Fahrrad- und Gewehrkugel. Spaßige körperliche Erfahrung zu Hause

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Fahrrad- und Gewehrkugel. Physikalische Experimente

Unterhaltsame Experimente in der Physik

Unterhaltsame Erlebnisse zu Hause / Physikexperimente für Kinder

Was haben Sie gemeinsam? Unterschiedliche Größen, unterschiedliche Formen, unterschiedliche Zwecke ... Und doch sind ein Fahrrad und eine Kugel verwandt. Sie haben einen gemeinsamen Verwandten Kreisel!

Auf der Fähigkeit des Kreisels, die Richtung der Drehachse beizubehalten, basiert das bekannte Gleichgewicht des Fahrrads. Schließlich ist jedes seiner Räder ein auf der Seite liegender Kreisel. Ein stehendes Fahrrad fällt sofort auf die Seite, ein rollendes bleibt gerade! Im Zirkus sieht man oft Akrobaten, die auf Fahrrädern allerlei Wunder vollbringen. Doch am Ende des letzten Jahrhunderts waren alle Fahrräder Dreiräder. Nicht nur für Kinder, sondern auch für Erwachsene. Es stellt sich heraus, dass ein Kinderdreirad nicht das Kind eines „Erwachsenen“-Fahrrads ist. Er ist eher wie sein Großvater!

Und auch eine Gewehrkugel dreht sich im Flug wie ein Kreisel. Schließlich heißt das Gewehr so, weil es im Lauf über ein Schraubengewehr verfügt. Das Geschoss bewegt sich entlang des Laufs und erhält durch diese Drallbewegung eine schnelle Rotationsbewegung. Daher wird es während des Fluges in der Luft nicht stürzen. Die Achse des Geschosses behält die Richtung bei, die es im Lauf hatte. Das scharfe Ende wird immer nach vorne schauen!

Das Gleiche gilt für moderne Waffen. Ihre Schalen drehen sich ebenfalls wie Kreisel und fliegen ebenfalls mit dem scharfen Ende nach vorne. Daher fliegen sie viel weiter und treffen das Ziel viel genauer als die runden Kugeln alter Glattrohrgeschütze!

Und Glattrohrgeschütze, mit denen zu Beginn des letzten Jahrhunderts die Infanterie aller Armeen der Welt bewaffnet war, werden heute nur noch für die Jagd hergestellt. Schließlich schießen Jäger mit Schrot und auf größeres Wild mit Schrot. Schneiden nützt hier sowieso nichts.

Manchmal wird jedoch auch ein großes Bleigeschoss, das sogenannte Zhakan, aus Glattrohrgeschützen verschossen. Aber die Reichweite und Genauigkeit sind nicht großartig. Daher werden für die Jagd auf gefährliche Raubtiere immer noch Gewehre, Karabiner und andere gezogene Waffen eingesetzt.

Autor: Galpershtein L.Ya.

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Technologie zum Beschreiben und Löschen von Magneten mit Laserlichtimpulsen 26.04.2018

Wissenschaftler des Forschungszentrums HZDR (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf), Deutschland, haben zusammen mit Kollegen aus Amerika eine Methode entwickelt, mit der Sie mit einem Laserlichtstrahl magnetische Bereiche in einer bestimmten Legierung erzeugen oder zerstören können. Die Reversibilität dieses Prozesses eröffnet breite Möglichkeiten für seinen Einsatz in Materialverarbeitungstechnologien, optischen Technologien und Informationsspeichertechnologien.

Wissenschaftler des HZDR untersuchen seit einiger Zeit verschiedene Arten von Eisen- und Aluminiumlegierungen. Sie fanden heraus, dass Änderungen in der Atomstruktur einiger Prototypen solcher Legierungen zu dramatischen Änderungen der magnetischen Eigenschaften des Materials führten. „Unsere Legierung hat eine wohldefinierte komplexe Struktur. In ihrem Volumen wechseln sich Schichten aus Eisenatomen mit Schichten aus Aluminiumatomen ab“, sagt Rantej Bali, Physiker am HZDR. „Wenn Laserlicht auf ein solches Material trifft, nähern sich die Eisenatome einander an anderen und an diesem Punkt beginnt sich das Material wie ein Magnet zu verhalten.“

Für ihre Forschung nutzten die Wissenschaftler einen hochfokussierten Laserstrahl, der Lichtpulse mit einer Dauer von 100 Femtosekunden erzeugt. Der erste Impuls führte zum Auftreten eines Bereichs mit ferromagnetischen Eigenschaften in der Legierung. Der zweite Puls, der eine geringere Intensität, aber die gleiche Dauer hatte, zerstörte die durch den ersten Puls erzeugte magnetische Region. Ein Impuls geringerer Intensität "löschte" den Magneten jedoch nur zur Hälfte, d.h. die Hälfte des anfänglichen Magnetisierungsniveaus verblieb in diesem Abschnitt des Materials. Daher war eine ganze Reihe von Impulsen niedriger Intensität erforderlich, um den magnetischen Bereich vollständig zu löschen.

Diese Experimente und Beobachtungen wurden mit dem Synchrotron Bessy II durchgeführt, das Pulse weicher Röntgenstrahlung erzeugt, wodurch das Mikroskop in die Dicke des Materials eindringen und die magnetischen Eigenschaften der untersuchten Proben untersuchen konnte.

Waren deutsche Physiker für die Durchführung des experimentellen Teils der Forschung verantwortlich, dann entwickelten Wissenschaftler der University of Virginia, USA, die theoretische Grundlage und bauten die notwendigen mathematischen Modelle. Diese Modelle zeigten, dass unter dem Einfluss von Laserlicht sehr überraschende Phänomene im Legierungsmedium auftreten. Der erste ultrakurze Laserpuls erhitzt und schmilzt einen Teil des Materials. Wenn die Legierung abgekühlt wird, durchläuft sie einen Zustand einer sogenannten "unterkühlten Flüssigkeit", d.h. bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Materials befindet es sich noch in einem flüssigen Zustand. Die Atome in dieser Flüssigkeit bewegen sich zufällig, und wenn sich das Material nach einigen Nanosekunden verfestigt, bleiben die Eisenatome in zufälligen Positionen und verleihen dem Material seine magnetischen Eigenschaften.

Der zweite, schwächere Laserlichtpuls bringt die Atome dazu, eine bestimmte Position in Form eines geordneten Kristallgitters einzunehmen. Gleichzeitig reicht die Energie des Laserlichts aus, damit die Atome Zeit haben, sich nicht nur zu ordnen, sondern sich auch wieder in Schichten aus Eisen- und Aluminiumatomen zu trennen.

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