{"id":7851,"date":"2016-07-25T09:00:46","date_gmt":"2016-07-25T07:00:46","guid":{"rendered":"https:\/\/magazin.sofatutor.com\/lehrer\/?p=7851"},"modified":"2018-06-19T16:13:51","modified_gmt":"2018-06-19T14:13:51","slug":"paradoxa-in-der-physik-teil-1","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/magazin.sofatutor.com\/lehrer\/paradoxa-in-der-physik-teil-1\/","title":{"rendered":"Paradoxa in der Physik \u2013 Teil 1"},"content":{"rendered":"<p class=\"intro\">Das Spiegelparadoxon, der freie Fall und das hydrodynamische Paradoxon sind bekannte Beispiele des Physikunterrichts. Unsere Experten von <a href=\"https:\/\/www.sofatutor.com\/\" target=\"_blank\">sofatutor.com<\/a> haben sie f\u00fcr den Unterrichtseinsatz aufbereitet.\n<\/p>\n<h2>Spiegelparadoxon<\/h2>\n<ul>\n<li><span>Klassenstufe: 3-8<\/li>\n<p><\/span>\n<\/ul>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"alignright size-medium\" alt=\"Spiegelparadoxon\" src=\"\/wp-content\/uploads\/sites\/3\/2016\/07\/Spiegelparadoxon.jpg\" width=\"100%\" height=\"auto\" \/><\/p>\n<p><br class=\"clear\" \/><br \/>\nWenn du morgens vor dem Badezimmerspiegel stehst, h\u00e4lt dein Spiegelbild den F\u00f6hn in einer anderen Hand als du. Daher muss der Spiegel doch die rechte und linke Seite vertauschen, oder?<br \/>\n<br class=\"clear\" \/> <\/p>\n<h2>Der freie Fall<\/h2>\n<ul>\n<li><span>Klassenstufe: 7-8<\/li>\n<p><\/span>\n<\/ul>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"alignright size-medium\" alt=\"Der freie Fall\" src=\"\/wp-content\/uploads\/sites\/3\/2016\/07\/Der-freie-Fall-Paradoxon.jpg\" width=\"100%\" height=\"auto\" \/><\/p>\n<p><br class=\"clear\" \/><br \/>\nEine Bowlingkugel und eine Feder fallen in einer R\u00f6hre unterschiedlich schnell zu Boden. Entzieht man der R\u00f6hre die Luft und erzeugt ein Vakuum in ihrem Inneren, fallen die beiden Gegenst\u00e4nde gleich schnell herab. Warum?<br \/>\n<br class=\"clear\" \/> <\/p>\n<h2>Hydrodynamisches Paradoxon<\/h2>\n<ul>\n<li><span>Klassenstufe: 9-13<\/li>\n<p><\/span>\n<\/ul>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"alignright size-medium\" alt=\"hydrodynamisches Paradoxon\" src=\"\/wp-content\/uploads\/sites\/3\/2016\/07\/Das-hydrodynamische-Paradoxon.jpg\" width=\"100%\" height=\"auto\" \/><br \/>\n<br class=\"clear\" \/><br \/>\nSchaue dir das Bild an. Wie funktioniert diese Klimaanlage? Es gibt keine Ventilatoren und trotzdem gibt es einen Luftzug, ohne dass drau\u00dfen ein sp\u00fcrbarer Wind weht.<\/p>\n<div class=\"infobox\"><div class=\"infobox__content\"><h2 class=\"infobox__header\">\u00dcber den Autor<\/h2><p><img decoding=\"async\" class=\"alignleft size-medium\" alt=\"Karsten sofatutor\" src=\"\/wp-content\/uploads\/sites\/3\/2016\/07\/Karsten.jpg\" width=\"30%\" height=\"auto\" \/><br \/>\n<br class=\"clear\" \/> <\/p>\n<p>Karsten hat Physik und Chemie studiert und unterrichtet. Seine Schwerpunkte liegen in der Fachdidaktik und der Lernpsychologie. Er ist seit Juni 2014 bei <a href=\"https:\/\/www.sofatutor.com\/\" target=\"_blank\">sofatutor.com<\/a> Fachmanager f\u00fcr Physik.<br \/>\n<\/p><\/div><\/div>\n<p><br class=\"clear\" \/><br \/>\n<em>Titelbild und alle Abbildungen: \u00a9 <a href=\"https:\/\/www.sofatutor.com\/\" target=\"_blank\">sofatutor.com<\/a><\/em><\/p>\n<h1>Aufl\u00f6sungen<\/h1>\n<h2>Spiegelparadoxon<\/h2>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"alignright size-medium\" alt=\"Spiegelparadoxon\" src=\"\/wp-content\/uploads\/sites\/3\/2016\/07\/Spiegelparadoxon.jpg\" width=\"100%\" height=\"auto\" \/><br \/>\n<br class=\"clear\" \/><br \/>\n<strong>Aufl\u00f6sung:<\/strong><br \/>\nNein. Sobald du jemand anderen beobachtest, der sich vor dem Spiegel bewegt, f\u00e4llt dir auf, dass nicht links und rechts, sondern hinten und vorne vertauscht sind. Wir  glauben, dass links und rechts vertauscht sind, weil wir uns in unser Spiegelbild hineinversetzen. <\/p>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"alignright size-medium\" alt=\"Spiegelparadoxon Erklaerung vierfarbiger Pfeil\" src=\"\/wp-content\/uploads\/sites\/3\/2016\/07\/Spiegelparadoxon-Erklaerung-3.jpg\" width=\"100%\" height=\"auto\" \/><br \/>\n<br class=\"clear\" \/><br \/>\nNoch deutlicher wird dies, wenn du einen vierfarbigen Vierfachpfeil vor den Spiegel h\u00e4ltst. Richtest du eine der Pfeilspitzen senkrecht zum Spiegel aus, werden nur der auf den Spiegel gerichtete (rot) und der davon wegzeigende Pfeil (gr\u00fcn) vertauscht. Die Pfeile nach links und rechts werden nicht vertauscht. <\/p>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"alignleft size-medium\" alt=\"Spiegelparadoxon Erklaerung Reflexionsgesetz\" src=\"\/wp-content\/uploads\/sites\/3\/2016\/07\/Erklaerung-Spiegelparadoxon.jpg\" width=\"38%\" height=\"auto\" \/><\/p>\n<p>Warum kommt man zu dem Ergebnis, dass der Spiegel vorne und hinten vertauscht?<br \/>\nDies erkl\u00e4rt sich, wenn man die <a href=\"https:\/\/www.sofatutor.com\/physik\/videos\/ebener-spiegel\" target=\"_blank\">Bildentstehung am ebenen Spiegel<\/a> betrachtet. Ein Spiegel reflektiert Licht nach dem Reflexionsgesetz. Dieses besagt, dass das Licht im selben Winkel zum Lot reflektiert wird, wie es auftrifft \u2013 jedoch auf der anderen Seite des Lotes. Beides erfolgt in einer Ebene, der Reflexionsebene. <\/p>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"alignleft size-medium\" alt=\"Spiegelparadoxon Erklaerung Achsenspiegelung\" src=\"\/wp-content\/uploads\/sites\/3\/2016\/07\/Erklaerung-2-Spiegelparadoxon.jpg\" width=\"38%\" height=\"auto\" \/><\/p>\n<p>Das Bild im Spiegel wird einfach konstruiert. Das Prinzip ist das Gleiche wie bei der Achsenspiegelung in der Mathematik. Man zeichnet Linien senkrecht zur Spiegelfl\u00e4che von dem Gegenstandspunkt G bis zum Ber\u00fchrungspunkt mit dem Spiegel S und <a href=\"https:\/\/www.sofatutor.com\/physik\/videos\/ebener-spiegel-uebungsvideo\" target=\"_blank\">verl\u00e4ngert diese Strecke<\/a> noch einmal hinter dem Spiegel um dieselbe L\u00e4nge. Hier befindet sich nun der Bildpunkt B zum Gegenstandspunkt G. Da jeder Punkt nach diesen Regeln abgebildet wird, k\u00f6nnen keine anderen Seiten vertauscht werden, als vorne und hinten.<\/p>\n<div class=\"infobox\"><div class=\"infobox__content\"><h2 class=\"infobox__header\">Passende sofatutor-Videos<\/h2><p>\n<ul>\n<li><span><a href=\"https:\/\/www.sofatutor.com\/physik\/videos\/ebener-spiegel\" target=\"_blank\">Ebener Spiegel<\/a><\/li>\n<p><\/span><\/p>\n<li><span><a href=\"https:\/\/www.sofatutor.com\/physik\/videos\/ebener-spiegel-uebungsvideo\" target=\"_blank\">Ebener Spiegel &#8211; \u00dcbungsvideo<\/a><\/li>\n<p><\/span>\n<\/ul>\n<p> <\/p><\/div><\/div><br \/>\n<br class=\"clear\" \/> <\/p>\n<h2>Der freie Fall<\/h2>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"alignright size-medium\" alt=\"Der freie Fall\" src=\"\/wp-content\/uploads\/sites\/3\/2016\/07\/Der-freie-Fall-Paradoxon.jpg\" width=\"100%\" height=\"auto\" \/><br \/>\n<br class=\"clear\" \/><br \/>\n<strong>Aufl\u00f6sung:<\/strong><br \/>\nPhysikalisch h\u00e4ngt die Geschwindigkeit des freien Falls nicht von der Masse des K\u00f6rpers ab. Das kannst du beweisen, indem du ein Blatt Papier fallen l\u00e4sst, dieses aufhebst, zu einer Kugel kn\u00fcllst und wieder fallen l\u00e4sst. Im zweiten Fall f\u00e4llt das gleich schwere Blatt Papier deutlich schneller. Die Geschwindigkeit <a href=\"https:\/\/www.sofatutor.com\/physik\/videos\/freier-fall-uebungsvideo\" target=\"_blank\">h\u00e4ngt also von der Form ab<\/a>. Somit ist die Frage  nicht, warum die Objekte im Vakuum gleich schnell fallen, sondern, warum dies nicht im Beisein von Luft passiert.<br \/>\nDas Ph\u00e4nomen des freien Falls kann mit der Auftriebskraft der verdr\u00e4ngten Luft und deren Widerstand erkl\u00e4rt werden: In der Atmosph\u00e4re erzeugen die Luftmolek\u00fcle einen Widerstand zur Fallbewegung eines K\u00f6rpers. Der Widerstand ist u. a. stark von den geometrischen Abmessungen des K\u00f6rpers abh\u00e4ngig. Au\u00dferdem bewirkt der Luftdruck eine dem Fall entgegengesetzte Kraft, die abh\u00e4ngig vom Volumen der verdr\u00e4ngten Luftmasse ist. Die Dichte der Bowlingkugel aus dem Beispielbild ist sehr viel gr\u00f6\u00dfer als jene der sie umgebenden Luft. Daher kann man hier die Auftriebskraft vernachl\u00e4ssigen. Zudem ist bei einer Kugelform der Luftwiderstand geringer. Die Dichte der Feder ist viel kleiner. Demzufolge wirkt hier eine gr\u00f6\u00dfere Auftriebskraft. Die runde Bowlingkugel mit gr\u00f6\u00dferer Dichte f\u00e4llt also in der Luft schneller als die Feder mit geringer Dichte. In einem Vakuum hingegen gibt es keine Luftmolek\u00fcle, die den Fall abbremsen bzw. einen Auftrieb erzeugen k\u00f6nnten. Hier gilt das physikalische Fallgesetz. Alle K\u00f6rper fallen unabh\u00e4ngig von ihrer Masse gleich schnell. <\/p>\n<div class=\"infobox\"><div class=\"infobox__content\"><h2 class=\"infobox__header\">Passende sofatutor-Videos<\/h2><p>\n<ul>\n<li><span><a href=\"https:\/\/www.sofatutor.com\/physik\/videos\/freier-fall-uebungsvideo\" target=\"_blank\">Freier Fall &#8211; \u00dcbungsvideo<\/a><\/li>\n<p><\/span>\n<\/ul>\n<p> <\/p><\/div><\/div><br \/>\n<br class=\"clear\" \/> <\/p>\n<h2>Hydrodynamisches Paradoxon<\/h2>\n<p><img decoding=\"async\" class=\"alignright size-medium\" alt=\"hydrodynamisches Paradoxon\" src=\"\/wp-content\/uploads\/sites\/3\/2016\/07\/Das-hydrodynamische-Paradoxon.jpg\" width=\"100%\" height=\"auto\" \/><br \/>\n<br class=\"clear\" \/><br \/>\n<strong>Aufl\u00f6sung: <\/strong><br \/>\nWenn sich Gase oder Fl\u00fcssigkeiten durch eine Engstelle bewegen, ver\u00e4ndert sich die Str\u00f6mungsgeschwindigkeit. Sie steigt rapide an. Gleichzeitig sinkt der statische Druck ab. Es besteht also eine Druckdifferenz, die einen Sog bewirkt.<br \/>\nIn der Natur ist das hydrodynamische Paradoxon ebenfalls zu beobachten: In schmalen T\u00e4lern besteht immer ein st\u00e4rkerer Wind und ein niedrigerer Druck als in der umliegenden Umgebung. Auch das Wasser eines Flusses, der in einen anderen Fluss flie\u00dft, wird regelrecht in diesen hineingezogen. Das passiert besonders dann, wenn der Fluss an dieser Stelle verengt ist. So entstehen sehr starke Str\u00f6mungen, die Strudel bilden k\u00f6nnen. Auf genau dieselbe Weise sorgt also die Klimaanlage f\u00fcr einen konstanten Luftzug.<br \/>\n<br class=\"clear\" \/><br \/>\n<div class=\"infobox\"><div class=\"infobox__content\"><h2 class=\"infobox__header\">\u00dcber den Autor<\/h2><p><img decoding=\"async\" class=\"alignleft size-medium\" alt=\"Karsten sofatutor\" src=\"\/wp-content\/uploads\/sites\/3\/2016\/07\/Karsten.jpg\" width=\"30%\" height=\"auto\" \/><br \/>\n<br class=\"clear\" \/> <\/p>\n<p>Karsten hat Physik und Chemie studiert und unterrichtet. Seine Schwerpunkte liegen in der Fachdidaktik und der Lernpsychologie. Er ist seit Juni 2014 bei <a href=\"https:\/\/www.sofatutor.com\/\" target=\"_blank\">sofatutor.com<\/a> Fachmanager f\u00fcr Physik.<br \/>\n<\/p><\/div><\/div><br \/>\n<br class=\"clear\" \/><br \/>\n<em>Titelbild und alle Abbildungen: \u00a9 <a href=\"https:\/\/www.sofatutor.com\/\" target=\"_blank\">sofatutor.com<\/a><\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Das Spiegelparadoxon, der freie Fall und das hydrodynamische Paradoxon sind bekannte Beispiele des Physikunterrichts. Unsere Experten von sofatutor.com haben sie f\u00fcr den Unterrichtseinsatz aufbereitet. Spiegelparadoxon Klassenstufe: 3-8 Wenn du morgens vor dem Badezimmerspiegel stehst, h\u00e4lt dein Spiegelbild den F\u00f6hn in einer anderen Hand als du. 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