Singender Schnee und verschwindende Elefanten

Christopher P. Jargodzki lehrt Physik an der Central Missouri State University. Er veröffentlichte mehrere Bücher über Rätsel der Wissenschaft.

Franklin Potter leitet die Forschungsabteilung Teilchenphysik und Kosmologie an der University of California, Irvine.

Liebe Leserin, lieber Leser,

Diese Rätsel und Probleme sollen Ihnen Spaß machen. Daher ist es nicht wichtig, wie viele davon Sie lösen können. Ja, einige beschäftigen die Physiker schon seit Jahrzehnten und haben daher eine umfangreiche Forschungsliteratur hervorgebracht. Dazu gehören Crookes Radiometer, Feynmans umgekehrter Rasensprenger und der aerodynamische Auftrieb - um nur ein paar berühmte Beispiele zu erwähnen. Solche Fragen werden meist am Ende jedes Kapitels gestellt und durch ein Sternchen hervorgehoben. Nur selten wird es Ihnen gelingen, zu einer detaillierten Lösung aller Rätsel zu gelangen. Ja, manchmal werden Sie vielleicht sogar ein wenig nachdenken müssen, um die Antwort überhaupt zu verstehen. Hätten wir nämlich alle Schritte bis zur Lösung aufgeführt, dann hätte sich der Umfang des Buches leicht verdoppeln können. Wenn Sie die Rätsel einfach verblüffend und faszinierend finden, haben wir unser Ziel erreicht.
Die meisten Rätsel sind ihrem Charakter nach nicht mathematisch und erfordern nur eine qualitative Anwendung fundamentaler physikalischer Prinzipien. Viele physikalische Begriffe werden direkt oder indirekt in verschiedenen Passagen definiert. Einige Fachbegriffe haben wir in einem kleinen Glossar erläutert. Aber selbst wenn Sie mit dem Thema vertraut sind, werden Sie rasch erkennen, dass es keineswegs einfach ist, die Physik auf die wirkliche Welt anzuwenden.


FRAGEN

Hamburger oder Steaks braten
Warum muss man Hamburger gründlicher als ein Steak braten? Schließlich bestehen ja beide aus dem gleichen Fleisch - aus Rindfleisch. Welchen Unterschied macht es dann, ob das Fleisch eine feste Scheibe oder gehackt ist?

Benzinverbrauch und Kilometerleistung
Erst vier Liter kaltes Benzin, dann vier Liter warmes Benzin treiben dasselbe Auto an. Mit welchem Benzin wird eine höhere Kilometerleistung erzielt?

Singender Schnee
Wenn man an einem sehr kalten Tag auf Schnee geht, knirscht es unter den Schuhsohlen, aber wenn die Lufttemperatur knapp unter liegt, hört man normalerweise kein Knirschen. Warum nicht?

Heißes Eis
Gibt es eine Form von Eis, die so heiß ist, dass Sie sich die Finger daran verbrennen?


ANTWORTEN

Hamburger oder Steaks braten
Bei einer Steakscheibe befinden sich die Oberflächenbakterien meist auf der Außenseite und nicht im Inneren, und wenn das Steak erhitzt wird, werden sie rasch abgetötet. Bei Hackfleisch hingegen sind die Oberflächenbakterien im ganzen Hamburger verteilt, weshalb der Hamburger gründlicher gegart werden sollte, um diese Bakterien zu vernichten.

Benzinverbrauch und Kilometerleistung
Mit vier Liter kaltem Benzin wird eine größere Kilometerleistung erzielt, weil es mehr Moleküle enthält. Wie die meisten Substanzen dehnt sich Benzin aus, wenn die Temperatur zunimmt. Und sofern sich der Messbehälter nicht ebenfalls ausdehnt, um den Verlust an Molekülen exakt auszugleichen, kann man mit vier Litern warmem Benzin nicht so weit fahren.

Singender Schnee
Bei Lufttemperaturen nahe 0 °C bewirkt ein ganz dünner Wasserfilm auf den Eiskristallen ein Gleiten zwischen ihnen, wenn der Schuh auf sie drückt. Bei viel niedrigeren Temperaturen gibt es keinen solchen Wasserfilm, sodass unter dem Druck der Schuhe die Reibung zwischen den Eiskristallen eine Kippschwingung bewirkt - das "Knirschen".

Heißes Eis
Ja. Unter einem Druck von 20000 Atmosphären schmilzt Eis bei 76 °C, und das ist heiß genug, um sich die Haut zu verbrennen!