Physik im Alltag

2018-09-24 16:59:31

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Wenn ich erzähle, dass ich Physik studiert habe, schaut man mich allzu oft ungläubig an und erzählt Stolz, dass man dieses Fach so früh wie möglich abgewählt habe. Ich will an dieser Stelle nicht darüber klagen was für ein schrecklicher Fehler das ist, im Gegenteil ich werde zeigen, dass man Physik gar nicht abwählen kann. Immerhin umgeben uns die physikalischen Phänomene des Alltags bei jedem Schritt, den wir machen.

Wenn wir morgens aufstehen, lächelt uns die Sonne an, deren Licht von der Sonnenoberfläche bis in unser Auge acht Minuten unterwegs war. In diesen Acht Minuten hat das Photon schon einige Abenteuer hinter sich gebracht bevor es von unserem Auge absorbiert wurde. Das Licht ist auf seinem Weg gebrochen und gestreut worden, so sehen wir beispielsweise einen blauen Himmel, weil das rote Licht weniger Stark abgelenkt wird wie der blaue Anteil. Deshalb erscheint die Sonnen bei Auf- und Untergang rot. Und dann sehen wir die Sonne auch schon Acht Minuten bevor sie wirklich über den Horizont kriecht, das liegt an der Brechung der Lichtstrahlen, die durch die unterschiedlich dichten Schichten der Atmosphäre in Richtung Erdboden abgelenkt werden. Beschrieben werden diese Phänomene durch die Optik.

Nun stehen wir also vor dem Bett am Fenster und wenn wir Glück haben, schlagen die Wellen des Meeres an den Strand und das Meer hat seine tiefblaue Farbe aus dem selben Grund wie der Himmel und die Gezeiten sind ein Spiegel des Wechselspiels der Gravitationskräfte zwischen Sonne, Mond und Erde. Dazu kommt eine frische Brise, die vom Land in Richtung Meer weht, weil sich das Wasser in der Nacht nicht so stark abgekühlt hat wie das Land. Aus diesem Grunde steigt die Warme Luft über dem Wasser auf und kühle fließt vom Land her nach. Abends ist es genau umgekehrt, das hat was mit Thermodynamik zu tun.

Außerdem können wir die Möwen hören, deren Schreie von der Luft getragen an unser Ohr dringen. Der Schall breitet sich hier im Medium der Luft aus, aber es geht auch unter Wasser, wo sich die Wale um die ganze Welt unterhalten können, da sie einen Schallkanal - eine besondere Wasserschicht - nutzen, die ihren Gesang gut leitet. Und schließlich breitet sich Schall besonders schnell in Festkörpern aus, ganz im Gegensatz zum Licht, das sich mit zunehmender Dichte des Mediums langsamer bewegt. Die Akustik und ein bisschen Festkörperphysik lassen grüßen.

Zeit ins Bad zu gehen und sich für den Tag und seine Phänomene etwas frisch zu machen und das erste was uns auffällt ist, dass das Wasser falsch herum abläuft, weil wir uns zufällig auf der Südhalbkugel befinden. Es ist zwar ein Gerücht, dass man dieses Phänomen im Waschbecken beobachten könnte aber die Corioliskraft, die dafür verantwortlich zeichnet existiert durchaus und beeinflusst in großem Stil die Meeresströmungen, darunter auch den Golfstrom, ohne den das Klima in Europa bei weitem nicht so angenehm wäre, wie wir es in der jetzigen Zeit genießen dürfen.

Andere Kräfte begegnen uns schließlich, wenn wir uns auf den Motorroller schwingen und die kurvenreichen Straßen der Berge genießen. In jeder Kurve spüren wir die Wirkung der Zentrifugalkraft, die versucht, uns in Abhängigkeit von unserer Geschwindigkeit von der Straße zu ziehen. Also besser etwas langsamer fahren und die Landschaft genießen. Wir nehmen also das Gas zurück und lassen uns von der Trägheit treiben nach der jeder Körper versucht in seinem Bewegungszustand zu bleiben. Mit etwas Glück halten sich Luft- und Rollwiderstand sowie das Gefälle fast die Waage, so dass wir die Bremse nur wenig einsetzen müssen, um einen Teil der Bewegungsenergie in Wärme umzuwandeln. Diese Phänomene erinnern uns an die klassische Mechanik.

Endlich erreichen wir unseren Arbeitsplatz, wo wir uns an den Computer setzen, der ohne Quantenmechanik welche die Regeln beschreibt, nach denen die Schaltkreise arbeiten, nicht ein Bit verschieben würde. Ganz zu schweigen vom Strom der ihn antreibt und den Gesetzen der Elektrodynamik gehorcht, wenn er durch die Leitung fliesst und dabei den Widerstand des Stromkabels zu spüren bekommt. Und ganz deutlich wird und die Induktion, wenn das schlecht abgeschirmte Monitorkabel dem Stromkabel zu nahe kommt und seltsame Bildfehler verursacht.

Der Monitor ist möglicherweise noch einer mit Bildröhre, in der Elektronen in einem elektrischen Feld beschleunigt werden um dann auf die fluoreszierende Schicht zu treffen und diese zum Leuchten anzuregen. Dabei werden die Elektronen von Magnetfeldern abgelenkt und zeilenweise über den Bildschirm geführt. Womit wir Quantenmechanik und Elektrodynamik abgehandelt hätten.

Genug gearbeitet für heute. Das Wetter ist umgeschlagen es gießt in Strömen, obwohl der Wetterbericht Sonne angekündigt hatte - das Wetter ist nun mal ein chaotischer Prozess und lässt sich nicht immer präzise vorhersagen.. Die aufsteigenden warmen Luftmassen lassen das mitgeführte Wasser in der kalten Höhe kondensieren und es bilden sich hoch aufsteigende Gewitterwolken, aus denen das Wasser dann als Regen wieder zu Boden fällt. Nebenbei führt dieser Transportprozess zu einer Ladungstrennung, so dass zwischen Wolke und Erde eine hohe Spannung aufgebaut wird, die sich in einem Blitz entladen kann. Der Blitz erwärmt die Luft in der Umgebung, wobei sie sich explosionsartig ausdehnt, was man dann als Donner hören kann. Das ist die Physik der Atmosphäre.

Nun, dann geht´s halt erst mal in das neue Café gegenüber, ein heißer Kaffee ist jetzt genau das richtige. An der Grenzfläche sehen wir das Phänomen des Phasenübergangs von flüssig nach gasförmig. Wassermoleküle lösen sich auch unterhalb der Siedetemperatur von der Oberfläche und machen sich als Dampf bemerkbar. Durch die thermische Bewegung der Moleküle im Kaffee sind einige von ihnen in der Lage sich aus der Flüssigkeit zu lösen und in den gasförmigen Zustand überzugehen.

Schließlich kommt noch ein Schuss Milch in den Kaffee. Die unterschiedlich warmen Flüssigkeiten mischen sich aufgrund der unterschiedlichen Dichten nicht sofort, die Milch ist dichter als der Kaffee und sinkt erst mal nach unten. So wabert die Milch eine Weile hin und her, bis die thermische Bewegung der Moleküle doch vermischt. Wenn wir solange warten wollten, bis Kaffee und Milch sich selbst vermischt haben, wird der Kaffee leider kalt, also helfen wir mit einem Löffel nach.

Als wir den Löffel nach ein paar Runden aus dem Kaffee ziehen dreht sich die Flüssigkeit auf Grund der Drehimpulserhaltung noch eine Weile weiter. Das ist das selbe Phänomen, das Wirbelstürme, aber auch Hoch- und Tiefdruckgebiete, so stabil macht. Ein Körper oder eine Luftmasse in Rotation versucht ihre Bewegung beizubehalten, das nennt man Drehimpulserhaltung. Einen Kreisel kann man anstoßen, ohne dass er umfällt und wenn man in schräg stellt, dann fängt er an zu präzedieren, das heißt er beginnt eine zusätzliche Bewegung um die Senkrechte zum Boden durch seinen Standpunkt. Unsere Erde ist in diesem Sinne auch nur ein Kreisel, und die Neigung der Erdachse, der wir die Jahreszeiten zu verdanken haben, führt zu einer Präzession, die dafür verantwortlich ist, dass sich die Jahreszeiten verschieben und der Polarstern wandert.

Selbst in der Kaffeetasse befindet sich schon wieder das ganze Spektrum der Physik.

Die Physik versteckt sich überall um uns herum, von der Kaffeetasse bis zur Himmelsmechanik und ich konnte hier nur einen winzigen Ausschnitt der Phänomene vorstellen, die uns jeden Tag umgeben. Wir können Physik in der Schule abwählen, aber loslassen wird sie uns deshalb nicht.


Kommentare, Fragen und Anmerkungen (Forum)

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BeitragvonDatumAntworten Letzte Antwort
WOW!!!!Lil O19.06.2013
09:08 Uhr
1Antwort: WOW!!!! (Marcus)
19.06.2013 09:24 Uhr

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