30.03. - 02.04.2015 - Wunderwelt Physik

Schüttel-Taschenlampe

Die Schüttel-Taschenlampe ist eine Taschenlampe, die keine Batterien benötigt. Im Inneren der Lampe ist eine Spule. Durch Schütteln der Lampe wird ein Magnet im Inneren der Spule hin- und herbewegt wird; dabei entsteht eine Induktionsspannung in der Spule. Nach dem Gleichrichten wird mit dieser Induktionsspannung ein Gold-Cap (Kondensator, 1F) aufgeladen. Leuchtmittel ist eine superhelle Weißlicht-LED.

Das Bauen der Spule ist einfach: der Spulenkörper wird am Eisenkern in einen Akkuschrauben eingespannt. Ein Papierstreifen unterbricht die Lichtschranke, die an einen Zähler angeschlossen ist.

 

Levitron

Levitation - also das frei Schweben eines Objektes - wird in diesem Projekt erreicht, indem die elektromagnetische Kraft die Gravitationskraft des Körpers kompensiert. Als "Körper" kommen hier alle Arten von Magneten infrage.

Hier ist die Anleitung.

Das Levitron - eine schwebende Kugel:

Rennautos

Es wurden Rennautos gebaut, die über einen Luftpropeller angetrieben werden. Die Autos mussten am letzten zeigen, welche Beschleunigungen sie erreichen können.

 

Photopletysmographie

Die Abnahme des Herzschlages (Pulsfrequenz) erfolgt hier über eine vereinfachte Variante der Photopletysmographie: bei einer Gipshand werden an der Spitze des Zeigefingers zwei Löcher angebracht. Eine Infrarot-LED durchleuchtet den Finger, eine Photodiode auf der gegenüberliegenden Seite nimmt die Intensität des transmittierten Lichtes auf. Mit jedem Herzschlag dehnt sich das Blutgewebe im Finger durch die zusätzliche Blutzufuhr, die Absorption steigt, die Intensität des transmittierten Lichtes sinkt.

Über eine Elektronik wird das schwache Signal verstärkt, Störungen (z.B. 50-Hz-Brumm) ausgefiltert und über ein Schmitt-Trigger zu einem TTL-Signal geformt. Mit diesem TTL-Signal sind nun zahlreiche "Spielereien" möglich, beispielsweise das Ansteuern von leuchtenden LED-Ohrringen.

Arduino

Der Arduino ist eine Open-Source Mikrocontroller-Plattform, die sich aktuell immer größerer Beliebtheit erfreut. In unserem Projekt wurden zunächst Lauflichter, später Interrupt-gesteuerte Abfrageschleifen programmiert.

Höhepunkt war der Zusammenschluss mit der Photopletysmographie-Gruppe, die ihren TTL-Herzschlag an einen der Eingänge des Arduino anschloss. Neben dem Krankenhaus-typischen Piepen wurde der Herzschlag optisch durch ein pulsierendes Herz auf einer 8x8-Matrix angezeigt.

EggBot

Passend zur Jahreszeit: der Osterei-Anmalroboter. Die mit Nathan Hursts freier Software Inkscape gezeichneten Vektorgrafiken überträgt der EggBot direkt auf das Ei.

 

 

Supraleitung

Unter einem Supraleiter versteht man ein Material (z.B. YBa2Cu3O7), dessen elektrischer Widerstand unterhalb der sogenannten Sprungtemperatur auf Null geht. In diesem supraleitenden Zustand sorgt der Meißner-Ochsenfeld-Effekt dafür, dass das Innere des Materials feldfrei bleibt, d.h. ein äußeres Magnetfeld kann nicht in das Material eindringen. Ein Magnet, der über einem mit flüssigem Stickstoff (ca. -197°C) gekühlten Supraleiter positioniert wird schwebt daher über dem Magneten.

 

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