Auf Aliexpress oder Amazon stolpere ich hin und wieder über sehr günstige Physikspielereien (gadgets). Diese möchte ich hier kurz vorstellen.
Tensegrity-Skulptur
Tensegrity ist ein Wortschöpfung des amerikanischen Richard Buckminster Fuller aus den worten „Tension“ und „Integrity“. sphärisches System. Die Druckelemente (Stäbe) sind völlig voneinander gelöst und nur durch Zugelemente (seile) miteinander verbunden.
Auf Amazon gibt es eine aus Klemmbausteinen bestehende Figur für wenige Euro zu kaufen. Da musste ich natürlich gleich zuschlagen…
Levitationskugelschreiber
Diese Spielerei habe ich auf aliexpress entdeckt. In einer Bodenplatte befinden sich 4 Ringmagnete. Auf den schwebenden Kugelschreiber schiebt man zwei Ringmagnete und fixiert sie mit passenden Gummiringen. Bei richtiger Position der Magnete schwebt der Kugelschreiber über den anderen Magneten. Zuerst wollte ich mir die Einzelteile (Ringmagnete, Moosgummi etc.) einzeln besorgen. Bei rund 6 Euro Gesamtkosten inkl. Versand lohnt sich das aber nicht wirklich, weshalb ich die Komplettlösung von Aliexpress kaufte. Lediglich die zu großen, gelieferten Gummiringe musste ich gegen kleinere aus meinem Fundus tauschen…
Mini-Teslaspulen
Auf aliexpress gibt es eine Reihe von Teslaspulen zu kaufen, darunter auch sehr einfache Modelle um nicht einmal 5 Euro. Zwei unterschiedliche Varianten habe ich mir bestellt:
Hier der Schaltplan dazu:
Hier kann man die winzige Entladung am Drahtende der Sekundärspule erkennen:
Hält man eine Glimmlampe oder eine Spektralröhre zur Drahtspitze, leuchten diese auf:
Das zweite, noch einfachere Modell:
Newtonpendel
Dieses bekannte physikalische Spielzeug gibt es auch für sehr kleinen Geld auf Amazon, ebay oder Aliexpress. Für mein Wellenpendel habe ich gleich mehrere Stück davon gekauft…
Lenkt man eine einzelne Kugel aus und lässt diese los, so stößt sie die letzte Kugel auf der gegenüberliegenden Seite heraus. Dies lässt sich mit dem Impulserhaltungssatz erklären:
Mit m1 = m2 = m und v2 = 0 folgt nämlich v1′ = 0 und v2′ = v1. Sprich die stoßende Kugel ruht nach der Kollision und die gestoßene Kugel übernimmt die Geschwindigkeit der stoßenden Kugel. Bei mehreren Kugeln in einer Reihe wiederholt sich halt dieser Vorgang und nur die letzte Kugel der Reihe übernimmt die Bewegung…
Adiabatische Zündung
Drückt man ein Gas sehr schnell zusammen, so führt die zugeführte Arbeit zu einer Erwärmung des Gases, da die Wärme nicht schnell genug abgeführt werden kann (adiabatisch, dQ = 0). Ein solches Experiment kann man auch im Internet bestellen:
Auf gleiche Weise funktioniert auch ein Dieselmotor. Die durch die schnelle Kompression erzielten Temperaturen können 500°C erreichen…
Sublimation
Unter Sublimation versteht man den direkten Übergang vom festen Aggregatzustand in den gasförmigen ohne flüssige Übergangsform. Auf aliexpress gibt es ein mit Iod gefülltes Glasgefäß. Erhitzt man dieses mit einem Feuerzeug, so sublimiert das Iod…
Ultraschall-Levitation
Zwei in entgegengesetzte Richtungen laufende Wellen mit gleicher Frequenz/Wellenlänge überlagern sich zu einer sogenannten stehenden Welle. Bei dieser bleiben die Schwingungsbäuche und -knoten ortsfest. Dies gilt auch für die Drücke.
Postiert man zwei Ultraschallkapseln gegenüber und steuert man sie mit demselben Signal an, so kann die zwischen ihnen erzeugte stehende Welle kleine Styroporkugeln zum Schweben bringen.
Plasmakugel
Plasmakugeln kennt fast jeder und die meisten sind fasziniert von den schönen Gasentladungen. Gebraucht vor Ort oder aus China kommt man relativ günstig auch an größere Plasmakugeln heran.
Magdeburger Halbkugeln
Die Magdeburger Halbkugeln sind ein beliebtes Experiment zum Nachweis des Luftdrucks. Sie bestehen aus zwei Kugelhälften, welche man zusammenführt und dann die Luft im Inneren aussaugt. Der äußere Luftdruck presst dann die beiden Hälften zusammen. Im Originalversuch ließ Otto von Guericke 1656 mehrere Pferde antreten um die Halbkugeln zu trennen. Selbst 16 Pferde waren dazu nicht imstande.
Bildquelle: Wikipedia
Der Luftdruck wirkt normal auf die Teiloberflächen der Kugeln. Daher wirkt nur ein bestimmter Teil der Kraft senkrecht auf die Verbindungsebene der beiden Kugeln. Besitzen diese den Radius r, so gilt bei einem idealen Vakuum im Inneren für die auf beiden Seiten wirkende Kraft F = r² · π · 10^ 5. Guerickes Kugeln besaßen einen Durchmesser von 42 cm. Mit r = 0.21 m folgt damit für die Kraft F = 13854 N. Dies entspricht dem Gewicht einer Masse mit rund 1400 kg.
Das überaus nette physikalische Spielzeug ist angekommen und wurde natürlich gleich von mir ausprobiert. Mit einer 30 N – Federwaage konnte ich die beiden Halbkugeln nicht voneinander trennen. Wäre der Innendruck tatsächlich 0 bar, so müsste ich zum Trennen rein theoretisch eine Kraft von ca. 126 N aufwenden.
Hier werden ggf. weitere Physik-gadgets präsentiert…
