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Mittwoch, 23.08.2017
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Physik lernen - So spannend ist die Welt der Physik

Didaktik

Eiskristalle
Physik gehört zu den interessantesten Lehrfächern. Das wissen die meisten Schüler, obwohl nicht allen klar ist, was sich in der Welt der Physik alles verbirgt. Fragen wie: Warum ist das Meerwasser salzig oder kann man die Nordlichter hören, lassen sich mit der Physik hinter den Dingen logisch erklären.

Alltag und physikalische Forschung liegen nah beieinander


Zahlreiche alltägliche Phänomene hinsichtlich technischer Errungenschaften sind mit wenigen Worten erklärt. Physik findet sich hinter fast jedem Gegenstand, mit dem man im täglichen Leben in Kontakt kommt. Alltag und physikalische Forschung liegen oft nah beieinander. Eine physikalische Betrachtung der Winterphänomene ging der Frage nach, wie schwer eigentlich Schnee ist. Oberflächlich betrachtet scheint Schnee leicht und luftig zu sein. In großen Mengen ist Schnee allerdings in der Lage, Hallendächer zum Einsturz zu bringen oder Hochspannungsmasten umzuknicken. Das physikalische Gewicht von Schnee variiert außerdem je nach dessen Beschaffenheit und Alter erheblich. Während es so aussieht, als ob Schneeflocken leicht zur Erde schweben, gibt es Unterschiede zwischen den einzelnen Flocken.

Die Beschaffenheit der Schneeflocke berechnen


Die Beschaffenheit einer Schneeflocke kann trocken oder feucht sein, klein oder groß. Größe und Konsistenz haben wiederum einen Einfluss auf das Gewicht des Schnees. Trockener Pulverschnee wiegt zwischen 30-50 Kilogramm pro Kubikmeter, während feuchter Neuschnee ein Gewicht von bis zu 200 Kilogramm pro Kubikmeter besitzt. Zudem verdichtet sich der Schnee am Boden und erreicht abhängig von Witterungsbedingungen und Alter ein Gesamtgewicht von bis zu 500 Kilogramm je Kubikmeter. Das Erlernen physikalischer Zusammenhänge ist heutzutage nicht nur durch das Studieren entsprechender Fachbücher möglich. Mit Lernvideos schauen sich Schüler und Studenten wichtige Experimente auf dem Bildschirm an. Physik lernen online stellt eine zeitsparende, innovative Methode dar, um sich mit den physikalischen Grundsätzen vertraut zu machen. Weitere Informationen finden sich auf https://learnattack.de/physik-lernen. Warum gleicht keine Schneeflocke der anderen? Nach welchen physikalischen Regeln lassen sich Schneeflocken berechnen? Bilden sich bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt in den Wolken feine Eiskristalle an den Kristallisationskeimen, entstehen daraus Schneeflocken. Diese sind am Anfang lediglich ein zehntel Millimeter groß und wachsen durch die Anlagerung weiterer Wassermoleküle an.

Niedrige Temperaturen fördern die Entstehung der Prismen


Durch die Form der Wassermoleküle, die ausschließlich einen Anlagerungswinkel zwischen 60-120 Grad vorsieht, entstehen die sechseckigen oder sechsstrahligen Strukturen. Niedrige Temperaturen fördern die Entstehung der Prismen und Plättchen, während bei höheren Temperaturen bevorzugt sternförmige Strukturen entstehen. Wenn sich mehrere Kristallstrukturen ineinander verhaken und aneinander festfrieren, können zentimetergroße Schneeflocken entstehen. Bei Temperaturen um den Gefrierpunkt binden sich Kristalle auch durch Wassertropfen aneinander und bilden schwere, feuchte Schneeflocken. Es hängt somit von der Temperatur in der Luft, in den Wolken und auf der Erde, aber auch von den dort herrschenden Windverhältnissen ab, ob Schnee als grossflockige, feuchte Schneeflocken oder als trockener, feiner Pulverschnee auf die Erde fällt. Sobald der Schnee den Boden erreicht, beginnen die Flocken sich zu verändern. Eiskristalle sind bestrebt, eine möglichst kleine Oberfläche zu bilden.

Warum verdichtet sich Schnee?


Die feinen Verästelungen der Flocken verschwinden langsam, während sich Vertiefungen und Spitzen ausgleichen. Gleichzeitig nimmt das Volumen des Schnees ab, während seine Dichte zunimmt. Die Metamorphose verläuft umso schneller, desto höher die Temperatur ist. Schmelzvorgänge spielen bei Temperaturen um den Gefrierpunkt bei der Umwandlung von Schnee eine wichtige Rolle. Dabei füllen sich die Poren der Flocken mit Wasser und der Schnee nimmt an Gewicht zu. Das Gefrieren des Wassers bei sinkenden Temperaturen führt zum Verharschen des Schnees, indem sich an der Oberfläche eine feste Kruste bildet. Wiederholen sich Schmelz- und Tauvorgänge, verdichtet sich der Schnee. Der als Firn bezeichnete mehrjährige Altschnee erreicht Dichten von bis zu 800 Kilogramm je Kubikmeter. Bei der Erforschung der Lawinenbildung nimmt die Untersuchung der Schneemetamorphose eine Schlüsselrolle ein. Für den Lawinenschutz sind die Erkenntnisse ebenfalls von großer Bedeutung.
( , 08.05.2017 - )
 
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