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Mechanik
Elektromagnetismus
Gravitation
Schwingungen und Wellen
Strahlen- und Wellenoptik
Thermodynamik
Atomphysik
Relativitätstheorie



Mechanik  
Thrust SSC supersonic boom
(zum Begriff der Beschleunigung)
Das Video zeigt die Rekordfahrt des britischen strahlgetriebenen Autos "Thrust Super Sonic Car" (ThrustSSC). Am 15. Oktober 1997 fuhr das Fahrzeug in der Black-Rock-Wüste von Nevada mit dem Militärpiloten Andy Green am Steuer schneller als der Schall. Die ThrustSSC war damit das erste Landfahrzeug, welches anerkanntermassen die Schallmauer durchbrach. Das Fahrzeug erreichte innerhalb von 16 Sekunden eine Geschwindigkeit von 1000 km/h und fuhr auf einer Strecke von einer Meile (1.6 km) mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 1228 km/h (Schallgeschwindigkeit bei 20°C: 1225 km/h). Die 16.5 m lange, 3.7 m breite und 10.7 t schwere ThrustSSC wurde von zwei Rolls-Royce-Spey-Triebwerken, welche auch in F-4 Phantom II-Militärjets Verwendung finden, angetrieben. Diese lieferten zusammen 223 kN Schub. Im Video kann auch der Überschallknall gehört werden, der beim Durchbrechen der Schallmauer ausgelöst wird. Quelle: http://en.wikipedia.org/wiki/ThrustSSC .

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Drop in vacuum chamber
(zum Freien Fall)
Das Video zeigt einen Fallversuch in der weltweit grössten Vakuumkammer. Die 37 m hohe und 30 m breite, 1969 gebaute Space Simulation Vacuum Chamber steht auf dem Gelände der NASA Space Power Facility (SPF) in Ohio. Im BBC-Video kommentiert der britische Physiker Brian Cox den Fallversuch, bei dem eine Bowling-Kugel und mehrere grosse Federn aus über 30 m Höhe gleichzeitig fallen gelassen werden. Zunächst werden die Objekte bei normalem Luftdruck, dann im Vakuum fallen gelassen. Einziger Schwachpunkt des Videos: Der Fall im Vakuum wird nicht vollständig in Echtzeit (sondern mehrheitlich in Zeitlupe) gezeigt. Trotzdem: Exzellent.

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Burj Khalifa Pinnacle Base Jump 4K
(zum Freien Fall)
Das Video zeigt Vince Reffet and Fred Fugen bei ihrem Base-Jump vom höchsten Gebäude der Welt, dem Burj Khalifa in Dubai. Am 21. April 2014 sprangen die beiden von einer extra errichteten Absprung-Plattform in 828 m Höhe in Spezialanzügen Richtung Erdboden. Die beiden haben sich unter anderem in Lauterbrunnen für den Sprung vorbereitet.

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Trägheitsgesetz
BMW S1000 RR
Aprilia RSV4 Factory
Vespa 50s (für Nostalgiker)
Im ersten Video, einem Werbefilm der Firma BMW aus dem Jahr 2010, wird ein Tischtuch unter Geschirr weggezogen. Aufgrund der Trägheit fallen die Gegenstände nicht zu Boden. In einem weiteren Versuch wird derselbe Trick mit einem überdimensionierten Tischtuch und entsprechend viel Geschirr durchgeführt, wobei das Tuch von einem Motorradfahrer weggezogen wird (auf einer BMW S1000 RR sitzend). Die Marketingkampagne, die wohl das "unglaubliche" Beschleunigungsvermögen des Motorrades hervorheben wollte, löste im Internet heftige Diskussionen aus. Die zentrale Frage: Ist das Video, das Millionen Klicks bescherte, echt? Die Werbung nimmt es bekanntlich nicht so genau mit der Wahrheit und so entpuppte sich das Video als Manipulation.

Die Konkurrenz konterte mit einem eigenen Werbefilm, in dem eine Aprilia RSV4 Factory im Zentrum steht. Amüsant.

Das dritte Video zeigt den Tischtuch-Trick mit einer Vespa. Das Video wurde an einer privaten Party in Portugal gedreht - eine gelungene Nachahmung des BMW-Werbevideos. Quelle: http://www.motorradonline.de.

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Funktionsprinzip Muskel
(zum Begriff der Arbeit in der Physik)
Das Video zeigt das Grundprinzip der Muskelkontraktion (stark vereinfachte Präsentation). Im Zusammenhang mit dem Arbeitsbegriff kann das Video hilfreich sein: Hält eine Person eine Masse auf einer bestimmten Höhe über Boden, so verrichtet sie physikalisch betrachtet keine Arbeit. Denn wir könnten die Masse gerade so gut auf einen Tisch stellen und dieser verrichtet ja keine Arbeit. Oder physikalischer erklärt: Arbeit ist Kraft mal Weg. Die Kraft ist zwar vorhanden, aber der zurückgelegte Weg ist Null (die Masse bleibt ja ständig auf gleicher Höhe über Boden). Die Person empfindet das Halten der Masse aber als anstrengend und sagt, sie verrichte Arbeit. Betrachtet man alles auf mikroskopischer Ebene, so kann man durchaus auch von verrichteter Arbeit sprechen: Denn im Muskel der Person binden sich selbst beim Halten einer Masse auf gleicher Höhe ständig einige Myosinköpfe an das Aktin, ziehen dieses etwas heran und lösen sich nach ca. 100 Millisekunden wieder. Wenn sich einige Myosinköpfe gerade "entspannen", übernehmen andere Myosinköpfe die Arbeit. Sie binden sich, ziehen das Aktin heran und lösen sich anschliessend wieder. So bleibt der Muskel ständig gespannt. Im Muskel führt all dies auf mikroskopischer Ebene dazu, dass die Myosinfilamente Arbeit verrichten.

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Waagrechter Wurf
Version 1 / Version 2
(Waagrechter Wurf vs. freier Fall)
Eine Kugel wird waagrecht weggeworfen, während gleichzeitig eine Kugel frei fällt. Die beiden Kugeln sind, wie das Video zeigt, immer auf gleicher Höhe. Ein Körper, der horizontal weggeworfen wird, fällt also gleich schnell nach unten wie ein frei fallender Körper. Nur bewegt er sich gleichzeitig noch in horizontaler Richtung vorwärts. Ohne Luftreibung stimmen diese Aussagen exakt, bei den gezeigten Kugeln in Luft sind die Abweichungen noch recht klein. Es empfiehlt sich, das Video (avi-Datei) mit dem Quick Time Player zu öffnen. Denn damit kann mit den Pfeiltasten der Tastatur Bild für Bild vor- oder rückwärts navigiert werden. Im Windows Media Player ist das umständlicher, ungenauer und nur in Vorwärtsrichtung möglich. In der Einzelbild-Darstellung lassen sich aufgrund der Bewegungsunschärfe auch Aussagen über die Geschwindigkeit der Kugel(n) machen. (Film aus der Eigenproduktion...)
Hebelgesetz
("Statik"...)
Ein Boot wird mit einem Kran ins Wasser gesetzt (auf etwas unkonventionelle Art).


Elektromagnetismus  
Static cat
(Reibungselektrizität, elektrische Influenz)
Eine Katze hat sich durch Reibungselektrizität an einem Teppich o. ä. aufgeladen. Sie zieht nun durch elektrische Influenz einen Ballon an und wird ihn nicht mehr los. (cache)
Schwebebahn dank Supraleiter
(Elektrizität, Magnetismus)
Eine Eisenbahn mit supraleitenden Materialien an ihrer Unterseite werden auf einer mit Magneten bestückten Schiene zum Schweben gebracht, indem die supraleitenden Materialien heruntergekühlt werden.


Gravitation  
Roller Karussell
(Zentripetalkraft, Zentrifugalkraft)
Eine kurze Geschichte von einem Motorrad, einem Karussell und einigen lebensmüden Deutschen. Der Junge wurde gemäss dem Begleittext zum Film nicht verletzt (aufgrund der narkotisierenden Wirkung von Nikotinrauch und Motorrad-Abgasen?)
Bitte auf keinen Fall nachahmen. Ich lehne jegliche Verantwortung ab. Der Versuch ist absolut lebensgefährlich - das sollte dieser Film auch deutlich zeigen. (cache)
Hammer-Feder-Fall auf dem Mond
(beschleunigte Bewegung, Fallbeschleunigung Mond, 80 MB grosse Datei!)
Während der Mission Apollo 15 lässt Astronaut und Kommandant Dave Scott einen 1.32 kg schweren Aluminiumhammer (mitgeführt für geologische Untersuchungen) und eine 0.03 kg schwere Falkenfeder (für das Experiment extra mitgeführt, aber auch als Symbol für die Mondlandefähre "Falcon") auf der Mondoberfläche aus gleicher Höhe gleichzeitig fallen. Da der Mond keine Atmosphäre besitzt, wird der Fall von Gegenständen nicht durch Gase gebremst und so fallen alle Gegenstände unabhängig von ihrer Form und Masse gleich stark beschleunigt zu Boden.

Beim Öffnen der 80 MB grossen (!) Videodatei mit der Software Quick Time Player kann Frame für Frame vor- und rückwärts navigiert werden. Das Video weist 30 Frames pro Sekunde auf. Der Fall dauert 35 (oder 36) Frames, was einer Fallzeit von etwa 1.2 Sekunden entspricht (mit einem absoluten Fehler von maximal +/- 0.1 s, wenn man berücksichtigt, dass das Material digitalisiert werden musste). Die Fallhöhe ist etwas schwieriger abzuschätzen. Dave Scott's Körpergrösse wird von der NASA mit 1.83 m angegeben (Quelle: http://www-lib.ksc.nasa.gov/lib/presskits.html; im Apollo 15-PDF auf Seite 115 nachlesbar; das Dokument ist noch mit der Wayback machine abrufbar; cache). Die Fallhöhe dürfte demnach bei ca. 1.2 m (+/- 0.1 m) gelegen haben (eigene Schätzung, vom unteren Ende des Hammers bis zur Mondoberfläche gemessen). Daraus lässt sich die Fallbeschleunigung auf der Mondoberfläche inklusive Fehlerschranken berechnen.

Anmerkungen:
1) Scott gehörte der dritten Astronautengruppe an. In der Stellen-Ausschreibung dieser "Astronaut Group 3" wurde eine maximale Körpergrösse von 1.83 m vorgegeben. Scott gehörte damit zu den grösseren Astronauten und hat diese Bedingung knapp erfüllt.
2) Es empfiehlt sich, eigene Abschätzungen vorzunehmen (Person mit 1.83 m Körpergrösse und entsprechender Körperhaltung vermessen...!).
3) Der Geologiehammer besass eine Länge von 39 cm. Damit ergibt sich eine weitere Möglichkeit, die Fallhöhe abzuschätzen.

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Modellierung des Sonnensystems
(Astronomie, Struktur des Universums)
In Black Rock Desert in Nevada modelliert eine Gruppe von Leuten das Sonnensystem in einem Massstab von rund Eins zu einer Milliarde. Dabei stimmen sowohl die Bahnradien als auch die Grössen der Planeten, was bei Bildern des Sonnensystems meist nicht der Fall ist. Die Planeten enthalten Lichtquellen und werden in der Nacht auf ihren Bahnen bewegt. Von einer Anhöhe herab wird das ganze in einem Time-Lapse-Film aufgenommen. Sehr schön gemacht. (cache)
Space Station reboost
(Inertialsysteme, beschleunigte Bezugssysteme)
In regelmässigen Abständen muss die internationale Raumstation (International Space Station ISS) in ihrer Bahn um die Erde angehoben werden (aufgrund der in ca. 300-400 km über der Erdoberfläche noch herrschenden Luftreibung); die 450 Tonnen schwere Raumstation ist ja nicht gerade aerodynamisch gebaut - sie misst mit ihren riesigen Solarzellen immerhin 100 m x 70 m).

Die Astronauten sind während der Zündung der Triebwerke, welche die Raumstation anheben, nicht mehr schwerelos - sie spüren dann eine Beschleunigung. Diese (im gezeigten Fall sehr kleine Beschleunigung von a = 0.0185 m/s2) wird an einer Spiegelreflexkamera in der Raumstation gezeigt. Kein Action-Video, aber sehr illustrativ.

Nebenbemerkung: Die Kamera bewegt sich auch ohne Zündung der Triebwerke minimal. Denn die Luftströmung der Klimaanlage übt Kräfte auf die Nikon D2X-Kamera mit 400 mm-Objektiv und 2-fach-Telekonverter aus. Ungeduldige können das Video bei ca. 2:19 starten. (cache)


Schwingungen und Wellen  


Strahlen- und Wellenoptik  


Thermodynamik  
Unterkühlte Flüssigkeit I
Unterkühlte Flüssigkeit II
(Gefrierpunkt von Wasser)
Die Videos zeigen unterkühltes Wasser, das schlagartig gefriert. Wasser kann auf Temperaturen unter Null Grad Celsius abgekühlt werden, ohne dass es gefriert. Das Wasser muss besonders rein sein und darf keinen Erschütterungen ausgesetzt sein (z. B. kann dies mit einer Mineralwasser-PET-Flasche in der Tiefkühltruhe zu Hause gelingen). Schüttelt man anschliessend das unterkühlte Wasser oder verunreinigt man es, so gefriert das Wasser schlagartig. Auf Youtube können viele Video-Beiträge zum Stichwort "unterkühltes Wasser" bzw. "supercooled water" gefunden werden (inklusive Anleitungen zur Herstellung des unterkühlten Wassers). Das erste Video zeigt zwei Heimversuche. Das zweite Video stammt aus dem Film "Lost: The Mystery of Flight 447". Dieser zweite Beitrag hat etwas Mystisches an sich... (cache 1   ·   cache 2)
Kochendes Wasser Das Video zeigt einen jungen Mann, der bei -41 °C Aussentemperatur kochendes Wasser aus dem Fenster schüttet. Das Wasser verwandelt sich augenblicklich in eine Eiskristall-Wolke. Man nennt dieses Phänomen auch Mpempa-Effekt. Der Mpempa-Effekt besagt, dass siedendes Wasser in kalter Umgebung schneller gefrieren kann als kaltes Wasser, obwohl man das Umgekehrte erwarten würde (kaltes Wasser ist ja näher am Gefrierpunkt). Der Effekt ist nicht restlos geklärt. Liegt es daran, dass heisses Wasser eine höhere Verdunstungsgeschwindigkeit aufweist (der Dampfdruck von heissem Wasser ist grösser als der Dampfdruck von kaltem Wasser, also verdunstet heisses Wasser auch schneller)? Oder liegt es daran, dass kaltes Wasser mehr gelöste Salze enthält als heisses und diese Salze ein schnelles Gefrieren verhindern? Mehr dazu kann bei Wikipedia nachgelesen werden. (cache 1)


Atomphysik  
Tschernobyl
(Kernenergie)
Der Dokumentarfilm "Tschernobyl: Alles über die grösste Atomkatastrophe der Welt" von Thomas Johnson (France 3 Production Lille). Eine eindrückliche, 90-minütige Dokumentation - sehr empfehlenswert.


Relativitätstheorie