… aus dem Physiksaal
© 2011 - 2021  Sven H. Pfleger

Der mobile Physiksaal: Mechanik

Das   älteste   Teilgebiet   der   Physik   und   für   unser   tägliches   Leben   das   augenscheinlich   wichtigste.   Das   wir   die   „Bodenhaftung“   nicht   verlieren,   uns fortbewegen   können,   ja   überhaupt   bewegen   können   -   all   das   hat   mit   den   Grundlagen   der   Mechanik   zu   tun.   Und   weil   die   Mechanik   in   unserem Leben so allgegenwärtig ist, scheint es ja fast so, als gäbe es experimentell nichts mehr zu Versuchen oder zu Erforschen. Aber   das   trügt,   denn   nachfolgende   Kursübersicht   beweist,   es   gilt   noch   viele   grundlegende   Zusammenhänge   und   Effekte   zu   Erkennen   und   zu Verstehen.

Gleichgewicht und Stabilität

Wozu   misst   man,   zum   Beispiel   Längen,   Flächen   etc.?   Wie   wendet   man   einen Messschieber    an    und    wie    kommt    man    von    Strecken    über    Flächen    zum Volumen?   Diese   und   viele   andere   Fragen   werden   anhand   zahlreicher   Versuche im ersten Teil der Mechanik-Reihe behandelt. Neben   stabilen   Lagen   werden   auch   Kreisel   untersucht,   Schwerpunkte   ermittelt und eine erstaunlich stabile Modellbrücke gebaut. Schließlich   zeigt   sich:   Stabil   ist   nicht   immer   die   massivste   Konstruktion   -   wie   so oft gibt: Weniger ist manchmal mehr - es kommt nur auf das „wie“ an.

Kraft und Masse

Was   hat   die   Masse   mit   dem   Gewicht   zu   tun   und   was   ist   denn   eine   Kraft?   Das   ist die   Kernfrage   in   diesem   Kursteil   und   außerdem   geht   es   darum,   wie   man   Kräfte geschickt    nutzen    kann    und    welche    einfachen    Maschinen    daraus    entstanden sind, die seit Jahrtausenden bereits Verwendung finden. In    Versuchsaufbauten    und    Experimenten    sind    Kraftmesser    und    Rollen    die zentralen   Bestandteile,   mit   denen   sich   bereits   einfachste   Maschinen,   wie   zum Beispiel   Flaschenzüge   aufbauen   lassen.   Was   eine   Schraube   mit   der   schiefen Ebene   zu   tun   hat   und   warum   ein   Hebel   zu   scheinbar   „mehr   Kraft   verhilft“   soll ebenfalls erforscht werden.

Bewegung und Geschwindigkeit

Das   ganze   Universum   ist   beständig   in   Bewegung   und   damit   auch   wir   selbst, auch   wenn   wir   es   gar   nicht   merken.   Doch   was   passiert   eigentlich,   wenn   etwas   in Bewegung     ist?     Was     ist     der     Unterschied     zwischen     Geschwindigkeit     und Beschleunigung? Themen mit denen sich dieser Kurs beschäftigt. Dabei   wird   sehr   schnell   klar   sein:   Alle   Größen   sind   zeitabhängig   und   damit kommt   nach   der   Masse   eine   weitere   extrem   wichtige   Komponente   der   Physik ins   Spiel:   Die   Zeit.   Doch   was   ist   Zeit   eigentlich?   Wie   wird   sie   gemessen   und   was zeigt sie wirklich an?

Druck und Auftrieb

Kräfte   wirken,   so   haben   die   ersten   Kurse   zur   Mechanik   gezeigt,   auf   Körpern   und verursachen     damit     bestimmte     Effekte.     Doch     es     ist     ein     entscheidender Unterschied,   wie   groß   die   Fläche   ist,   auf   die   eine   Kraft   wirkt   -   und   damit   wird   der Druck beschrieben. Und   der   tritt   nicht   nur   an   Festkörpern   auf.   Er   sorgt   dafür,   das   sich   Flugzeuge   in der   Luft   halten   und   Druckzylinder   mit   Gasen   (Pneumatik)   oder   Flüssigkeiten (Hydraulik) gefüllt, ganz erstaunliches Kräfteverhalten zeigen. Modellhaft    wird    dies    zum    Beispiel    mit    Kunststoffspritzen,    die    viele    vom Arztbesuch in keiner guten Erinnerung behalten haben, untersucht.

Schwingungen und Wellen

Genau    genommen    ist    dieser    Kursteil    wieder    ein    Beispiel    dafür,    dass    vielen Themen der Physik dem gewohntem Schubladendenken nicht gerecht werden. So   ist   es   auch   mit   dem   Thema   Schwingungen   und   Wellen.   Sie   treten   nicht   nur   in der   Mechanik   auf,   sie   sind   in   allen   Bereichen,   egal   ob   Elektrizität,   Optik   oder (besonders nahe liegend) Akustik anzutreffen. Gerade   die   Mechanik   bietet   jedoch   einen   leicht   nachzuvollziehenden   Einstieg   in die   Welt   der   Schwingungen   und   Wellen,   weshalb   hier   auch   mit   mechanischen Modellen   die   Grundlagen   erforscht   werden   sollen,   die   sich   dann   praktisch   von alleine auf die anderen Teilgebiete übertragen lassen.