…das ist aber „paradox“….

Uppss…vielleicht warst du hier doch ziemlich überrascht, als sich beim Durchblasen zwischen den beiden Dosen diese aufeinander zubewegt haben und nicht voneinander wegrollten?

Hierfür gibt es eine coole Erklärung aus der tollen Welt der Physik.

Du musst dir das so vorstellen, dass unsere Luft aus ganz kleinen Luftteilchen besteht, die sich bewegen. Beim Pusten wird die Luft im Strohhalm beschleunigt – sie wird also schneller. Diese schnelle Luft aus dem Strohhalm reißt sozusagen die anderen Luftteilchen zwischen den Dosen mit sich mit. Dadurch gibt es „weniger Luft“ (= weniger Luftteilchen) in diesem „Kanal“ zwischen den zwei Getränkedosen. Man sagt dazu auch "Unterdruck".

Der Luftdruck, der sich jedoch außerhalb dieses „Unterdruckkanals“ befindet, bleibt gleich (heißt, dort befindet sich noch die ursprüngliche Anzahl an Luftteilchen). Mehr Teilchen bedeutet mehr Kraft und diese drückt nun von außen auf die Dosen.

Die wenigeren Teilchen im „Kanal“ können dieser Kraft nicht standhalten und so werden die Dosen zusammengeschoben. Man kann auch sagen, die Dosen bewegen sich in den Raum des Unterdrucks hinein und rollen deshalb aufeinander zu. 

Dieses Phänomen nennt man auch den „Bernoulli-Effekt“, benannt nach dem Wissenschaftler Daniel Bernoulli.

Hierzu ein kurzes Beispiel:

Ein Flugzeug kann fliegen, weil seine Flügel oben rund und unten flach sind. Wenn es schnell fliegt, strömt die Luft oben schneller als unten.

Oben entsteht Unterdruck, unten ist mehr Druck – das Flugzeug wird nach oben gedrückt.

…..vom Weichei zum Superheld…

Was beobachtest du?

Du wirst festgestellt haben, dass sich beim ersten Versuch, den weichen Strohhalm mit Schwung in die harte Kartoffel zu bohren, dieser verbogen und gesträubt hat.

Nachdem du aber die eine Strohhalmseite mit einem Finger verschlossen hast und die offene Seite nun nochmal schwungvoll einstachst, es plötzlich funktioniert hat und der Strohhalm recht einfach in die Kartoffel eindringen konnte.

Was hat denn hier unser Finger für wundersame Kräfte?

Schon mal vorne weg… hier ist wieder unsere faszinierende Physik am Werk! 😊

Dein Finger bewirkt, dass die Luft, die sich im Inneren des Strohhalms befindet, nicht mehr flüchten kann. Die nun eingeschlossene Luft kann nicht mehr entweichen und drückt sozusagen in alle Richtungen gleichzeitig an die Innenwand des Strohhalms. Der Strohhalm erfährt dadurch eine zusätzliche „Stabilisationshilfe“ von innen durch die eingesperrte Luft. So kannst du relativ problemlos einen Strohhalm nach dem anderen in die Kartoffel einstechen und es entsteht nach und nach unser schöner Kartoffeligel.

Dazu ein kurzes Beispiel aus dem Alltag:

Auch in deinem Fahrradreifen befindet sich Luft. Ein leerer Reifen ist weich und drückt sich leicht zusammen. Wenn du ihn mit Luft aufpumpst, wird er hart und stabil – du kannst gut fahren.

Die eingeschlossene Luft drückt von innen gegen den Reifen und macht ihn stark – genau wie beim Strohhalm!

So hilft Luft dabei, Dinge fester und stabiler zu machen!

….Vorsicht es könnte krachen!...Upss…zu spät 😊

Was konntest du also bei diesem „explosiven“ Versuch beobachten?

Unüberseh- und -hörbar konntest du feststellen, dass der Luftballon auf dem Nagelkissen mit den wenigen Nägeln recht schnell zerplatzte.

Überraschenderweise hat es der Luftballon auf dem zweiten „Nagelkissen“ mit den vielen nah aneinandergereihten Nägeln überlebt bzw. ist erst mit relativ viel Kraftaufwand explodiert.

Hmm……wie kann man sich das nun erklären?

Vielleicht hat ja die Anzahl der Nägel hier einen Einfluss auf das Ergebnis?

Und genau so ist es.

Bei der Platte mit den wenigen Nägeln, konnte sich die eingebrachte Kraft (also die Kraft mit der du auf den Luftballon gerückt hast) nur auf ein paar Nagelspitzen (=Berührungspunkte des Luftballons mit den Nägeln) verteilen. Heißt, es drückte relativ viel Kraft von einem Nagel auf den Luftballon. Der dünnen Luftballonwand war das zu viel und so hat es relativ schnell gekracht.

Auf der Platte mit den vielen, nah beieinander liegenden Nägeln war dies anders. Hier konnte sich die eingebrachte Kraft auf ganz viele Nägel verteilen. Heißt, es wurde nur wenig Kraft pro Nagel auf die dünne und empfindliche Luftballonwand ausgeübt. Und siehe da – der Luftballon hat überlebt. Also ein echter Luftballonfakir eben! 😊

Das ist wie, wenn du barfuß über einen Strand mit ganz vielen kleinen, weichen Sandkörnern gehst. Dein Körpergewicht verteilt sich auf ganz viele Punkte – der Sand tut nicht weh. Wenn du aber auf einen spitzen Stein trittst, merkst du es sofort, weil dein ganzes Gewicht auf einen einzigen, kleinen Punkt trifft – das tut weh.

….hör mal wer da singt….

Hast du dein gerade gebautes Megaphone schon ausprobiert? Falls nicht, dann dreh doch mal einen coolen Song auf dem Mobiltelefon auf und stelle es dann in den Schlitz deines Megaphones.

Du wirst den Unterschied wahrscheinlich sofort hören – oder? Deine „Muke“ sollte nun um einiges lauter aus dem Megaphon klingen.

Wie können wir uns das erklären.

Hier müssen wir ein bisschen über den Begriff „Schall“ sprechen. Schall besteht aus sogenannten Schallwellen.

Schallwellen müssen wir uns als unsichtbare Wellen vorstellen, die sich durch die Luft, das Wasser oder andere Stoffe ausbreiten können (ähnlich den sichtbarer Wellen im Wasser). Schallwellen entstehen, wenn etwas schwingt oder vibriert, zum Beispiel beim Sprechen, bei Musikinstrumenten oder einem tosenden Gewitter. Diese Schwingungen erzeugen eine Druckwelle, die sich im Raum ausbreitet und wir hören sie als Geräusche….oder eben Musik 😊

Bei der Musik unseres Smartphones ist es nun genauso. Wir nehmen die Schallwellen der Musik an unseren Ohren wahr. Der Schall breitet sich normalerweise nach allen möglichen Richtungen gleich aus. In unserem Megaphon ist es jetzt aber so, dass der Schall sich durch die Röhre und die Becher nur in einer bestimmten Richtung ausbreiten kann. Wir können den Schall also gezielt in eine bestimmte Richtung „lenken“. Die nach außen gewölbte Form unserer Becher dient hier als optimale Unterstützung für unsere Wellen und ist so ein idealer „Klangverstärker“ für unsere abgespielt Musik.

Hier ein kleines Beispiel aus dem Alltag: Wenn du ganz laut nach jemanden rufst, hältst du oft die Hände wie einen Trichter vor den Mund. Warum? Genau wie beim Megaphon: Der Schall wird gebündelt und verstärkt. Ist das nicht cool! Die Physik lässt einen immer wieder staunen!

….Puhh..das war knapp 😊

Während du die Tasse nach unten fallen lässt, wickelt sich die Schnur mit der Legofigur um den Stock und bringt die Tasse rechtzeitig vor dem Aufprall am Boden zum Halten.

Die Tasse ist gerettet!

Aber warum wickelt sich das Schnurende mit der Legofigur um den Stock?

Man kann sich das so erklären:

Wenn du die Legofigur und somit auch die Kaffeetasse loslässt, dann wird die Legofigur durch die über den Stab liegende Schnur auf eine Kreisbahn gezwungen (man nennt das auch „Zentripetalkraft“).

Die Figur wird durch diese Kraft nicht ausschließlich nach unten beschleunigt, sondern erhält so auch noch zusätzlich einen sogenannten „Drehimpuls“. Durch diese Drehkraft wird die Schnur um den Stab gewickelt. Jede Wicklung um den Stab bewirkt, dass die Schnur immer kürzer wird. Man kann auch sagen, dass sich der Radius der Kreisbahn verkürzt. Dieser Effekt bewirkt, dass sich die Legofigur immer schneller um den Stab wickelt (der Fachbegriff dazu lautet „Drehimpulserhaltung“).

Mit jeder zusätzlichen Wicklung entsteht mehr Reibung zwischen der Schnur und dem Stab, was schließlich zu einem abrupten Halt der Tasse führt – Puhh…  Also du siehst, hier sind einige unsichtbare Kräfte am Werk 😊

Auch in vielen Kränen, Aufzügen oder Seilwinden wird sich das zunutze gemacht. Hier wird ein Seil auf eine Trommel aufgewickelt.

Wenn sich die Trommel dreht, wickelt sich das Seil enger – der Radius wird kleiner.

Dadurch kann das Seil schneller aufgewickelt werden, und schwere Lasten lassen sich effizient heben oder stoppen.

Dabei wirken Drehimpuls, Zentripetalkraft und Reibung gezielt zusammen – wie beim Tassenbungee!