Spielwiese Naturwissenschaften

[teffi]

http://www.wdr.de/tv/kopfball/sendungsbeitraege/2009/0322/schrumpelhaut.jsp

 

Zum Meerwasser: das hat mehr Salz als die Zellen, deshalb sollten die Zellen eher Flüssigkeit verlieren. Kann aber natürlich auch zum Schrumpeln führen.

[jpjg]

http://www.wdr.de/tv/kopfball/sendungsbeitraege/2009/0322/schrumpelhaut.jsp

 

Zum Meerwasser: das hat mehr Salz als die Zellen, deshalb sollten die Zellen eher Flüssigkeit verlieren. Kann aber natürlich auch zum Schrumpeln führen.

Interessant. Aber immerhin, die Idee mit dem Salz war schon mal ganz gut. Nur die Richtung war daneben :'(

[Emilian]

jpjg: Gehen wirs mal an:

 

Die elastische Energie, die ja im Bogen gespeichert ist, überträgt sich in den Pfeil - wird also in kinetische Energie umgewandelt. Die im Bogen gespeicherte Energie ist also begrenzt, diese kann von der kinetischen Energie des Pfeils nicht überschritten werden. So ist also die Anfangsgeschwindigkeit des Pfeils begrenzt.

 

Jetzt schaust Du Dir die obere und untere Grenze für die Pfeillänge an: Unendlicher Pfeil = unendliche Masse --> Null-Anfangsgeschwindigkeit, unabhängig der Energieübertragung von Pfeil auf Bogen.

 

Kann der Pfeil also zu kurz sein?:

 

Der unter Grenzwert der Länge des Pfeils ist ist also zwischen Bogensehne und Mittelpunkt des gespannten Bogens. Ist der Pfeil kürzer kann Vanitus nicht zielgerichtet schießen.. Hat er eben diese Länge kann Vanitus den Pfeil ausrichten, aber eben den Bogen nicht spannen. Wenn Vanitus den Bogen nicht spannt, ist die Energie vom Bogen auf den Pfeil = Null, ergo Pfeil hat keine Anfangsgeschwindigkeit.

 

Die Distanz, welche ein Pfeil aufgrund eigener Länge zurücklegt ist also positiver Natur und hat Nullstellen an beiden Extremen. Zwischem zu kurzem und zu langem Pfeil muss es ein Maximum geben, ergo: ein Pfeil optimaler Länge!

 

Wäre der Bogen also aus idealer Biegsamkeit gestaltet, könnte Vanitus ihn zusammenklappen, dann hätte Vanitus das Maximum an elastischer Energie gespeichert, dessen Weitergabe an den Pfeil überhaupt möglich wäre.

 

Also ist die optimale Pfeillänge die halbe Länge des Bogens, wenn er gestreckt ist, addiert mit der halben Saitenlänge.

 

 

 

 

PS: Bedingungen (wurden bisher aber auch durch die Antworten nicht berührt): Bogen hat einfache Krümmung/ + die Deutschen sind keine Mongolen - haben also den Kompositbogen nicht erfunden!!!!

[klausk]

Wenn man duscht, schwimmen geht etc. werden die Fingerkuppen ja bekanntlich "schrumplig". Warum eigentlich und wieso wird die Haut nur da schrumplig? (und nicht bspw. auf der Stirn, am Bauch, den Armen etc.)

Wenn du schwimmen gehst, vor allem wenn das Wasser kalt ist, dann schrumpelt noch was ganz Anderes als nur Fingerkuppen. :-

 

@Alle: Ich hab da noch 'ne Frage zu "was gefriert schneller, heisses oder kaltes Wasser".

 

Gilt dasselbe auch für andere Flüssigkeiten? Wasser hat so einige Besonderheiten.

[jpjg]

jpjg: Gehen wirs mal an:

 

Die elastische Energie, die ja im Bogen gespeichert ist, überträgt sich in den Pfeil - wird also in kinetische Energie umgewandelt. Die im Bogen gespeicherte Energie ist also begrenzt, diese kann von der kinetischen Energie des Pfeils nicht überschritten werden. So ist also die Anfangsgeschwindigkeit des Pfeils begrenzt. 

 

Jetzt schaust Du Dir die obere und untere Grenze für die Pfeillänge an: Unendlicher Pfeil = unendliche Masse --> Null-Anfangsgeschwindigkeit, unabhängig der Energieübertragung von Pfeil auf Bogen.

 

Kann der Pfeil also zu kurz sein?:

 

Der unter Grenzwert der Länge des Pfeils ist ist also zwischen Bogensehne und Mittelpunkt des gespannten Bogens. Ist der Pfeil kürzer kann Vanitus nicht zielgerichtet schießen.. Hat er eben diese Länge kann Vanitus den Pfeil ausrichten, aber eben den Bogen icht spannen. Wenn Vanitus den Bogen nicht spannt, ist die Energi vom Bogen auf den Pfeil = Null, ergo Pfeil hat keine Anfangsgeschwindigkeit.

 

Die Distanz, welche ein Pfeil aufgrund eigener Länge zurücklegt ist also positiver Natur und hat Nullstellen an beiden Extremen. Zwischem zu kurzewm und zu langem Pfeil muss es ein Maximum geben, ergo: ein Pfeil optimaler Länge!

 

Wäre der Bogen also aus idealer Biegsamkeit gestaltet, könnte Vanitus ihn zusammenklappen, dann hätte Vanitus die Maximum anelastischer Energie gespeichert, dessen Weitergabe an den Pfeil überhaupt möglich wäre.

 

Also ist die optimale Pfeillänge die halbe Länge des Bogens, wenn er gestreckt ist, addiert mit der halben Saitenlänge.

 

 

 

 

PS: Bedingungen (wurden bisher aber auch nicht berührt):Bogen hat einfache Krümmung/ + die Deutschen sind keine Mongolen - haben also den Kompositbogen nicht erfunden!!!!

Theoretisch alles schön und gut. In der Praxis darf das Pfeilende, das der Schütze zwischen den Fingern hält, nicht hinter seiner Nasenlinie liegen. Sonst kann er ja nicht zielen. Und das wolltest du doch haben

[Chemstudent]

@teffi & jpjg:

Ziemlich gut.

Die Hornhaut macht's. Aber nicht weil sie dicker ist, sondern weil hier de Salzkonzentration einfach größer ist, als bei der übrigen Haut. Daher quillt sie mehr auf.

[Emilian]

jpjg: Da Du die meisten Rätsel ziemlich cool gelöst hast, darf ich fragen was Du eigentlich jobmäßig so machst?

 

Gruß Emilian.

 

 

[vanity]

jpjg: Da Du die meisten Rätsel ziemlich cool gelöst hast, darf ich fragen was Du eigentlich jobmäßig so machst?

Er ist, meine ich mich zu entsinnen, ein ziemlich abgebrühter und erfolgreicher Intradax-Analyst (mit dern Regressionen steht er allerdings etwas auf Kriegsfuß). Womit mal wieder bewiesen wäre, dass eine breite naturwissenschaftliche Basis bei allen Arten von Finanzanalysen eine notwendige (aber keine hinreichende) Bedingung ist. Oder andersrum?

 

@klausk: Der Soundso-Effekt ist nicht auf die Anomalien des Wasser zurückzuführen und funktioniert (unter entsprechenden Rahmenbedingungen) auch bei anderen Flüssigkeiten. Da kannst es experimentell mit Benzin ausprobieren (am besten in einem geschlossenen Raum, damit das Untersuchungsergebnis nicht durch Störgrößen beeinflusst wird).

[Emilian]

Und weiter gehts:

 

Klaus Kaliforn ist NASA-Wissenschaftler und hat folgende Idee: Um die "g-Kräfte" - das heißt die Kräfte, die auf die hohen Beschleunigungnen beim Start von Raumfahrzeugen zurückgehen - zu minimieren möchte er seine beiden Astronauten Jörg Treppenhaus und Andre Teffiflon in Wassertanks stecken. Im Wasser schwimmend, wären die Astronauten praktisch gewichtslos und würden nicht unter den Auswirkungen der hohen Beschleunigung leiden. Wird das funktionieren?

 

PS: Natürlich können unsere beiden Weltraumhelden unter Wasser mittels geeigneter Apparatur atmen.

[teffi]

Das hilft nicht. Man stecke etwas fragiles in eine Flasche und schüttle heftig.

[Emilian]

Astronauten, die selbst mit im Raumschiff sitzen dürfen diesmal nicht mitraten!

[Stairway]

Mal eine einfache Frage (ist ja auch schon spät und bald Wochenende):

 

Wenn man duscht, schwimmen geht etc. werden die Fingerkuppen ja bekanntlich "schrumplig". Warum eigentlich und wieso wird die Haut nur da schrumplig? (und nicht bspw. auf der Stirn, am Bauch, den Armen etc.)

 

Osmose. Den Gegenläufigen Effekt siehst man ja leider oft bei hungernden afrikanischen Kindern die oft sehr dicke Bäuche haben. Dies liegt daran, da der Körper Wasser auslagert, um die Konzentration von Nährstoffen im Blut/restlichen Körper (relativ) hoch zu halten.

[vanity]

Klaus Kaliforn ist NASA-Wissenschaftler und hat folgende Idee: Um die "g-Kräfte" - das heißt die Kräfte, die auf die hohen Beschleunigungnen beim Start von Raumfahrzeugen zurückgehen - zu minimieren möchte er seine beiden Astronauten Jörg Treppenhaus und Andre Teffiflon in Wassertanks stecken. Im Wasser schwimmend, wären die Astronauten praktisch gewichtslos und würden nicht unter den Auswirkungen der hohen Beschleunigung leiden. Wird das funktionieren?

Ich fürchte, Klaus K. wurde nach diesem Vorschlag umgehend bei der NASA entlassen und zur Western Pacific strafversetzt, wo keine allzu großen Beschleunigungskräfte auftreten. Dort tüftelt er an seinem Vorschlag weiter.

 

Die Beschleunigungskräfte wirken natürlich unabhängig vom umgebenden Medium. Erschwerend kommt hinzu, dass auf die Astronauten jetzt noch zusätzlich die Kräfte des bei der Startphase ebenfalls beschleunigten Wassers einwirken. Ich stelle mir das relativ ungemütlich vor, an eine Seite des Tanks angepresst zu werden und zusätzlich noch tonnenschweres Wasser, welches auf mir lastet (immerhin gut über die Körperfläche verteilt).

[Emilian]

Excellente Begründung, vanity! Was machst du eigentlich beruflich, wenn ich das fragen darf?

 

Gruß Emilian.

[jpjg]

Eigentlich ist die Idee des Klaus Kaliforn gar nicht so schlecht. Erst durch die Anmerkung im PS wird sie unbrauchbar. Denn bei dem hohen Wasserdruck werden die Astronauten schlicht ersticken.

 

Was unser Klaus tun sollte wäre den Raumfahrern Flüssigkeitsatmung beizubringen und den Behälter mit geeigneter Flüssigkeit aufzufüllen. Keine Probleme mehr mit Atmen oder zu hohem Druck. Der Körper könnte ja den Innendruck beim Atmen jederzeit dem Außendruck angleichen.

 

Dass Flüssigkeitsatmung funktioniert konnte man in "The Abyss" sehr schön sehen :- Und laut Wikipedia sind auf diesem Gebiet immer wieder neue Erfolge zu verzeichnen.

 

@Emilian, beruflich bin ich von allen in diesem Thread bisher aufgetauchten Themen recht weit entfernt. Was aber nicht heißt, ich könnte die Physik ignorieren.

[klausk]

Klaus Kaliforn ist NASA-Wissenschaftler und hat folgende Idee

Der Kerl kommt mir irgendwie bekannt vor, aber ich bin sicher: Rocket Science ist nicht seine Stärke.

 

Selbst wenn die armen Versuchskaninchen mit Sauerstoff wohlversorgt sind, ihre Astronauten-Uniformen sind auf Arbeiten im Unterdruck ausgelegt. Wenn sie vor dem Start vielleicht noch an der Oberfläche des Wassers schwimmen, sollte sich das bald ändern. Denn wenn die Beschleunigung einsetzt, werden sie etwas tiefer ins Wasser gedrückt -- was die Uniform zusammenquetscht und damit ihr Volumen vermindert. Woraufhin sie vollends untergehen. Nur: wie sollen sie es schaffen, jetzt schnell in Taucheruniformen umzuklettern?

 

Nachsatz: Wer sagt eigentlich, dass die Beschleunigung den Wasserdruck erhöht? Den Druck des Wassers auf Boden und Seitenwände ja, aber da Wasser nicht (oder nur ganz geringfügig) komprimiert werden kann, bleibt sein Volumen gleich -- damit müsste auch der Druck, der auf alles im Wasser Schwimmende wirkt, gleich bleiben.

 

Die Beschleunigung bewirkt nur eins: dass sich alles, was nicht niet- und nagelfest ist, "unten" sammelt (also an dem Punkt entgegen der Beschleunigungsrichtung). Und zwar sortiert nach seiner Masse. Wasser ist dichter als Luft, bleibt also unten -- ich nehme an, die Rakete startet von der Erde. Bei Schwerelosigkeit würden sich Luft und Wasser fröhlich mischen. Erst wenn irgendeine Beschleunigung einsetzt, etwa durch Steuer- oder Bremsraketen, dann gibt es wieder ein "Unten" und alles Wasser sammelt sich da.

 

Menschen sind ein Gemisch aus dichtem und weniger dichtem Material. Setzt man sie starker Beschleunigung aus, dann sammelt sich das Blut "unten", also in den Füssen, das Herz fällt in die Hose, und das Hirn taucht irgendwo im Unterleib auf, wo es bei manchen Menschen eh zu Hause ist.

 

Experiment: Füll ein Glas zu etwa 3/4 mit Wasser. Nimm einen kleinen Luftballon, setz ihn aufs Wasser und häng Gewichte dran, bis er so gerade noch an der Oberfläche bleibt. Dann verschliess das Glas luftdicht etwa mit Zellophan. Nun brauchst du nur ganz leicht auf das Zellophan zu drücken -- und der Ballon sinkt tiefer ins Wasser. Mit wechselndem Fingerdruck kannst du ihn rauf und runter dirigieren. Warum? Weil der Druck von deinem Finger an die Luft über dem Wasser und an die Luft im Ballon weitergegeben wird und der Ballon daraufhin sein Volumen ändert und damit auch die Menge des verdrängten Wassers und damit den Auftrieb.

[jpjg]

Nachsatz: Wer sagt eigentlich, dass die Beschleunigung den Wasserdruck erhöht? Den Druck des Wassers auf Boden und Seitenwände ja, aber da Wasser nicht (oder nur ganz geringfügig) komprimiert werden kann, bleibt sein Volumen gleich -- damit müsste auch der Druck, der auf alles im Wasser Schwimmende wirkt, gleich bleiben.

Mir scheint, da bringst du was durcheinander Wenn es so wäre könnte man zum Stopfen des BP-Bohrlochs problemlos Taucher schicken Man müsste sie nur anweisen den Meeresboden nicht zu berühren. Leider nicht machbar, da der Wasserdruck alle 10m um ca. 1 bar steigt. Die Beschleunigung (hier die Erdbeschleunigung) ist dabei einer der der bestimmenden Faktoren. (Die Beschleunigung erwähne ich hier nur, damit wir unseren NASA-Tüftler und sein Problem nicht vergessen)

[klausk]

Mir scheint, da bringst du was durcheinander Wenn es so wäre könnte man zum Stopfen des BP-Bohrlochs problemlos Taucher schicken Man müsste sie nur anweisen den Meeresboden nicht zu berühren. Leider nicht machbar, da der Wasserdruck alle 10m um ca. 1 bar steigt. Die Beschleunigung (hier die Erdbeschleunigung) ist dabei einer der der bestimmenden Faktoren. (Die Beschleunigung erwähne ich hier nur, damit wir unseren NASA-Tüftler und sein Problem nicht vergessen)

Weiss ich wohl: Der Druck auf den BP-Taucher steigt, weil die Wassersäule über ihm immer grösser wird, je tiefer er sinkt. In Emilian's Experiment bleibt die Wassersäule aber konstant.

[klausk]

Ich schätze, das war ironisch gemeint oder so, aber was bedeutet das mit den "Meeresboden nicht berühren"?

[jpjg]

Weiss ich wohl: Der Druck auf den BP-Taucher steigt, weil die Wassersäule über ihm immer grösser wird, je tiefer er sinkt. In Emilian's Experiment bleibt die Wassersäule aber konstant.

Genau, die Höhe der Wassersäule ist es, was beim BP Taucher direkt den Wasserdruck bestimmt. Die anderen Faktoren - Wasserdichte und Erdbeschleunigung - verändern sich nur minimal, so dass deren Einfluss vernachlässigt werden kann.

 

Wie du sagst, bei unserem Astronauten sieht es etwas anders aus. Hier kann man zwar von einer konstanten Höhe der Wassersäule ausgehen, doch dafür verändert sich die Beschleunigung. Heutzutage liegt sie bei max. 3g. Das verkraften die Astronauten aber ohne Wasserbad. Was unser Tüftler erreichen möchte ist viel Höher (40g?), um Treibstoff zu sparen.

 

Mal ein Beispiel für den Druck auf den Astronauten. Angenommen, der Tank ist 1m tief. Der Astronaut liegt auf dessen Boden. Aller Turbinen sind noch aus, wir sind auf der Erde. Der Druck auf den Astronauten ist in diesem Moment 1.1 bar. 1 bar normaler, atmospherischer Druck bei 1g (Erdbeschleunigung), 0,1 bar Druck der 1m Wassersäule.

 

Jetzt zünden die Turbinen. Vereinfachend verzichten wir auch hier darauf, die Veränderung der Wasserdichte oder des Luftdrucks zu berücksichtigen. Damit hängt der Druck auf den Astronauten linear von der Beschleunigung ab. Sein Wert ist 1 + ( 0.1 * n ). n sagt wievielfaches der Erdbeschleunigung das Raumfahrzeug gerade erreicht.

 

Bei 2g hätten wir also einen Druck von 1.2 bar, also noch harmlos. Bei 10g wären wir schon bei 2bar, also fast dem Druck im Autoreifen. Bei 40g wären es dann schon 5 bar.

 

Ich schätze, das war ironisch gemeint oder so, aber was bedeutet das mit den "Meeresboden nicht berühren"?

Ja, so war es gemeint. Nur eine Anspielung auf die Bemerkung, dass der Druck sich nicht im Wasser, sondern nur an dessen Grenze zum Behälter, verändern würden. Das hast wahrscheinlich auch nicht ganz ernst gemeint

[Emilian]

Das mit dem Atmen hatte ich nur hinzugefügt, um irgendwelchen Spitzfindigkeiten aus dem Weg zu gehen. Gemeint war die reine Kräfteauseinandersetzung. Wir wissen nun, dass Klaus Kaliforn in einer anderen Abteilung arbeiten muss, wahrscheinlich ist er Führungskraft, denn unsere beiden Astronauten hätten mit seiner Idee erheblich mehr Probleme als vorher.

[klausk]

Ja, so war es gemeint. Nur eine Anspielung auf die Bemerkung, dass der Druck sich nicht im Wasser, sondern nur an dessen Grenze zum Behälter, verändern würden. Das hast wahrscheinlich auch nicht ganz ernst gemeint

Ääähhh. Doch, das war ernst gemeint. War wohl falsch, also wars eben nix. Sch******, wenn man doof ist. Aber danke für deine freundliche Schönfärberei.

[Emilian]

Weils Sonntag ist diesmal etwas einfacher:

 

Chem the Stud besitzt eine Kupfermünze mit einem Loch in der Mitte. Nach allem, was er über Wärmeausdehnung gehört hat, erklärt er seiner Freundin Beijina, dass sich das Metall in alle Richtungen ausdehnen werde, das heißt nach innen wie nach außen, sobald man die Münze erwärme: Folglich müsse das Loch bei steigender Temperatur kleiner werden. Beijina äußert Zweifel. Wer hat Recht?

[jpjg]

Ich habe durch thermische Erwärmung schon mal einen Ring verloren in einem der warmen Meere. Das ist bestimmt nicht passiert, weil sein Innenradius nach der Erwärmung kleiner geworden ist.

 

Also Chem the Stud soll auf Beijina hören und seine abstruse Theorie schnell vergessen.

[Emilian]

Sehr gut jpjg! Ich sehe schon physikalisch bist Du gut drauf. Also versuch ichs mal mit Geographie:

 

Don Galletto hat sich auf die höchste Erhebung der Erde, vom Erdmittelpunkt aus gemessen, tragen lassen. In welcher Währung bezahlt er seine ortsansässigen und nur an der Landeswährung interessierten Träger und wie sagt er "Danke"?