Physik in 2 Minuten podcast

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    #9 - Mikrowelle vs. Kühlschrank

    Diese Folge von Physik in 2 Minuten wird präsentiert von iCatcherTV, dem Magazin rund Mac, iPhone und Internet - http://icatchertv.com ---------------- Physik in 2 Minuten wird präsentiert von iCatcherTV - Dem Magazin rund um Mac, iPhone und Internet. www.icatchertv.com Willkommen zu einer weiteren Folge von Physik in 2 Minuten, mein Name ist Nils Andresen. Auf Grund von anderen Projekten hat sich diese Folge leider etwas hinausgezögert, dafür beschäftige ich mich heute aber auch wieder mit einer Hörerfrage. Franz möchte wissen, warum es vergleichsweise schnell geht, Essen in der Mikrowelle zu erwärmen, es aber lange dauert, es im Kühlschrank abzukühlen und warum es keinen schnelleren Weg gibt. Dazu sollten wir erstmal klären, wie eine Mikrowelle funktioniert. In einer Mikrowelle befindet sich eine Strahlenquelle, die hochfrequente, energiereiche Strahlen in den Innenraum der Mikrowelle abgibt. Dadurch geraten die Wassermoleküle in den Lebensmitteln in Schwingung, sie werden also warm. Das Problem beim wieder Abkühlen ist, dass die Energie irgendwie an die Umgebung abgegeben werden muss. Je kälter es in der Umgebung ist, desto schneller geht das, wie genau die Wärmeabgabe funktioniert, könnt ihr in Folge 1 und 2 nach hören. Wenn wir jetzt z.B. eine Dose Cola abkühlen wollen, stellen wir sie in einen kalten Raum. Je kälter er ist, desto schneller wird auch die Cola abkühlen. Hier gibt es aber schnell Grenzwerte, wir möchten ja z.B. nicht, dass die Cola von außen gefriert, während sie innen noch warm ist. Zu kalt darf es also auch nicht sein. Man hat sich bei Kühlschränken auf einen Mittelwert festgelegt, damit es nicht zu ewig dauert, aber eben auch nicht gefriert. Ein weiteres Problem ist, dass Luft ein schlechter Wärmeleiter ist, es dauert also sehr lange, bis die Wärme abgeleitet ist. Coladosen kann man z.B. in Eiswasser werfen, dann werden sie deutlich schneller kalt, andere Lebensmittel sind oft nicht ausreichend verpackt, um sie in einer Flüssigkeit zu kühlen. Hier bleibt dann nur der Kühlschrank um sie auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Ich hoffe, dass ich diese Frage beantworten konnte. Wenn du auch Fragen hast, dann kannst du mir direkt eine Mail an physik@in2minuten.com schicken. Weitere Infos findest du auch im Internet unter http://www.in2minuten.com.
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    #8 - Vektor(feld)

    Willkommen zu einer weiteren Folge von Physik in 2 Minuten, mein Name ist Nils Andresen. Ich habe eine Frage von Marc geschickt bekommen. Er würde gerne wissen, was Vektoren und Vektorenfelder sind. Vektoren sind das Gegenteil von Skalaren. Skalare Größen sind zum Beispiel Temperatur und Masse. Sie sind physikalische Größen und sind richtungsunabhängig. Im Gegensatz dazu gibt ein Vektor immer eine bestimmte Richtung vor. Man kann sich also schon vorstellen, was ein gutes Beispiel für eine vektorielle Größe ist: Die Geschwindigkeit. Eine Geschwindigkeit ist, verglichen mit beispielsweise der Masse, nicht einfach nur eine Größenangabe, sie hat immer auch eine Richtung. Ein Auto fährt zum Beispiel mit der Geschwindigkeit v (beispielsweise 200 km/h) über eine Autobahn. Dabei bewegt es sich in eine bestimmte Richtung, es handelt sich also um einen Vektor. Um dies zu verdeutlichen zeichnet man einen Pfeil nach rechts über das v. So kann man alle Vektoren kennzeichnen. In Zeichnungen kann man Vektorpfeile verwenden um durch die Richtung des Pfeils, logisch, die Richtung des Vektors, aber auch um durch seine Länge die Höhe seines Betrags, in unserem Beispiel die Geschwindigkeit des Autos, anzugeben. Je länger also ein Vektorpfeil ist, desto höher ist auch sein Betrag. Würden wir jetzt nicht nur ein Auto auf der Autbahn betrachten, sondern alle, die gerade unterwegs sind und jedem Einzelnen einen Vektorpfeil zuordnen, so erhielten wir ein so genanntes Vektorfeld. Ein bekanntes Beispiel für Vektorfelder sind Windkarten im Wetterbericht. Auf diesen sind viele Pfeile die die Richtung des Windes an genau dieser Stelle angeben, gleichzeitig aber auch durch ihre Größe die Windgeschwindigkeit repräsentieren. Schön, dass du dieses Mal dabei warst! Wenn du auch Fragen hast, dann kannst du mir direkt eine Mail an physik@in2minuten.com schicken, ich werde sie so schnell wie möglich beantworten. Weitere Infos findest du auch im Internet unter in2minuten.com.
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    #7 - Kraft

    Willkommen zu einer weiteren Folge von Physik in 2 Minuten, mein Name ist Nils Andresen und heute geht es um Kraft. Kräfte begegnen uns ständig. Auch jetzt, in diesem Moment. Sofern du dir diesen Podcast gerade auf der Erde anhörst, wirst du von der wohl gegenwärtigsten Kraft, der Schwer- oder auch Gravitationskraft, zum Erdmittelpunkt gezogen. In der Physik werden Kräfte als Vektoren dargestellt. Das heißt, dass sie eine Richtung und einen Betrag, also eine bestimmte Stärke, haben. Für die grafische Darstellung in Zeichnungen verwendet man deshalb Pfeile. Sie zeigen in die Richtung, in welche die Kraft wirkt. Ihre Länge repräsentiert den Betrag. Das Mathematische Zeichen für Kraft ist ein großes F. In Zeichnungen wird über dem F ein Pfeil positioniert, um auf den Vektor hinzuweisen. Bereits im 15. Jahrhundert formulierte Isaac Newton in seinem 3. Axiom “actio = reactio” - “Kraft = Gegenkraft”. Das lässt sich sehr anschaulich erklären. Wenn du auf einem Stuhl sitzt, dann wirst du von der Gravitationskraft zum Erdmittelpunkt gezogen. Würde man nur diese Kraft berücksichtigen, müsstest du so lange in diese Richtung fallen, bis du genau dort angekommen bist. In Wirklichkeit bleibst du aber an der selben Stelle sitzen. Der Schwerkraft wirkt eine gleich große Kraft entgegen. Daran sieht man auch, das Kräfte immer ein Gleichgewicht anstreben. Sobald eine Kraft größer als die andere wird, wirst du dich bewegen. Das passiert zum Beispiel, wenn der Stuhl nicht stark genug ist, zusammenbricht und du auf den Boden fällst. Im Normalfall ist die Gegenkraft nun wieder groß genug und die plötzliche Reise zum Erdmittelpunkt erstmal beendet. Schön, dass du dieses Mal dabei warst! Wenn du noch Fragen hast, dann kannst du mir direkt eine Mail an physik@in2minuten.com schicken.
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    #6 - Licht

    Willkommen zur einer weiteren Folge von Physik in 2 Minuten, mein Name ist Nils Andresen und heute geht es um Licht. Das, was wir als Licht sehen, ist ein bestimmter Teil von elektromagnetischer Strahlung. Genauer gesagt, der Bereich zwischen ca. 380 und 780nm Wellenlänge. Ganz genau kann man das nicht sagen, da unsere Wahrnehmung nicht bei einer bestimmten Wellenlänge aufhört. Der Übergang ist fließend. Licht besteht aus Lichtteilchen, den so genannten Photonen. Diese haben keine Masse und können sich deshalb mit der höchst möglichen Geschwindigkeit bewegen - der Lichtgeschwindigkeit. Sie können allerdings durch verschiedene Faktoren, wie zum Beispiel Anziehungskräfte, abgebremst werden. Ein sehr anschauliches Beispiel hierfür stellt die Sonne dar. Angenommen, im Mittelpunkt der Sonne entsteht ein Photon. Bis dieses Photon die Oberfläche der Sonne erreicht hat vergehen zwischen 10.000 und 170.000 Jahre. Von der Oberfläche der Sonne bis zu uns auf der Erde vergehen im beinahe vollständigen Vakuum des Weltraums aber nur noch etwa acht Minuten. Verschiedene Lichtspektren haben in unserer Wahrnehmung unterschiedliche Farben. Sehr kurzwelliges Licht empfinden wir als Violett oder Blau. Wird das Licht langwelliger, empfinden wir es als Grün, dann als Gelb und ganz zum Schluss als Rot. Es gibt aber letztendlich drei wichtige Grundfarben des Lichts, nämlich Rot, Grün und Blau, aus denen man alle anderen Farben mischen kann. Gelb zum Beispiel besteht aus Rot und Grün. Manche werden sich jetzt wundern, weil sie aus dem Kunstunterricht die Grundfarben Rot, Blau und Gelb kennen. Hierbei handelt es sich allerdings um ein anderes Mischungsprinzip. Man sieht das sehr schnell, wenn man einfach mal alle Farben zusammen mischt. Bei den Farben aus dem Kunstunterricht landet man bei einem Braun, beim Licht jedoch bei Weiss. Schön, dass ihr dieses Mal dabei wart! Wenn ihr noch Fragen habt, dann könnt ihr mir direkt eine Mail an physik@in2minuten.com schicken. Weitere Infos gibt’s auf unserer Website www.in2minuten.com.
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    #5 - Elektrischer Strom

    Hallo und herzlich willkommen zu einer weiteren Folge von Physik in 2 Minuten. Mein Name ist Nils Andresen und heute geht es um den elektrischen Strom. Was ist das eigentlich? Elektrischer Strom ist im allgemeinen als gerichteter Anteil einer Bewegung von Ladungsträgern definiert. Damit ist gemeint, dass ein Strom fließt, wenn sich geladene Teilchen, wie zum Beispiel Elektronen oder Ionen, durch ein Medium bewegen. Ein einfaches Beispiel dafür ist die Batterie. In ihr werden mit Hilfe von Redoxreaktionen Ladungen getrennt. Am Minuspol befinden sich somit viel mehr negativ geladene Elektronen als am Pluspol. Es herrscht ein Ladungsungleichgewicht. Wie immer in der Physik streben nun die geladenen Teilchen einen Ausgleich dieser Differenz an. Dazu nehmen die Elektronen den Weg des geringsten Widerstands, in einem Stromkreis also den elektrischen Leiter, um vom Minus- zum Pluspol zu gelangen. Durch die Bewegung der Elektronen wird Energie frei, ein Strom fließt. Das tut er so lange, bis auf beiden Seiten gleich viele Elektronen sind, also ein Ladungsgleichgewicht herrscht. Den dazwischen entstandenen Strom kann man messen. Dazu gibt es die zwei wichtigen Einheiten Volt und Ampere. Volt beschreibt die Geschwindigkeit der Elektronen, Ampere die Anzahl pro Zeit. Zur Veranschaulichung werden diese Einheiten gerne auf eine Wasserleitung übertragen: Volt entspräche hierbei dem Druck, der in der Leitung herrscht, Ampere der Menge an Wasser, die in einer bestimmten Zeit durch die Leitung fließt. Aus Volt mal Ampere wird Watt, aus diesem Grund wurde Watt früher auch als Voltampere bezeichnet. Mit dieser Einheit wird die Leistung beschrieben, die der Strom verrichten kann. Schön, dass ihr dieses Mal dabei wart! Wenn ihr noch Fragen habt, dann könnt ihr mir direkt eine Mail an physik@in2minuten.com schicken. Weitere Infos gibt’s auf unserer Website in2minuten.com.
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    #4 - Schall (mit Bonusvideo auf der Website)

    Willkommen zur vierten Folge von Physik in 2 Minuten, mein Name ist Nils Andresen und heute geht es um Schall. Physikalisch gesehen ist Schall eine Welle. Das heißt, wenn etwas ein Geräusch macht, bringt es dazu das umgebende Medium zum Schwingen. Wenn man diese Schwingung in ein Koordinatensystem zeichnen würde, bekommt man etwas, was im einfachsten Fall aussieht wie eine Welle, meistens aber wie eine Welle, die selbst wiederum aus kleineren Wellen besteht. Je höher ein Ton, desto schneller schwingt das Medium, und desto kürzer sind die Abstände zwischen den einzelnen Wellenbergen. Wie eben schon gesagt, ist ein Medium nötig, dass heißt, ein Stoff, der zum Schwingen gebracht werden kann. Die Schwingungen breiten sich in diesem Stoff aus, wobei die Energie verlieren. Das habt ihr garantiert schon bemerkt, denn je weiter ihr euch von einer Schallquelle entfernt, desto leiser wird es. Unterschiedliche Stoffe leiten den Schall auch unterschiedlich gut. Für viele erstaunlich: Luft ist kein guter Schalleiter. Das liegt daran, dass Luft ein Gasgemisch ist. Gase haben eine geringe Dichte, was die Ausbreitung des Schalls behindert. Gute Schalleiter sind also sehr Dicht. Die Lautstärke, also sozusagen die Höhe der Wellenberge, misst man meistens in Dezibel. Diese Einheit kann durchaus verwirrend sein, was man an den folgenden Beispielen merkt. Zum einen ergeben 0 plus 0 Dezibel nicht, wie man vermutet, 0 Dezibel, sondern 3. Das liegt daran, dass 0 Dezibel nicht bedeuten, dass es vollkommen still ist, sondern nur, dass es sehr leise ist. Das andere Beispiel: Wenn man zu einem Dezibelwert 6 Dezibel addiert, bedeutet das in Wirklichkeit, dass es doppelt so laut wird. Ein paar Dezibelwerte sollte man aber im Kopf haben. Ein normales Gespräch hat in etwa 60 bis 80 Dezibel. Der berühmte Düsenjet in etwa 120. Und weh tut’s, wenn es lauter als 134 Dezibel wird. Schön, dass ihr dieses Mal dabei wart! Wenn ihr noch Fragen habt, dann könnt ihr mir direkt eine Mail an physik@in2minuten.com schicken. Weitere Infos gibt’s auf unserer Website www.in2minuten.com. Ach und übrigens: Jetzt neu, Biologie in 2 Minuten mit Alia Korth.
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    #3 - Fresnel-Linse

    Ich bin leider ein wenig allergiegeplagt, deshalb heute mit einer etwas nasalen Stimme, ich bitte das zu entschuldigen. Hallo und willkommen zu einer weiteren Folge von Physik in 2 Minuten! Mein Name ist Nils Andresen. Heute beschäftigen wir uns mit der so genannten Fresnel-Linse. So eine habt ihr bestimmt alle schon benutzt, auch wenn ihr es vielleicht gar nicht bemerkt habt, denn in jedem Overheadprojektor befindet sich eine solche. Die Fresnel-Linse heißt genauer Fresnelsche Stufenlinse und wurde im 19. Jahrhundert von dem französischen Physiker Augustin Jean Fresnel erfunden. Grundsätzlich macht es kaum einen Unterschied für die Ausbreitung des Lichts, ob man eine normale oder eine Fresnel-Linse mit gleicher Brennweite verwendet. Fresnel-Linsen kommen hauptsächlich da zum Einsatz, wo Linsen mit großem Durchmesser und kurzer Brennweite benötigt werden, die aber nicht schwer, dick oder teuer sein dürfen. Normale Linsen kennt ihr bestimmt. Sie sind oft nach außen gewölbt und komplett aus massivem Glas. Durch die Wölbung und die höhere Dichte im Vergleich zur umgebenden Luft kommt es zur Lichtbrechung. Die Fresnel-Linse hat einen speziellen Schliff, durch welchen sie bei gleicher Brennweite viel flacher sein kann und somit weniger wiegt und kostet. Ihre Oberfläche besteht aus vielen kleinen, ringförmig angeordneten Linsen, die zusammen das Licht auf gleiche Weise brechen, wie die normale Linse. Der große Nachteil und gleichzeitig der Grund, warum immer noch viele normale Linsen eingesetzt werden, ist, dass es dadurch zu einer Verschlechterung der Abbildungsqualität kommt. Man unterscheidet zwei Formen von Fresnel-Linsen. Wie der Name schon zu vermuten gibt, umschließen Gürtllinsen die Lichtquelle kreisförmig. Scheinwerferlinsen sind flacher und werden aus Plastik in beispielsweise Overheadprojektoren oder aus Glas hergestellt in Autoscheinwerfern verbaut. Falls euch die Formen der Linsen noch nicht ganz klar sind, findet ihr auf unserer Website in2minuten.com Abbildungen und Erklärungen dazu. Wenn ihr noch Fragen habt, dann könnt ihr mir auch direkt eine Mail an physik@in2minuten.com schicken.
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    #2 - Wärmeausdehnung

    Hallo und willkommen zu einer weiteren Folge von Physik in 2 Minuten! Mein Name ist Nils Andresen. Heute werden wir das bereits in der letzten Folge kurz angesprochene Thema, die Ausdehnung von Materie bei Wärme, genauer behandeln. Wie bereits beim letzten Mal gesagt wurde, bestehen alle Stoffe aus Teilchen. Diese Teilchen bewegen sich je nach Temperatur unterschiedlich schnell hin- und her. Je wärmer es wird, desto stärker bewegen sie sich. Die verstärkte Teilchenbewegung hat zur Folge, dass sie sich gegenseitig wegstoßen, um sich mehr Platz zu verschaffen. Da sich bei einer Erwärmung sehr viele Teilchen gleichzeitig, mehr bewegen und wegstoßen, ist dieser Platzunterschied durchaus beträchtlich. Deutlich kann man das an einem Luftballon sehen. Wenn man ihn bei Zimmertemperatur aufbläst und dann einige Zeit ins Gefrierfach legt, kann man deutlich sehen, dass er kleiner geworden ist. Hierbei wird der eben beschriebene Vorgang umgekehrt. Die Luft aus dem Ballon wird im Gefrierfach kälter. Dies hat zur Folge, dass sich die Teilchen des Gases im Ballon langsamer bewegen und somit weniger Platz brauchen - Der Ballon schrumpft. Ein weiterer Effekt dieser Ausdehnung ist, dass sich die Dichte des Stoffes verringert, da die Dichte über Masse durch Volumen definiert ist. Die Masse bleibt gleich, das Volumen erhöht sich, deshalb wird die Dichte geringer. Stoffe mit geringerer Dichte sind bei gleichem Volumen leichter, als Stoffe mit höherer Dichte. Deshalb steigen sie auf. Das wahrscheinlich bekannteste Beispiel dafür ist der Heißluftballon. Schön, dass ihr auch bei dieser Fole dabei wart. Wenn ihr weitere Informationen zu Physik in 2 Minuten oder anderen "in 2 Minuten" Podcasts sucht, dann werdet ihr bestimmt auf unserer Website www.in2minuten.com fündig.

Wenn ihr noch Fragen habt, dann schreibt eine Mail an Physik@in2Minuten.com. Bis zum nächsten Mal!
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    #1 - Wärmeleitung

    Hallo und herzlich willkommen zur ersten Folge von Physik in 2 Minuten! Mein Name ist Nils Andresen und heute geht es um Wärmeleitung. Wärmeleitung findet im Gegensatz zu Wärmestrahlung nur in Zusammenhang mit Materie statt. Das heißt, dass ein Medium wie Luft, Wasser oder Metall benötigt wird um die Wärme zu transportieren. Warum das so ist, ist eigentlich relativ einfach: Wenn sich Stoffe, z.B. Wasser, erwärmen, dann beginnen sich die Teilchen aus denen sich diese Stoffe zusammensetzen schneller zu bewegen. Ein Nebeneffekt dieser Teilchenbewegung ist, dass sie nun mehr Platz benötigen. Je wärmer es wird, desto stärker bewegen sich die Teilchen und desto mehr Platz benötigen sie. Deshalb dehnen sich Stoffe auch aus, wenn sie sich erwärmen. Um sich mehr Platz zu verschaffen, stoßen sich die Teilchen gegenseitig weg. Dies hat zur Folge, dass sich immer mehr Teilchen hin und her bewegen und die Wärme somit weitergegeben wird. Bei diesem Vorgang geht übrigens keine Energie verloren. Es kommt natürlich je nach Strecke und Grad der Isolierung des Leitmaterials zu einer Abkühlung, dabei entweicht die Wärmeenergie aber nur und verschwindet nicht. Das nennt man Energieerhaltungsgesetz. Die Menge der Wärme, die in einer bestimmten Zeit einen bestimmten Weg zurücklegt, hängt von den Leiteigenschaften des Materials ab. Das heißt: Je besser ein Material leitet, desto mehr Wärme kann transportiert werden. Für die Bestimmung dieser Leiteigenschaften gibt es eine einfache Regel: Je dichter der Stoff, desto besser wird die Wärme geleitet. Schön, dass ihr dieses Mal dabei wart. Wenn ihr weitere Informationen zu diesem und Anderen "in 2 Minuten" Podcasts sucht, dann werdet ihr bestimmt auf unserer neuen Website www.in2minuten.com fündig. Wenn ihr noch Fragen habt, dann könnt ihr mir direkt eine Mail an Physik@in2Minuten.com schicken. Bis zur nächsten Folge von Physik in 2 Minuten!

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