Lehrzeit

Schule & Informatik

Kategorie: Physik (Seite 2 von 6)

Wie lang ist der Stau?

In der heutigen Ausgabe der FAZ am Sonntag gab es mal wieder ein spannendes Rätsel. Dabei ging es in dem Artikel eigentlich gar nicht um das Rätsel. Der Aufhänger des Artikels war der Spruch „In Mathe bin ich Deko.“, den der Otto-Versand wohl auf Mädchen-T-Shirts unters Volk brachte. Dadurch ist es bei Twitter wohl zu einem #aufschrei gekommen und der Otto-Versand nahm das T-Shirt wieder aus dem Versand.

Wie auch immer. Der Artikel endete auf alle Fälle mit der Aufgabe:

Auf der Autobahn hat sich ein Stau gebildet. Ein Überwachungs-Flugzeug überfliegt die Kolonne in 3,5 Minuten und entgegen der Fahrtrichtung in 2,5 MInuten. Die Geschwwindigkeit des Flugzeugs beträgt 200 km/h. Wie lang und wie schnell ist der Stau?

Ergänzen möchte ich noch die Angaben, dass der Stau sich während des Überflugs nicht in der Länge verändert und mit konstanter Geschwindigkeit vorwärts bewegt.

Spontan hat mich das an eine Aufgabe meines Schwagers erinnert, die er mir vor circa einem halben Jahr stellte:

Ein Schäferhund befindet sich am Ende einer 1 km langen Schafherde, die sich mit konstanter Geschwindigkeit vorwärts bewegt.
Zur Kontrolle läuft er nun – mit einer größeren, konstanten Geschwindigkeit als die Herde – vom Ende bis zur Spitze der Herde und wieder an seinen Platz am Ende der Herde zurück. Als er wieder hinten ankommt, ist die Schafherde genau 1 km weiter gewandert. Wie weit ist der Hund gelaufen?

So ähnlich die Aufgaben sind, so unterschiedlich sind die Ergebnisse – denke ich. Die Hundeaufgabe kann man mit Hilfe eines t-s-Diagramms wunderbar lösen: 1+√ 2 

Allerdings verhält sich die Stau-Aufgabe bei ähnlichem Ansatz da etwas störrischer. Hier der erste Versuch:

Ergebnis 1:        Staulänge * ( 1⁄thin + 1⁄tzurück ) = 2 vFlugzeug

Setzt man alles ein und löst auf, so ergibt sich eine Staulänge von 9,6 km. Dies kann man dann auch benutzen, um die Staugeschwindigkeit auszurechnen.

Wer noch was zum Knobeln braucht, erweitert die Aufgabe zu dieser Aufgabenstellung:

Ein Hund läuft mit mit konstanter Geschwindigkeit um eine Kompanie herum, die sich ebenfalls mit konstanter Geschwindigkeit bewegt. Die Maße der Kompanie-Auftstellung: 50m breit und 100m lang. Wenn der Hund einmal um die Kompanie herum ist, hat sich diese um 100m vorwärtsbewegt. Wie schnell war der Hund?

Nachtrag:

Warum der Otto-Versand nicht einfach noch ein (Jungs)-T-Shirt mit dem Aufdruck

  • „In Mathe bin ich nur Deko.“
  • „In Musik bin ich nur Deko.“
  • „In der Schule bin ich nur Deko.“
  • „Zu Hause bin ich nur Deko.“
  • „________ bin ich nur Deko.“+Stoff-Stift zum selber ausfüllen,

gemacht hat, habe ich nicht ganz verstanden. Das wäre doch am einfachsten gewesen.

Schläge auf den Hinterkopf….

…sollen ja bekanntermaßen das Denkvermögen erhöhen. Dann müssten wir Menschen aber mächtig intelligent sein – und die Tiere auch. Zumindest nach einem Artikel in der heutigen SZ:Demnach rasen pro Minute 200 Teilchen durch unseren Kopf!

Unglaublich, oder? Und viel unglaublicher, warum wir davon gar nichts merken. Aber erstmal zur Erklärung, die in der Zeitung steht.

Patrick Slane, Astrophysiker in Cambridge, Massachusetts, fand heraus, dass die kosmische Strahlung daran schuld ist. Denn eigentlich sind die meisten Teilchen, die aus dem Kosmos auf uns zu rasen, elektrische geladen und werden durch das Magnetfeld der Erde abgelenkt. Meist zu den Polen, wodurch dann durch weitere pyhsikalische Prozesse die bekannten Polarlichter entstehen.

Allerdings entstehen die Polarlicht durch Teilchen aus dem Sonnenwind, die durch unser Erdmagnetfeld zu den magnetischen und damit geographischen Polen umgelenkt werden. Ohne Magnetfeld wären wir daher dem Sonnenwind schutzlos ausgeliefert. Ein Szenario, das im Film The core dargestellt wird.

Wo kommen nun die Partikel her, die zweihundertfach unseren Kopf durchdringen? Leider wird es in dem Artikel nur angerissen: Kosmische Strahlung, entstanden aus  Supernovae, trifft auf die Erdatmosphäre, wird abgremst und dadurch in verschiedene Teilchen umgewandelt. Diese Durchdringen dann den Kopf.

Eine kurze Erklärung dazu: Kosmische Strahlung besteht aus primärer und sekundärer kosmischer Strahlung. Primäre kosmische Strahlung besteht zu ungefähr 85% aus Elektronen/Protonen, zu einem Zehntel aus Alpha-Teilchen (eine Form von Radioaktivität) und zu ca. 1% aus schwereren Kernen. Trifft nun beispielsweise eines der schnellen Protonen auf Teilchen in der Atmospäre, so kann es bis zu 1 Million Sekundärteilchen erzeugen. Stößt es zum Beispiel mit einem anderen Proton zusammen, so kann ein Teil der Energie in ein Pion umgewandelt werden, was wiederum in ein Myon zerfällt, welches wiederum zerfällt.

Das Ganze ist natürlich sehr komplex, wie man beim Lesen der Wikipedia-Links feststellen kann. Daher habe ich mich hier auf ein phänomenologischen Anreißen beschränkt.

Jetzt ist aber genug – ich brauche erstmal ein Aspirin. Schließlich habe ich beim Schreiben dieses Beitrag ungefähr 5000 Teilchen auf bzw. durch den Kopf bekommen.

Wärmebildkamera

Seit Neuestem gibt es bei uns eine Wärmebildkamera an der Schule. Für die Physiksammlung. Und als, wenngleich auch seltener Physiklehrer, muss ich die Kamera natürlich gleich mal ausprobieren. Physik hat man ja auch mal studiert, damit man ungeniert und im Namen der Wissenschaft und Lehre spielen darf. Hier also mal ein paar Beispiele:

Die Schüler

Ein ungedämmtes Haus

Schön lassen sich die Stürze über der Tür und dem Fenster erkennen.

Ein gedämmtes Haus

Wieder lässt sich erkennen, wie die Dämmung knapp über den Boden aufhört – das ist wohl so üblich. Auch die inneren Elemente der Doppelverglasung der Fenster lassen sich als schlecht isoliert, weil wärmer, erkennen.

Selbstproträt

Was im ersten Moment verblüffend ist, sich aber leicht erklären lässt, ist das eigene Spiegelbild.

„Hasta la vista, baby.“

Heißes Essen im Kühlschrank

„Sollte man nicht machen.“, meinte meine Tochter dann auch gleich.

Malen

Beim Malen mit dem Finger auf glatten Flächen sollte man fest aufdrücken und schnell sein.

Eine echte Anwendung für den Physikunterricht ist mir allerdings noch nicht eingefallen. Die Tatsache, dass man das Bild der Kamera auch nicht live auf den Beamer bekommt, macht es auch nicht einfacher. Aber vielleicht habt ihr ja eine Idee?

Ältere Beiträge Neuere Beiträge

© 2017 Lehrzeit

Theme von Anders NorénHoch ↑