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Spektrum der WissenschaftSpezial Physik - Mathematik - Technik 4/2013

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Digitalpaket: Spezialreihe Physik-Mathematik-Technik Jahrgang 2013

Spektrum der WissenschaftSpezial Physik - Mathematik - Technik 4/2013

Spektrum der WissenschaftSpezial Physik - Mathematik - Technik 4/2013

Inhalte dieser Ausgabe

Logarithmische Skalen I

06Geometrische Folgen und Pseudo-Einheiten

Die geometrische Folge und die von ihr abstammenden stetigen Funktionen log und exp erlauben die bequeme Beherrschung aller Größenordnungen, führen aber auch zu Pseudo-Einheiten, die teilweise den Laien mehr verwirren, als dem Experten zu nützen.

Logarithmische Skalen II

10Alle Tiere der Welt und die Staatsverschuldung in Dezibel

Logarithmische Skalen dienen der Übersicht über viele Größenordnungen – und wenn man nicht aufpasst, stellen sie die Dinge harmloser dar, als sie sind.

Merkwürdiges und Scherzhaftes

14Spiele mit Dimensionen

Aus den beiden Bedeutungen des Wortes "Dimension" – Anzahl der unabhängig voneinander wählbaren Koordinaten für einen Punkt einerseits, Bereich von Größenordnungen andererseits – und deren Zusammenhang ergibt sich Überraschendes über Milliarden von Erbsen und Menschen, einen Ölfleck und die Energieproduktion der Sonne.

Skalierungsfehler

18Zu Gast bei Liliputanern

Ein Floh ist bewundernswert – aber nicht für seine Sprunghöhe. Und Gulliver war nicht entfernt so verfressen, wie die Liliputaner glaubten.

Sonnensystem I

21Worum dreht es sich eigentlich?

Ob ein Planet um die Sonne oder die Sonne um den Planeten läuft, ist Ansichtssache, solange man Kräfte aus dem Spiel lässt. Unter dieser Voraussetzung kann man mit Nikolaus Kopernikus die Sonne als ruhend ansehen – oder ebenso gut mit Tycho Brahe die Erde.

Sonnensystem II

24Romantische Nächte im Erdenschein

Venus hat mit ihrem Umlauf und ihrer Rotation so spezielle Resonanzverhältnisse zum Erdumlauf, dass ein erdsüchtiger Venusbewohner immer wieder ein eindrucksvolles Himmelsschauspiel genießen könnte. Auf dem Merkur dagegen gibt es das Schauspiel des Sonnenuntergangs zweimal hintereinander zu bewundern.

Rotierende Bezugssysteme

30Coriolis - Schein oder Nichtschein?

West- oder Ostabweichung, Rosenlinien am Südpol? Kleine Effekte der Erddrehung kann man relativ einfach verstehen und berechnen.

Gezeiten

34Himmelsmechanik mit Reibung

In ferner Zukunft werden Erde und Mond eine gebundene Rotation vollführen.

Bewegung der Erde

38Kalendergeschichten

Irgendwo in einer Spiralgalaxie treibt ein mittelgroßer Stern mit allerlei Planeten. Auf dem dritten wohnen Lebewesen, deren Leben zeitlich in Abhängigkeit von dessen Eigenrotation und Umlaufzeit strukturiert ist. Eine Spezies auf diesem Planeten hat dafür sogar verschiedene Abzählsysteme entwickelt, von denen hier die Rede sein soll.

Elektrische und mechanische Netze

42Fachwerkbrücken und andere Nullsummenspiele

Kirchhoffs Knotenregel für den Transport elektrischer Ladungen gilt auch für Impulsvektoren. Man nennt sie dann meistens Kräftedreieck.

Mechanik rotierender Körper

46Falltür, Jo-Jo und Billard

Kann etwas schneller fallen als im freien Fall, wenn nichts als die Gravitation wirkt? Die Antwort ist "Ja" – und die Umwandlung von Translations- und Rotationsenergie bietet noch andere Überraschungen.

Klassische Mechanik

50Die Unruh, das Pendel und der Schmetterlingseffekt

Das biedere Pendel gibt nicht nur der Wanduhr – und in der Spiralfedervariante der mechanischen Armbanduhr – ihren genauen Gang. Wenn es einen Überschlag machen darf, kann es sogar Chaos produzieren.

Raumfüllungen

53Wundergarten der Polyeder

Es gibt erstaunlich viele Möglichkeiten, den Raum lückenlos mit geometrischen Körpern zu füllen. Dabei erweist sich ein seltsam geformtes Polyeder namens Bilunabirotunda als charmanter Lückenbüßer.

Stereosehen

64Mit allen beiden sehen Sie besser!

Mit zwei Augen (keineswegs mit dem zweiten allein!) sehen Sie geeignete flache Bilder echt dreidimensional, oder Sie sehen schlagartig die Unterschiede zwischen Original und Fälschung. Hauptsache: Sie schielen dabei.

Strahlenoptik

68Bezaubernde Bildnisse

Kann man ohne Spiegel fünf Seiten eines undurchsichtigen Würfels gleichzeitig sehen? Allgemeiner: Welche Arten von Bildern kann man fotografieren, sehen oder auf einer Mattscheibe auffangen?

Quantenmechanik

Kennen Sie schon …

Highlights 1/2017

Spektrum der Wissenschaft – Highlights 1/2017: Reise durch das Quantenuniversum

Zurück vor den Urknall: War er nur ein Quantenübergang? • Quantengravitation: Die Raumzeit ist möglicherweise fraktal • Fatale Verschränkung: Wie sie Einsteins Theorie herausfordert • Schwarze Löcher: Schwarze Sterne an Stelle Schwarzer Löcher?

Highlights 1/2016

Spektrum der Wissenschaft – Highlights 1/2016: Naturgesetze in der Kaffeetasse

Cappuccino-Effekt: Hörenswerte Klänge aus dem Milchschaum • Heiz-Paradoxon: Rätselhafte Temperaturzunahme • Bermuda-Dreieck: Lassen gigantische Gasblasen Schiffe sinken?

März 2015

Sterne und Weltraum – März 2015

New Horizons Beobachtungen von Pluto • BICEP2: Nur Staub, keine Gravitationswellen • ALMA: Planeten bei HL Tauri? • Rosetta – In den Schluchten des Kometen • Friedmann – Begründer der modernen Kosmologie • Fast totale Sonnenfinsternis • Mission Voyager 3