Physikalische Spielzeuge

Neko · Anmeldungsdatum: 04.07.2004 Beiträge: 526 Wohnort: Berlin

Hi ihr lieben,

Mein Prof hat in der letzten Vorlesung sone Strahlungsdruck-Ventilator vorgeführt. Eine Art schaufelrad mit 4 Schaufeln ist in einer exvakuuierten Glaskugel waagerecht gelagert. Scheint Sonnenlicht drauf, dreht sich dieses Schaufelrad wegen der Auslösung von Teilchen an den Plattenoberflächen (Impulserhaltungssatz etc.).
Jetz hab ich mir gedacht, sowas würde sich echt gut auf meinem Schreibtisch machen. Habt ihr ne Ahnung wo man sowas herkriegt?

Danke im Vorraus
Neko

Nikolas

a) Schau mal in Glasläden, da hab ich sowas schon häufiger gesehen.

b)Ich hoffe, die Erklärung stammt nicht von deinem Prof, denn sie ist falsch Big Laugh

Die Ursache für die Drehung liegt vielmehr darin, dass das Restgas in der Kugel erwärmt wird und somit das Rad bewegt wird.
Die Schaufelräder sind doch sicher auf einer Seite schwarz und auf der anderen Seite silbern gewesen, oder? (siehe Bild)
Wenn deine Erklärung richtig ist, dann sollte sich das Rad doch gegen den Uhrzeigersinn drehen, da die Reflektion an den versilberten Seiten doch sicher größer ist, als an den schwarzen. Wenn der Prof sein Spielzeug noch mal rausholt, schau mal in welcher Richtung sich das Teil wirklich bewegt! Durch die stärkere Erwärmung des Restgases vor den schwarzen Flügeln wird sich das Gerät mit dem Uhrzeigersinn bewegen.

Im Physik-Kurs haben wir vor ein paar Wochen dieses Speilzeug diskutiert und mein Lehrer hat uns eine viertel Stunde lang deine Erklärung diktiert. Dann hat er stark gegrinst und uns gesagt, wir sollten 'ZUM NARREN' dick oben drüber schreiben und hat uns dann die richtige Deutung erklärt. Nun ja, auch Lehrer sollen ihren Spaß haben Big Laugh

Neko · Anmeldungsdatum: 04.07.2004 Beiträge: 526 Wohnort: Berlin

Er hat des so erklärt. Gas sei da keines drin. Die Beschichtung nur auf einer Seite bewirke dann grade die Auslösung nur auf einer Seite wodurch die Drehbewegung zustande käme. grübelnd

Das Gerät sieht so aus:

http://www.phaenomeno.de/int/bild/l/P9023256.jpg

gibts bei phaenomeno.de

Nikolas

Sehr komisch. Aber ein perfektes Vakuum herzustellen, dass gleichzeitig nicht in der Lage ist, das Glas zu zerstören ist doch schwer möglich (und sicher nicht zu einem Preis, dass man so ein Spielzeug in Masse produzieren könnte)
Frag ihn doch mal, ob er das Experiment noch mal zeigen könnte und achte dann auf die Drehrichtung.

Neko · Anmeldungsdatum: 04.07.2004 Beiträge: 526 Wohnort: Berlin

Ich habs mir ja nach der Vorlesung nochmal angeschaut. Es drehte sich von oben gesehen im Uhrzeigersinn. Vom Zentrum aus gesehen waren die Plättchen links beschichtet. Hmm...frag ihn nochmal Big Laugh

reima · Anmeldungsdatum: 01.02.2005 Beiträge: 34

Bei dieser sogenannten "Lichtmühle" muss man je nach Grad der Evakuierung zwei Fälle unterscheiden:

Bei mäßiger Evakuierung befinden sich noch Gasmoleküle im Glaskolben und es tritt der von Toxman beschriebene Effekt ein (Gas vor der schwarzen Fläche wird stärker erwärmt, größerer Impulsübertrag von der schwarzen Seite her -> Drehung im Uhrzeigersinn)

Ist der Glaskolben allerdings nahezu vollständig evakuiert, können die Gasmoleküle vernachlässigt werden. Für die Drehung sind dann die auftreffenden Photonen der einfallenden Strahlung verantwortlich. Auf der schwarzen Fläche werden die Photonen absorbiert, wobei sie ihren Impuls 1-fach auf das Schaufelrad übertragen. Bei den spiegelnden Flächen werden die Photonen aber reflektiert, es tritt also eine Impulsänderung von

auf. Damit dreht sich das Rad im Gegenuhrzeigersinn.

So wurde uns das zumindest erzählt smile

Nikolas

Jetzt wäre es natürlich schön, wenn man ausrechnen könnte, wie viele Teilchen noch in der Kugel vorhanden sein dürfen, damit der Impuls-Effekt so viel stärker als der Erwärmungseffekt ist, damit sich das Rad entsprechend bewegt.

Hat den jemand wenigsten eine Ahnung, wie groß die Reibung zwischen Rad und Nadel ist? Darüber, sowie das Gewicht und Größe der Schaufeln könnte man wenigstens abschätzen, wie viele Photonen nötig wären, um das Rad bei perfektem Vakuum auf eine halbwegs sichtbare Winkelgeschwindigkeit zu beschleunigen...

dachdecker2

Und wenn der Prof das nochmal vorzeigt, schau dir mal an, was passiert, wenn (nach einer "Warmlaufzeit") das Licht ausgeschaltet wird. Es sollte sich dann in die Gegenrichtung zu drehen beginnen weil die scharze seite ihre Energie zum größeren Teil mit Strahlung energie verliert als die reflektierende Seite (die sich dann stärker am Gas abstößt).