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Experimentalphysik, opulent dargestellt

Hochglanzseiten mit viel Text und wenig Formeln, unterbrochen von zahlreichen bunten Bildern, machen auf den ersten Blick klar: Dies ist zwar ein Lehrbuch der Experimentalphysik, aber es will anhand von Alltagsphänomenen das Interesse und Verständnis des Lesers für die Problematik wecken. Während viele vergleichbare Lehrbücher sich auf berühmte Beispiele wie die Wurfparabel, die schiefe Ebene oder den Satelliten beschränken, bringt das Werk des Braunschweiger Physikprofessors Rainer Müller neue und ungewöhnliche Fragestellungen oder Anwendungsgebiete für mechanische Probleme: Welche Maximaldistanz kann ein Mensch beim Weitsprung erreichen? Was passiert im menschlichen Körper beim Bungee-Sprung? Kann man in einer rotierenden Raumstation so wie auf der Erde spazieren gehen? Warum fällt ein Fahrrad nicht um? In der Auswahl der Beispiele erkennt man das Bemühen des Autors, insbesondere junge Leser für Mechanik zu begeistern.

Anhand obiger und weiterer Alltagsphänomene leitet Müller Formeln zur Energie- und Impulserhaltung, zur Himmelsmechanik oder zu Stoß- und Drehbewegungen nahezu spielerisch aus Beobachtungen her. Ist eine Formel gefunden, so wird sie eingerahmt und in Rechenbeispielen vorgeführt. Aufgelockert wird der Text durch die oben erwähnten Schaubilder und Hochglanzfotos, auf denen beispielsweise die Saturn-V-Rakete oder auch einmal ein Hochleistungssportler zu sehen sind.

Müllers Begeisterung für schwungvolle Bewegungen zeigt sich besonders im letzten Kapitel "Geführte Bewegungen und Zwangskräfte", das im Wesentlichen den Achterbahnen gewidmet ist. Da schwärmt er davon, wie reizvoll es ist, auf einem parabelförmigen Streckenabschnitt für mehrere Sekunden die Schwerelosigkeit zu genießen oder kopfunter durch einen Looping zu rauschen – vorausgesetzt, die Einfahrt in denselben hat einem nicht schon die Knochen gebrochen. Das war eine durchaus ernst zu nehmende Gefahr bei den frühen Achterbahnen mit kreisförmigen Loopings. Die Lösung des Problems heißt Klothoide: Die Krümmung dieser Kurve – und damit die Kraft, die den Achterbahnfahrer in den Sitz drückt – steigt linear von null bis zu einem Maximalwert im Scheitel des Loopings an. Erst diese Kurve, deren Berechnung schon eine ganze Menge Analysis erfordert, macht dieses Fahrvergnügen überhaupt publikumstauglich.

Das Buch bietet die Mathematik so schonend dar, dass Schüler der Mittel- oder Oberstufe eines Gymnasiums es durchaus konsumieren können. Aber wie geht es einem allgemein an Mechanik interessierten Erwachsenen damit? An dieser Stelle bin ich durch meine Schulerfahrung belastet, und zwar keineswegs durch einen dort erworbenen Hass auf Physik – ganz im Gegenteil. Aber dass die Erwachsenen uns so penetrant vermitteln wollten, das sei doch alles gar nicht so schlimm und durch Alltagsbeispiele wunderbar zu motivieren, und dabei viel zu viele Worte machten, ist mir gewaltig auf die Nerven gegangen. Auch Müller macht viele Worte, und man merkt ihm die gute Absicht an.

Im Studium habe ich als einziges derart elaboriertes Buch über Experimentalphysik Paul Tiplers "Physik" akzeptiert. Das ist zwar noch dicker, bringt aber, kürzer gefasst, auch im Teilgebiet Mechanik wesentlich mehr, vor allem die Fluid- und Hydrodynamik, die in Müllers "Klassischer Mechanik" gänzlich ausgespart wird.

Für weniger ungeduldige Leser aber, die Lust und Zeit für Mechanik im Alltag haben, ist dieses Buch eine reichhaltige und unterhaltsame Fundgrube.

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  • Quellen
Spektrum der Wissenschaft 7/2010

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