Phil's Physics. Philip Häusser

      MISSION PHYSIK

      Was ist eigentlich so toll an Physik? Ist das nicht einfach nur eine riesige Sammlung von Formeln, die irgendwelche graubärtigen Leute in Kellern an Tafeln schreiben und solange darüber diskutieren, bis sie entweder wahnsinnig oder Nobelpreisträger werden (oder beides)?

      Für mich ist das Besondere an Physik, dass ihre Gesetze viele verschiedene Phänomene mit nur wenigen, grundlegenden Prinzipien erklären. So was wie Drehimpulserhaltung zum Beispiel. Das ist der Grund, warum sich eine Eiskunstläuferin schneller dreht, wenn sie bei einer Pirouette die Arme anzieht. Ein magisches Wort – Drehimpulserhaltung – enthält eine ganze Story. Man kann in scheinbar belanglosen Alltagssituationen die faszinierende Welt der Physik entdecken, wenn man darauf achtet. Wie viel Physik in den Dingen steckt, die wir mehr oder weniger jeden Tag benutzen, das soll dieses Buch zeigen.

      Jedes Kapitel enthält ein Experiment, für das ihr meist nur wenige Alltagsgegenstände braucht. Es geht immer darum, irgendwas einigermaßen Nützliches zu bauen. Ihr werdet in diesem Buch keine langweiligen theoretischen Elektro-Schaltungen finden, sondern Bauanleitungen für ein Nachtsichtgerät, einen Beamer oder ein Handy-Mikroskop. Zu jedem Experiment gibt es eine ausführliche Erklärung – allerdings ohne Formeln oder komplizierte Diagramme, versprochen!

      Ihr müsst die Experimente nicht durchführen, um zu verstehen, welche physikalischen Phänomene jeweils dahinter stecken. Umgekehrt müsst ihr aber auch nicht zwingend alle physikalisch wichtigen Begriffe verstanden haben, um das Experiment nachzubauen. So könnt ihr das Buch nutzen, wie es euch gefällt – als Ausgangspunkt für ein spannendes Forschungs-Wochenende oder als unterhaltsame Lektüre auf dem Klo.

      Auf der ersten Seite jedes Kapitels findet ihr Information dazu, wie schwierig das Experiment ist (von easy bis anspruchsvoll), wie viel Zeit ihr für das Nachbauen des Experiments einplanen müsst und welchen physikalischen Themen das Experiment zuzuordnen ist. Fachbegriffe sind bei der Erstnennung fett gedruckt. Diese Begriffe, könnt ihr am Ende des Buches unter »Phil’s Lexikon« nachschlagen.

      Außerdem gibt es zu diesem Buch einen YouTube-Kanal, den ihr auf www.phils-physics.de findet. Am Anfang von jedem Kapitel findet ihr einen QR-Code sowie einen Link, der euch zur passenden Seite führt. Dort findet ihr weitere Tipps und Materialien zum Download,sowie Videos zu den Experimenten, die einen Play-Button () auf der jeweils ersten Seite enthalten. Hier könnt ihr euch anschauen, wie es aussieht, wenn ich beispielsweise ein Handy-Ladegerät aus einem Akkuschrauber baue und was dabei alles schief gehen kann. Viel wichtiger: Ihr könnt mir dort auch eure Kommentare zu den Experimenten hinterlassen! Was hat geklappt? Was nicht? Worüber wollt ihr noch mehr wissen? Ich freue mich, von euch zu hören!

      Ach ja, noch was: Mein Anwalt hat gesagt, ich muss euch darauf hinweisen, dass ihr die Experimente auf eigenes Risiko macht. Wenn ihr also beim Bau eines Hovercrafts über die Teichplane stolpert, dabei den Laubbläser in Gang setzt, der wiederum abhebt, durch das Fenster knallt und draußen für einen Verkehrsunfall sorgt, dann ist das höchst bedauerlich, aber nicht meine Schuld. Das gilt natürlich auch für alle anderen Dinge, die passieren könnten, wenn man nicht mit gesundem Menschenverstand handelt.

      Und wie bekommt man den gesunden Menschenverstand, wenn man ihn nicht hat? Durch Ausprobieren! Profis nennen das »Experiment«. Wenn also etwas nicht funktioniert, gebt nicht auf – findet heraus, woran es liegt. Fragt Freunde oder andere Follower von Phil’s Physics auf YouTube. Bei einem Experiment, das erst schief geht und dann durch systematisches Verbessern klappt, lernt ihr am meisten. Aber auch, wenn ihr die Experimente nur im Geiste durchgeht, werden euch vielleicht auch schon die wesentlichen Zusammenhänge klar. Für alle Fälle gibt’s am Ende dieses Buches noch »Phil’s Physics Lexikon«. Zu jedem fett gedruckten Wort findet ihr dort eine Erklärung.

      Jetzt aber genug der Vorrede – danke, dass ihr an Bord seid bei der Mission Physik, viel Spaß und lasst von euch hören!

      Euer Philip

      Ein typisches Problem unserer Zeit: Handyakku leer! Wie oft ist es mir schon so gegangen, dass ich abends auf dem Weg nach Hause noch schnell eine E-Mail beantworten wollte – und dann, kurz bevor man auf »senden« drückt, geht der Saft aus. Okay, das ist ein Luxusproblem, ich gebe es ja zu. Aber stellt euch vor, ihr seid auf einer Expedition in der Wildnis und es gibt wirklich keine Steckdose! Für solche Fälle braucht man ein spezielles Ladegerät, das ohne Steckdose oder Akku funktioniert. Wir bauen es aus einem Akkuschrauber (natürlich ohne dessen Akku).

      Wir wandeln bei diesem Experiment Bewegungsenergie (durch Drehen am Motor des Akkuschraubers) in elektrische Energie um – ein bisschen wie bei einem Fahrraddynamo. Theoretisch kann man das mit jedem Akkuschrauber oder Handy machen. Da ich aber natürlich nicht genau weiß, welche Geräte ihr habt, würde ich empfehlen, nicht gerade das nagelneue 800-€-Smart- phone mit dieser Methode aufzuladen, sondern es lieber erst mal mit einem alten Handy zu versuchen.

      SO WIRD’S GEMACHT

      Manche Akkuschrauber haben eine Sperre, die dafür sorgt, dass sich der Motor nicht drehen lässt, wenn der Akku nicht eingesetzt ist. Achtet bei der Beschaffung des Schraubers darauf, dass das möglich ist.

      Schnappt euch das Ladekabel und schneidet mit der Schere das Ende ab, das nicht ans Handy gestöpselt wird. Benutzt die Klingen der Schere, um den Gummi-Mantel des Kabels ein Stück abzuziehen, damit ihr an die Drähte im Inneren heran kommt. Dort sollten mehrere kleinere Kabel (auch Adern genannt) zum Vorschein kommen. Wir brauchen das schwarze und das rote. Die anderen Adern könnt ihr abschneiden. Entfernt von der roten und der schwarzen Ader auch ein Stück Mantel. Dann liegen kleine Kupferdrähte frei und ihr zwirbelt diese frei liegenden Enden aus jedem Kabel zusammen.

      Jetzt kommt der Akkuschrauber dran. Entfernt den Akku. An der Verbindungsstelle seht ihr zwei Kontakte, über die normalerweise der Strom vom Akku in den Elektromotor gelangt. Diese Kontakte brauchen wir später noch. Schaut euch jetzt schon mal an, welcher der beiden Kontakte der Plus-Pol und welcher der Minus-Pol ist, also wo die Symbole »+« und »-« auftauchen.

      Damit der elektrische Kreis geschlossen und der Motor mit den Kontakten verbunden bleibt, wickeln wir Paketschnur um den Auslöser des Akkuschraubers, sodass dieser dauerhaft gedrückt wird. Benutzt die Schnur großzügig, damit später nichts verrutscht.

      Als nächstes befestigen wir den Akkuschrauber auf dem Holzklotz. Wenn ihr später daran kurbelt, ist es wichtig, dass ihr unser Konstrukt fest im Griff habt. Legt also den Schrauber auf das Holzstück und wickelt ihn mit so viel Paketschnur fest, bis er nicht mehr wackelt.

      Natürlich brauchen wir noch eine Kurbel, um unseren überdimensionierten Dynamo in Bewegung zu versetzen. Hier kommt der Rührbesen ins Spiel. Montiert ihn wie einen normalen Schraub-Aufsatz in das Futter der Bohrmaschine. Wenn ihr jetzt den Rührbesen dreht, sollte nichts wackeln. Stellt den Akkuschrauber auf den höchsten Gang bzw. »Schlagbohren«, dann ist das Drehmoment maximal. Legt dann den Rückwärtsgang ein. Schiebt jetzt den Holzlöffel durch die Windungen des Rührbesens und befestigt ihn gut mit Tesafilm (nicht sparen).

      Aus der Alufolie bauen wir uns jetzt eine elektrische Verbindung. Schneidet