Willkommen auf meinem Weblog / Welcome to my blog

Es startet die Entdeckungstour auf verschlungenen Pfaden zu unentdeckten physikalischen Forschungen und Themen, die sich ergebnislos im Gespräch befanden und deren Rätsel durch dieses Blog kaum gelöst, aber zumindest gemeinsam etwas bedacht und besprochen werden können. Was sonst noch als bedeutsam im Leben oder der Umgebung wahrgenommen wird, landet hier auch. Der Leser kann selber problemlos kommentieren - was als Feedback und Ergänzung der Artikel wünschenswert wäre.
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A short translation of the article in English You find at the end of the blog.

Donnerstag, 3. Dezember 2009

Verschiebung eines Gegenstandes



Fragen gibt es, die klingen so "doof", dass man sie kaum beantworten kann und mag. Als Beispiel sei die folgende genannt:  

Wie hoch ist die Geschwindigkeit, mit der sich die "Nachricht", dass ein Gegenstand verschoben werden soll, von einem Ende bis zum anderen überträgt?

Da die Surfer-Community nicht von der Gemeinde abgeschnitten ist, gibt man die Frage weiter und erhält die Antwort, dass solche Verschiebungen mit der Schallgeschwindigkeit des Materials stattfinden. Klopft man also an eine längere Eisenstange, dann müßte sich das Ende der Eisenstange gleichzeitig mit dem Eintreffen des Schallsignals verschieben - dieser Aussage sei einmal als Annahme geglaubt. Allerdings wird die Verschiebung einer Luftsäule langsamer als Schallgeschwindigkeit in Luft sein. Allerdings wird von allen befragten physikalischen Fachleuten verneint, dass sich ein solcher Verschiebungs-Impuls "instantan" - also augenblicklich ohne Zeitverzögerung - überträgt. Von der alltäglichen physikalischen Erfahrung her würde man annehmen, dass die Verschiebung eines sehr elastischen Gegenstandes langsam vonstatten ginge und die Verschiebung eines sehr harten schnell. Dieses wird auch ungefähr durch die Tabelle der unterschiedlichen Stoffe bestätigt, d.h. ein Diamant ist sehr hart - kann also kaum komprimiert werden - und besitzt eine hohe Schallgeschwindigkeit. Allerdings wird man bei Stoffen, die durch energieaufwändige Verfahren hergestellt werden, sogar Dichten von 10^15 g/cm³ und riesige Schallgeschwindigkeiten von c/sqrt(3) finden.

Element/Stoff
Schallgeschwindigkeit m/s
Härte nach Vickers
Dichte g/cm³
Wasser
1484
/
1
Gummi
150
/
0,940
Blei
1200
4
11,340
Stahl
5920
150 – 200
7,7
Beryllium
12900
1670
1,850
Aluminium
5100
50 – 70
2,710
Titan
6100
180
4,500
Kupfer
4700
70
8,92
Gold
2000
25
19,32
Diamant
18000
10.060
3,51
Quark-Gluon-Plasma (bei 1012 °C)
173085256,32732 = c/sqrt(3)
/
10^15

Rechnerisch kann man sich auch die Frage stellen, wie groß die Geschwindigkeit ist, mit der sich ein Bewegungsimpuls vom Stangenanfang bis zum Stangenende fortpflanzt. Eine solche Stange soll als eine Aneinanderreihung von federnd gelagerten Masseteilen angesehen werden: Eine Masse m_0 prallt auf eine Feder, an der eine Masse m_1 befestigt ist.


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