Zu Recht: Links - Mai 2013 (2/2)

Wiedermal habe ich in den letzten zwei Wochen so einige interessante Dinge im Internet gefunden, von denen ich ein paar der besten hier nochmal zusammengetragen habe.

Die ganz tollen Links der tollen Links sind mit einem "≤" versehen. ;-)

Feynmans inverser Wassersprinkler - Die Auflösung

In einem Lehrbuch über Hydrodynamik gab es ein Problem, das von allen Physik-Studenten diskutiert wurde. Das Problem ist folgendes: Man hat einen S -förmigen Rasensprenger - eine S-förmige Röhre auf einem Drehzapfen -, und das Wasser spritzt im rechten Winkel zur Achse heraus und läßt diese in einer bestimmten Richtung rotieren. Jeder weiß, in welche Richtung der Rasensprenger sich dreht: er wird von dem austretenden Wasser zurückgetrieben. Die Frage ist nun: Angenommen, man hat (...) ein großes Becken mit Wasser (...) und man tut den Sprenger ganz unter Wasser und saugt Wasser ein, statt es hinauszuspritzen, in welche Richtung würde er sich drehen? Würde er sich in die gleiche Richtung drehen, in die er sich dreht, wenn man das Wasser in die Luft spritzt, oder würde er sich in die entgegengesetzte Richtung drehen? **

Mit diesen Worten beschreibt Richard P. Feynman in seinem Buch "Sie belieben wohl zu scherzen, Mr. Feynman!" das Problem des inversen Wassersprinklers.

Die Rotationsrichtung des S-förmigen Rohres ist wohl für die meisten klar. Das Problematische daran ist, dass für die einen eine Bewegung gegen den Uhrzeigersinn und für andere eine Bewegung im Uhrzeigersinn die richtige ist.

the mug of science 1

Praktisch ist es, wenn ein Computeralgorithmus viele meiner Abonnements durchsucht und aus den darin veröffentlichten Inhalten eine Art Online-Magazin zusammenstellt.

Hier ist die erste Ausgabe davon.

Die nächste gibt es nächsten Mittwoch um 16.00 Uhr (wenn das jetzt schon jemand genau wissen möchte).

Feynmans inverser Wassersprinkler - Das Rätsel

Ein paar von euch haben vielleicht schon mal vom (in Physikerkreisen) berühmten Problem des inversen Wassersprinklers gehört. Populär wurde es durch Richard P. Feynman, der es in seinem Buch "Surely You're Joking, Mr. Feynman!" beschrieb und erzählte, wie er den Versuch im Zyklotron-Labor der Princeton University durchführte, ohne jedoch den Ausgang seines Experiments zu verraten.
Anschließend entstanden viele (teils widersprüchliche) Abhandlungen über dieses Problem.

A "reaction wheel," as illustrated in figure 153a,
from Ernst Mach's Mechanik, chapter III, section III, p. 278¹

Der Wassersprinkler sei z. B. ein S-förmig gebogenes Rohr, das in der Mitte drehbar gelagert ist. Dort strömt auch gleichzeitig Wasser in das Rohr und wird zu den Öffnungen am Rand gedrückt, wo es austritt und durch den verursachten Rückstoß das Sprinkler-Rohr in die entgegengesetzte Richtung bewegt.
Beim inversen Sprinkler stellt man die Frage, was passiert, wenn man Wasser - anstatt es in das Rohr hinein zu pumpen - aus dem Rohr heraussaugt. (Dazu stellt man sich den ganzen Apparat am besten in einem Wassertank vor, sodass Wasser ständig nachfließen kann.)

Zu Recht: Links - Mai 2013 (1/2)

Hier wieder einmal einige von den meinerseits in den letzten zwei Wochen entdeckten Links, die zu Recht hier nochmal angeführt werden - einfach deshalb, weil ich sie sehenswert finde. ;-)

Verweise, die ich mit einem "≤" einleite, halte ich für besonders empfehlenswert.

Ich wünsche fröhliches Stöbern! :-)

Entwicklung der Quantenphysik V: Der Zufall kommt ins Spiel

Der letzte Artikel hat viele Fragen offen gelassen!

Wie sich herausgestellt hat, kann man Eigenschaften, von denen man vorerst glaubte, dass sie nur auf Photonen - die kleinsten Energiepakete der elektromagnetischen Strahlung - zutreffen, auch auf "Teilchen" wie Elektronen, Neutronen, Atome, etc. anwenden. Als logische Konsequenz dessen muss man einem Teilchen plötzlich eine charakteristische Wellenlänge zuordnen - die sog. de Broglie-Wellenlänge. Eigentlich schon ziemlich verrückt, oder?
Wir haben gesehen, dass sich Elektronen (und auch andere Teilchen) in Experimenten genauso wie Photonen (also wie z. B. Licht) verhalten können. So erzeugen Elektronen hinter einem Doppelspalt ganz analoge Interferenzerscheinungen.
Es drängt sich die Frage auf: Ist diese wellenartige Beschreibung die richtige für unsere Materie? Und um es gleich vorwegzunehmen: Nein, ist sie nicht. Denn man muss einige Modifikationen vornehmen, die unser Verständnis von der Welt vollkommen umkrempeln.

Entwicklung der Quantenphysik IV: Licht und Teilchen - alles das selbe?

Nachdem in den vorhergehenden Artikeln beschrieben wurde, dass Licht nur in kleinen Energiepaketen - sog. Quanten - auftreten kann und es kleinste solcher Pakete gibt, die Photonen genannt werden, womit dem klassischen Wellenmodell des Lichts deutliche Grenzen aufgezeigt wurden, soll in diesem vierten Teil der Artikelserie ein weiterer revolutionärer Schritt gewagt werden:
Der französische Physiker Louis de Broglie schlug im Jahr 1924 vor, die duale Beschreibung durch Wellen- und Teilchenmodell, die sich für das Licht bewährt hatten, auch auf Teilchen, wie z. B. Elektronen, zu übertragen.
Doch was heißt das jetzt? Was ist denn nun Licht wirklich? Und was genau sind dann Elektronen?

Schiffe bewegen mit Maschinengewehren

In diesem Artikel wird es darum gehen, was passiert, wenn man auf einem schwimmenden Schiff Kugeln aus einem Gewehr auf eine Wand feuert, die sich wiederum auf dem Schiff befindet.
Dabei will ich kein neuartiges Konzept eines Antriebes vorstellen, sondern vielmehr ein paar Gedankenexperimente anstellen, die für das Verständnis eines späteren Artikels von Vorteil sein werden.

Entwicklung der Quantenphysik III: Der Photoeffekt wird erklärbar

Der dritte Teil dieser Artikelserie zur Entwicklung der Quantenphysik handelt vom photoelektrischen Effekt. Zuerst werde ich versuchen, dieses Phänomen mit Hilfe der klassischen Physik zu erklären, wobei ich scheitern werde. Sobald wir jedoch auf die im vorhergehenden Teil beschriebene Plancksche Quantenhypothese zurückgreifen, lösen sich die zuvor entstandenen Diskrepanzen auf und wir werden zu einem tieferen Verständnis der Wechselwirkung zwischen Strahlung und Materie erhalten.