18. - 21.04.2011 Ferienaktion "Physik fetzt" in Kooperation mit der Stadt Regensburg

16 Jugendliche im Alter von zwölf bis 15 Jahren nahmen an der Ferienaktion der Stadt Regensburg und dem RSL teil. Sie wurden dabei von fünf StudentInnen der Master- und Lehramts-Studiengänge begleitet.

Während der viertägigen Aktion konnten sich die Jugendlichen an einem oder mehreren Projekten beteiligen.

Stickstoffkanone


Der Platz zum Abschuss der Kanone wird vorbereitet.


Eine 0.5l PET-Flasche wird zur Hälfte mit flüssigem Stickstoff gefüllt.

Funktionsweise:
Ein Metallrohr wird am unteren Ende verschlossen und mit dem Boden verschweißt, der umgebende Metallkäfig dient als Schutz. Die mit flüssigem Stickstoff gefüllte Flasche dient als "Treibsatz": durch die Umgebungstemperatur wird der Stickstoff erwärmt und wechselt vom flüssigen in den gasförmigen Zustand. Hierbei wird ein enorm großer Druck erzeugt, der nach wenigen Minuten das Verschlussgewinde der Flasche absprengt. Die darüber befindliche Wasserflasche (Geschoss) wird dabei zehn bis zwanzig Meter in die Luft geschossen.
 

Bau eines Stirling-Motors

Der Stirlingmotor ist eine Wärmekraftmaschine, die ein Arbeitsgas (z.B. Luft) abwechselnd erhitzt und abkühlt, das dadurch mechanische Arbeit verrichtet.

In unserem Fall wird eine Coladose als Zylinder verwendet, in derem Inneren sich ein Kolben aus Stahlwolle auf- und abbewegt. Die Dose wird über eine Luftballon-Membran abgedichtet. Über eine Pleuelstange wird die lineare Bewegung in eine Rotationsbewegung umgewandelt.

In nebenstehendem Bild sieht man das Teelicht zum Erhitzen. Das umwickelte Tuch an der Oberseite ist mit kaltem Wasser getränkt und sorgt so für eine schnelle Abkühlung des Gases.

Bau eines Theremin

Das Theremin ist ein elektronisches Musikinstrument, das berührungslos gespielt wird. Es wurde 1919 vom russischen Physiker Lev Sergejewitsch Termen erfunden, der sich später im Westen Leon Theremin nannte [Wiki].

Funktionsweise:
Das Theremin besitzt einen quartzstabilisierten Schwingkreis als Referenzoszillator (125 kHz) sowie einen variablen Oszillator (Basisfrequenz 125 kHz), dessen Frequenz über einen Widerstand (Pitch) und eine Kondensatorgruppe variiert werden kann. Über eine Antenne erfolgt hierbei die kapazitive Ankopplung des menschlichen Körpers (z.B. der Hand). Über den Abstand Hand - Antenne wird somit die Tonhöhe des Oszillators beeinflusst.
Die Frequenzen beider Oszillatoren werden in einem Mischer überlagert, die Differenz liegt im NF-Bereich.

Pulsgesteuerte Eisenbahn

Es wurde ein Sensor zur Abnahme des Pulses gebaut. In die beiden Flügel einer Wäscheklammer wurden ein Glühlämpchen und eine Photodiode angebracht. Auf den Zeigefinger geklemmt erzeugt die Transmission des Lichtes durch den Finger eine Spannung, die vom Blutpuls abhängt.

Die Absorption des Lichtes durch das Blut im Finger verändert sich durch den Pulsschlag aufgrund der Volumenausdehnung der Blutgefäße. Das Signal wird elektrisch verstärkt und geformt und kann anschließend z.B. über einen Tongenerator hörbar gemacht werden.

 

In einem weiteren Schritt wird die Pulsfrequenz in eine Gleichspannung umgewandelt, mit der eine Modelleisenbahn angesteuert wird. Je höher der Puls desto schneller fährt die Eisenbahn.

Luftdruck-Rakete

Funktionsweise:
zwei ineinander gesteckte große PET-Flaschen werden zu einer "Rakete" verklebt. In den Raketenkörper wird 0,5 Wasser gefüllt, anschließend wird über eine Fahrradpumpe Luft mit bis zu 5 bar hineingepumpt.

Über einen Metallstab wird mit dem Fuß das Ventil geöffnet: das herausspritzende Wasser erzeugt den Rückstoß, der die Rakete nach oben beschleunigt.

Hochtemperatur - Supraleitung

Supraleiter, z.B. YBCO (YBa2Cu3O7), werden ab einer Temperatur unterhalb von 92K supraleitend, d.h. sie besitzen keinen elektrischen Widerstand mehr.

Unter dem Meißner-Ochsenfeld-Effekt versteht man die Eigenschaft von Supraleitern, ein sie durchdringendes Magnetfeld vollständig aus ihrem Inneren zu verdrängen.

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