sie müssen also Ihren Körper zunächst zur Seite neigen.
Erst dann können sie das Spielbein vom Boden abheben
(Abb. 27 d). Probieren Sie das mal aus! Normalerweise
achtet man auf solch scheinbare Banalitäten des Alltags gar
nicht und nimmt Gleichgewicht als irgendwie gegeben hin.
Beobachten Sie sich selbst auch mal beim Schlendern.
Selbst ohne vorher in der Bar gewesen zu sein, müssen Sie
dabei zwangsläufig ein wenig von einer zur anderen Seite
hin und her schwanken. Die Physik verlangt nämlich von
Ihnen, dass Sie bei jedem Schritt den KSP über den Standfuß
bringen müssen, daher die alternierende Schlagseite.
Beim schnellen Gehen ist das nicht zwangsläufig notwendig,
weil man schon wieder den anderen Fuß aufgesetzt hat,
bevor man zu stark kippt.
Wenn Sie nun an der Wand stehen – und damit kommen
wir nach einer ausgiebigen Kurve wieder zum ersten
Selbstversuch zurück –, dann können Sie sich vorher nicht
auf die Seite lehnen und somit auch Ihren KSP nicht über
die Standfläche bringen. Deshalb können Sie auch nicht
das äußere Bein heben, ohne dabei umzufallen (Abb. 27a).
Wie ist das jetzt mit dem Zweirad-Stunt? Dabei muss
es Ihnen gelingen, den KSP immer über der Standfläche zu
halten. Dazu müssen Sie das Auto vorher gewaltig kippen
(Abb. 28a). Meistens wird das mithilfe einer Rampe bewerkstelligt.
Es gibt aber auch Fahrer, die einleitend einfach eine
scharfe Kurve fahren.
Die Standfläche ergibt sich aus dem Radstand und der
Breite der Auflageflächen (Abb. 28b). Diese hängen vom
Reifendruck ab und sind über den Daumen gepeilt 10 cm
breit. Ihre Aufgabe ist es nun, in gekippter Position den
KSP während der Fahrt immer genau über dieser Fläche zu
halten. Das ist natürlich nicht einfach, weil die Fläche ziemlich
schmal ist. Ein Auto auf zwei Rädern verhält sich daher
genauso wie ein Fahrrad oder Motorbike. Auch dabei fährt
man permanente kleine Schlangenlinien, auch wenn einem
das nicht bewusst ist. Droht das Ding zum Beispiel nach
rechts zu kippen, fährt man eine leichte Rechtskurve und
kann somit die Standfläche wieder unter den KSP bringen.
In der Theorie ist also alles recht easy!
Bevor Sie jetzt gleich zu Ihrem Auto stürzen, um das
in die Praxis umzusetzen: Es gibt da noch ein technisches
Problem zu lösen, das mit dem Differential zu tun hat.
Wenn Sie mit Ihrem Auto durch eine Kurve fahren, dann
muss ja der äußere Reifen einen längeren Weg zurücklegen.
Würden sich beide Reifen gleich schnell drehen, würde für
den einen die Geschwindigkeit nicht passen und er begänne
zu rutschen. Deshalb hat man das Differentialgetriebe
erfunden, das dieses Problem entspannt ausgleicht. Eine
Handvoll zusätzlicher Zahnräder in der Mitte erlaubt es,
dass sich die angetriebenen Räder unterschiedlich schnell
drehen. Im Extremfall, wenn ein Rad komplett die Bodenhaftung
verliert, dreht sich dieses doppelt so schnell, als es
eigentlich sollte, das andere dafür gar nicht mehr. Das kann
passieren, wenn eine Autoseite auf Eis steht – oder wenn
man den Zweirad-Stunt durchführt.
Das in der Luft befindliche Rad würde dann quasi
durchdrehen, und das gegenüberliegende am Boden hätte
keinen Antrieb mehr. Damit würden Sie in der Kippposition
sofort antriebslos ausrollen und wie mit einem stehenden
Fahrrad umkippen – ein kurzer Spaß! Sie brauchen
für diesen Trick daher nicht nur Lenkradgefühl, sondern
auch ein Auto mit Differentialsperre. Oder Sie machen mit
einem alten Auto eine Bastelorgie und schweißen die Zahnräder
des Differentials einfach zusammen. Damit haben
Sie eine starre Achse, und der Stunt kann beginnen. Ein altes
Auto ist zum Üben überdies auch viel besser geeignet als
ein sündteurer Jeep mit Differentialsperre.
©Ecowin Verlag
... weniger
Autoren-Porträt von Martin Apolin
Martin Apolin wurde 1965 in Wien geboren. Als promovierter Physiker und Sportwissenschaftler weiß er, dass alles in diesem Universum den physikalischen Gesetzen unterworfen ist - und auch, wie man diese Grenzen ausloten kann. Wenn er nicht gerade Diätmythen entlarvt (sein Bestseller Mach das! erschien 2014 ebenfalls bei Ecowin), unterrichtet er als Lehrer an einem Wiener Gymnasium und an der Fakultät für Physik der Universität Wien. Apolin ist Autor von über zehn teilweise sehr unkonventionellen Schulbüchern: Sein Oberstufenlehrgang Big Bang ist das populärste Physikschulbuch Österreichs. Bekannt wurde er außerdem durch seine Kolumne *Formel des Monats* im Magazin Red Bulletin. Martin Apolin ist verheiratet und lebt mit seiner Frau und drei Kindern in Wien.
Bibliographische Angaben
- Autor: Martin Apolin
- 2015, 344 Seiten, Maße: 15,4 x 21,4 cm, Gebunden, Deutsch
- Verlag: ecoWing
- ISBN-10: 3711000703
- ISBN-13: 9783711000705
- Erscheinungsdatum: 03.03.2015
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