MÜNCHEN (Deutsches Museum) und OBERPFAFFENHOFEN (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) MIT KLASSE 6A UND WAHLPFLICHTFACH PHYSIK, Mai 2015 Bahnreise nach München Im Deutschen Museum: U-Boot für extreme Tiefen Deutsches Museum: Walfang in früherer Zeit, mit winzigen Ruderbooten und Harpunen Basma ist vollständig fasziniert vom Modell eines Passagierschiffs Der erste funktionsfähige Dieselmotor (aus dem Jahr 1893). Diese Motoren schufen die Grundlage für die Deutsche Automobilindustrie. Beim Dieselmotor wird die angesaugte Luft so sehr verdichtet, dass sie sich erhitzt und sich dadurch das Treibstoffgemisch von selbst entzündet Wir lernten aber auch einiges über die Physik der Zukunft: Hier eine neue Art von Lichtquelle, die wahrscheinlich sogar noch besser ist, als die neuen LEDs, nämlich die sogenannten OLEDs : Diese bestehen aus dünnen Schichten von organischen Substanzen, die leuchten, sobald Strom angelegt wird.
U-Bahn und deren Stromversorgung: Dort, wo der Führer die Hand hält, verläuft die Stromversorgung und es besteht Lebensgefahr. Dafür benötigen die neuen U-Bahnen keine Oberleitung mehr. Die Blasenkammer weist die natürliche radioaktive Strahlung nach und zeigt, dass wir einem ständigen Bombardement von radioaktiver Strahlung ausgesetzt sind. Foucault sches Pendel. Das Pendel hängt an einer 60m langen Schnur, und schwingt daher nur sehr langsam Da sich die Schwingungsrichtung des Pendels nicht ändert, aber die Erde darunter im Laufe des Tages dreht, kann man die Erddrehung nachweisen. Eine Sammlung von faszinierenden Hologrammen findet sich ebenso im Deutschen Museum, wie ein altes Maschinengewehr (siehe Bild rechts) Und woher kommt der Ausdruck 08-15? 08-15 war die Bezeichnung für das gewöhnliche Deutsche Maschinengewehr aus dem Jahr 1915
Wir lernten auch über die Entwicklung der Pharmazie: Hier eine alte Reiseapotheke und hier sieht man die Konstruktion neuer Medikamente mit Hilfe eines Computers Der Mensch mit seinem Schweiß, in Kombination mit zwei unterschiedlichen Metallen, funktioniert wie eine (ganz schwache) Batterie. Es entsteht Spannung Blitz-Entstehung bei der Hochspannungsvorführung. Der Mann im Faraday schen Käfig, kann gefahrlos in seinem Käfig sitzen. Rechts neben den Blitzen sieht man (etwas dunkel) den Faraday sche Käfig Wie sieht es im Inneren des Flugzeugs aus? Oben sieht man die Sitzplätze (siehe Pfeile), unten befindet sich der Frachtraum. Sebastian (er möchte Pilot werden) schaut begeistert gemeinsam mit Georg und Menas in das Cockpit eines alten Junkers-Flugzeugs
Hier das Junkers-Flugzeug von außen Die Ju-53 war in den 1930-er-Jahren mit 400 gebauten Flugzeugen ein großer Erfolg Durch die neuartige Tragflächenkonstruktion, sowie durch die Verwendung von Metall statt Holz oder Stoff, werden Verstrebungen und Verspannungen überflüssig Eine alte Messerschmid und das Flugzeug der Gebrüder Wright Der Gleitflieger von Otto Lilienthal aus dem Jahr 1894. (Otto Lilienthal ist schließlich bei einem seiner Flugversuche verstorben) Das Wetter hat es nicht gut mit uns gemeint. Hier sieht man die Isaar, die eindeutig extremes Hochwasser führt.
Das Modell zeigt, unter welchen Bedingungen die Menschen früher im Bergwerk arbeiten mussten. Und hier sind unsere Schüler jetzt selbst im (nachgebauten) Schacht des Bergwerks Vor dem deutschen U-Boot aus dem 1. Weltkrieg. Das Boot musste auf Grund der Friedensbestimmungen nach dem Krieg manöveruntüchtig gemacht werden, was durch das seitliche Aufschneiden erreicht wurde und uns heute einen beeindruckenden Blick in das Innenleben erlaubt. Die Mannschaftskabine des U-Bootes. Direkt unter den Pritschen sind die großen Akkumulatoren situiert, was sicher die Gesundheit der Matrosen stark negativ beeinflusste. Beim Triebwerk eines Flugzeugs Ein Abschiedsfoto vor dem Deutschen Museum
Beim Flugsimulator im DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) in Oberpfaffenhofen. Wem gelingt es, das Flugzeug sicher zu landen, ohne nach mehreren Loopings abzustürzen? Emilie s Flugzeug schwebt gerade ein bisschen schief über der Erde. Ob die Landung gelingen wird? Basmas Flugzeug jedenfalls landet zwar etwas ungemütlich, aber doch auf dem Rollfeld. Gespannte Aufmerksamkeit bei der Versuchs- Station Umweltmessung Wenn man die Dicke der Ozonschicht auf der Erde messen möchte, dann kann man lediglich messen, wie viel vom Sonnenlicht auf die Erde gelangt. Die Messung der Ozonschicht von der Erde aus ist aber ungenau, denn man kennt nie genau die Dicke der Wolkenschicht. Mit einem Satelliten sind viel genauere Messungen möglich, denn man misst oberhalb von der Wolkenschicht.
Eines der Forschungsgebäude auf dem Areal des DLR = Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt Hier versucht Bianca, die Dicke der Ozonschicht zu bestimmen. Was ist schöner? Das Original, oder das Bild, das mit der Wärmekamera entsteht? Auf dem Bild sind weiße Stellen am wärmsten und blaue Stellen am kühlsten. Die Fische im Teich lassen sich mit der Wärmekamera jedoch nicht finden, denn Wasser lässt keine Infrarotstrahlung durch. Aber den Vogel im Baum kann man mit der Wärmebildkamera entdecken. Bei der Versuchsstation Infrarot, kann Raffi den für die Augen nicht sichtbaren Bereich der Infrarotstrahlung mit Hilfe der Infrarot-Kamera erkennen. Die Infrafot-Kamera macht also Strahlung sichtbar, die wir mit freiem Auge nicht sehen können Mit Hilfe eines Prismas haben wir einen Regenbogen erzeugt. Mit bloßem Auge können wir den Bereich des infraroten Lichts (oberhalb vom Tixo) nicht erkennen, mit der Infrarot-Kamera aber kann man erkennen, dass auch dort noch Strahlung existiert.
Wir messen zunächst einmal und stellen fest: Wird sich der Kochtopf beim Erwärmen, an der Außenseite gleichermaßen erwärmen dort, wo die Oberfläche des Kochtopfs silbern ist und dort, wo die Oberfläche schwarz ist? Die schwarze Fläche wärmt sich (auch außen) auf, die silberne fast nicht. Woran kann das liegen? Die Lösung: Silber reflektiert 90% von außen und absorbiert daher (nur) 10%. Von wo? Von der innen befindlichen Wärme. Darum absorbiert die silberne Fläche fast gar keine Wärme von innen. Schwarz hingegen reflektiert nur 10% von außen und absorbiert daher 90%. Von wo? Von innen! Somit absorbiert Schwarz fast die gesamte Wärme aus dem Inneren des Topfes. Mit einer simplen Rechnung berechnen wir inzwischen schnell einmal die Temperatur der Sonne. Zunächst erkennen wir aus der Abbildung, dass das Maximum der Sonnenstrahlung eine Wellenlänge von ca. 500 nm hat. Mit Hilfe dieser Wellenlänge λ max können wir (durch Anwendung des oben geschriebenen Wienschen Verschiebungsgesetzes ) die Temperatur der Sonne berechnen. Oben die Rechnung von Raffi. An den Enden eines Drahtes wird Spannung angesetzt. Sobald der Draht heiß genug ist, beginnt er (für uns sichtbar) zu glühen. Aber schon bevor wir das Glühen sehen können, kann man die Wärme mittels Infrarotkamera erkennen. Mit der Wärmekamera (Infrarotkamera) messen wir auch die Heizungsrohre. Wo ist der Zufluss, wo ist der Abfluss? Die Antwort ist schnell gefunden: Dort wo es weiß ist, ist es heißer, also ist das rechte Rohr das Zuflussrohr.
Ein Plastiksack. Jeder weiß, dass man durch den Plastiksack nicht durchschauen kann! Oder doch? Mit der Wärmekamera aber sehen wir durchaus ein bisschen durch und erkennen, dass der Vortragende im Plastiksack einen kleinen Dinosaurier versteckt hat (ungefähr dort, wo in der Mitte das Kreuz ist) Das Flugfeld auf dem Areal des DLR mit einem der Forschungs-Flugzeuge. Diese werden beispielsweise nach Vulkanausbrüchen verwendet, um die Menge der Asche in der Atmosphäre zu messen, oder um die Dicke der Ozonschicht zu ermitteln. Tunnelbau: Das Modell ist zwar verkleinert, aber die Messgeräte sind echt. Wir durften versuchen, ein Tunnelloch zu bohren. Ob die Justierung der Messgeräte wohl genau genug gelingt, so dass der Wagen mit dem Bohrer an der richtigen Stellung für die Bohrung landet? Hinten der (fiktive) Fels, in den der Tunnel gebohrt werden soll. Im Vordergrund das Messgerät, mit dem mittels Laser die Position für den Bohrer bestimmt wird. Lukas, mit voller Konzentration beim Einstellen des Laserstrahls für den Tunnelbau.
Gespannte Aufmerksamkeit beim Tunnelbau. Wird es klappen? Haben wir genau genug gemessen? Wie groß ist die Strecke, die noch zum Korrigieren der Position des Bohrers zur Verfügung steht? Der Laserstrahl (von hinten kommend) muss bei der Scheibe am hinteren Ende des Tunnelbohrers ebenso genau in der Mitte positioniert werden, wie beim weißen Blatt am vorderen Ende. Hier entstehen inzwischen mit Hilfe eines Simulationsprogramms neue Eisenbahnwaggons. Ob es gelingt, Waggons und Gleiskörper richtig zu konstruieren? Oh weh! Dieser (mit dem Simulationsprogramm Simpac konstruierte) Waggon, ist gerade dabei zu entgleisen. Das bedeutet, dass die Schienen in der Kurve ein bisschen überhöht werden müssen. Es ist nicht einfach, die Achsen richtig zu konstruieren und die Gleise so zu legen, dass der Zug bei höheren Geschwindigkeiten nicht entgleist. Zum Schluss durften wir noch die Kommandozentrale für die internationale Raumstation ISS besichtigen. Hier ein Modell der ISS. Die ISS, ein fliegendes Labor im Weltall, wurde von USA, Russland, Japan, Kanada und Europa gebaut.
Dieses eine Modul (siehe Pfeil) wurde von der ESA (European Space Agency) gebaut. Die ISS umkreist in 94 Minuten, in einer Höhe von 400km, mit einer Geschwindigkeit von 28000 km/h die Erde. Die Teile von westlichen Staaten (im Bild rechts) und jene von den Staaten im Osten (im Bild links), haben nicht zusammen gepasst. Darum ist in der Mitte ein Verbindungsteil, das die unterschiedlichen Teile zusammen fügt. Hier noch einmal ein Blick auf das Modell der Raumfähre ISS. Durch eine Glasscheibe dürfen wir in die Kommandozentrale, von der aus die Experimente im Columbus-Modul der ISS überwacht werden, hinunterschauen. Auf einem großen Bildschirm sieht man den Astronauten beim Durchführen seiner Versuche. Es fällt uns auf, dass er sich sehr vorsichtig und konzentriert bewegt. Und auf einem kleinen Bildschirm sieht man die jeweils aktuelle Position der ISS
Auf einer Anzeige wird jede Tätigkeit der Astronauten genau überwacht Dieser Bildschirm zeigt die genauen Daten der Raumfähre ISS: Man sieht: Die Raumfähre hat eine Geschwindigkeit von 7,67 km/s (pro Sekunde!) und fliegt gerade in einer Höhe von 403km über der Erde. Um ein Gefühl für die Größe des Columbus-Moduls der Raufähre ISS zu bekommen, dürfen wir in ein Modell einsteigen, das in Originalgröße nachgebaut wurde. Der Raumfahrer, dessen Modell hier steht, wird gerade von Anabel freundlich begrüßt. Diese Abbildung zeigt, wie das Labor im Inneren des Columbus-Moduls für die Astronauten aussieht. Überall am Rand befinden sich verschiedenste Labor- Einheiten. Nach dem Besuch des DLR besichtigten wir das Stadtzentrum von München. Hier das Rathaus, im Regen. Dafür steht gerade das dänische Königspaar am Fenster. Das war das letzte Foto, bevor es so arg regnete, dass man nicht mehr fotografieren konnte. Trotzdem war es ein wunderbarer Besuch in der Stadt München!