Die MKB Physikanten

Bild 1: Die Physikanten Kai und Klaus
Bonn, der 14.02.2024
Nach der Dezember-Sitzung 2023 kam in einem Poppelsdorfer Lokal bei Bier und Burger die Idee auf, im Februar eine Spaß-Sitzung mit chemischen und physi- kalischen Schauversuchen anzubieten. Wir wollten es zischen und krachen lassen und bei Glühwein im Schlosshof Raketen in den Himmel schießen. Doch unser „Kastellan“ Horst verwies auf die Rauchmelder an der Decke des Praktikumraums und wollte nicht riskieren, dass von Anwohnern alarmierte Feuerwehr-Löschzüge dem karnevalistischen Treiben ein Ende setzen.
So mussten wir uns bescheiden und kleine, aber feine Versuche vorbereiten. Allerdings ist physikalisches Spielzeug recht klein und nicht für größere Gruppen geeignet. Als Mikroskopiker wissen wir jedoch, wie man Kleines ganz groß macht. Dazu brauchten wir nur eine Kamera mit HDMI-Anschluss und einen Beamer.
Dank an Horst, dass er seine Kamera von seinem Zeiss-Mikroskop abschraubte und mit Objektiven, Stativ und Beamer ein kongenialer Kameramann war (s. Bild 2).

Bild 2: Licht und Ton wurden von Jörg organisiert, Horst führte die Kamera
Jörg hatte eine spannungsvolle Einleitungsmusik ausgesucht und im verdunkelten Raum erklang dann aus der Boom-Box Marschmusik. Zwei Physikanten in weißen Kitteln, einen Zauberstab schwenkend, zogen in die Arena ein. Aufgrund der Bewegung des weißen Stabes entstanden sog. kinetische Farben, bunte Farben durch Entmischung von weißem Licht. In den Stäben aus Schaumstoff stecken drei Leuchtdioden für Rot, Grün und Blau, die mit Hilfe eines Controllers in verschiedenen Blinkfrequenzen angesteuert werden. Anstelle der weißen additiven Mischfarbe sah man Streifen in Spektralfarben, da das Auge die Einzelfarben zeitlich nicht auflösen kann.
Der zugehörige Film kann dank unseres leicht veralteten CMS hier nicht gezeigt werden.
Für jedes gelungene Experiment ließ Jörg einen Tusch ertönen. „Klopfspecht“, „Flaschenteufel“ „Stehaufkreisel“ und „Spiegel-Tänzerin“ waren einfach zu präsentierende Versuche. Aber auch zu diesen physikalischen Spielzeugen haben schon Physiker Veröffentlichungen mit komplizierten Differenzialgleichungen geschrieben.
Die „Lichtwippe“ mit Bimetallspirale funktionierte ebenso gut wie der „Glühweinmotor“. Ein speziell konstruierter Sterlingmotor (Heißluftmotor) mit großen Zylinderflächen läuft auf einem Glas mit heißem Glühwein und auch auf einer warmen Hand.
Das „Liebesthermometer“ verrät Emotionen. Eine leicht erhöhte Körpertemperatur macht sich durch heftiges Emporsprudeln einer rot gefärbten Flüssigkeit mit niedrigem Dampfdruck in zwei miteinander verbundenen Glaskugeln bemerkbar. Das wurde natürlich mit Teilnehmern erprobt.
Der aufziehbare tschechische „Käfer Beruska“ kann aufgrund einer einfachen mechanischen Vorrichtung nie von einem Tisch herunterfallen. Die hektischen Auffangversuche eines Teilnehmers waren also vollkommen unnötig.
Vielleicht kannten Priester der Kelten das Verhalten der sog. „Wackelsteine“ und konnten so Orakelbefragungen manipulieren. Aufgrund der asymmetrischen Masseverteilung wackeln diese ellipsenförmigen Steine nach einigen Rotationen und kehren dann überraschend ihre Drehrichtung um.
Gefährlich wurde es, als Klaus seine Schaltung aus einer 220 Volt Glühbirne und einem 4,5 Volt Lämpchen in Gang setzte. Der tödliche Stromschlag blieb aus, da die Glühlampen nicht parallel, sondern in Reihe miteinander verbunden waren. Die 220 Volt-Glühbirne diente als rettender Vorwiderstand.
Anschließend bildeten mehrere Personen eine Kette mit ihren Händen. Ein dazwischen geschalteter kleiner Transistor-Verstärker bewies mit Tonsignal und LED, dass alle Versuchsteilnehmer den Strom weiterleiteten. Unterbrach jedoch jemand die Kette, verstummte sofort das Signal.
Nach diesem ersten Versuchsteil stärkten sich in der Pause alle mit Glühwein oder alkoholfreiem Punsch.
Aus Amerika stammt der „Fly-Stick“, eine Papphülse, in die ein kleiner Elektromotor eingebaut ist, der durch Reibung eine statische Aufladung erzeugt. Mit dem eingeschalteten Stab konnte Kai Folienstrukturen schweben lassen und im Praktikumsraum herum dirigieren (s. Bild 3). Natürlich wurden auch die Haare eines Teilnehmers elektrisiert, sodass sie „zu Berge standen“ (s. Bild 4).

Bild 3: Kai demonstriert den Fly-Stick

Bild 4: Der Zauberstab lässt Haare zu Berge stehen
Ähnlich wie das „Liebesthermometer“ funktioniert der „trinkende Vogel“, der seinen Schnabel in ein Glas Wasser tunkt und sich daraufhin wieder aufrichtet (s. Bild 8). Auch hier handelt es sich um eine Wärmepumpe, die jedoch mit einer Wippe gekoppelt ist. Die Wärme der Umgebung lässt die Flüssigkeit in der unteren Kugel verdampfen und in die obere Kugel aufsteigen. Infolgedessen verschiebt sich der Schwerpunkt und der Vogel taucht seinen mit Fließstoff überzogenen Schnabel in das Wasserglas. Da dadurch die „Speiseröhre“ aus der Flüssigkeit im Hinterteil auftaucht, kann die Flüssigkeit aus dem Kopf durch die Röhre zurück fließen, und der Vogel richtet sich wieder auf. Die Temperaturdifferenz zwischen kaltem Kopf und warmen Hinterteil treibt diese hin und her schwingende Wärmekraftmaschine an.
Die „einfachste Eisenbahn der Welt“ besteht aus einer 1,5 Volt-Zelle, die vorne und hinten mit passenden scheibenförmigen Neodym-Magneten verbunden ist. Die Bahn passt in eine selbstgewickelte Spirale aus Kupferdraht, der die Batterie über die Magnetkontakte kurzschließt. Der starke Kurzschlussstrom induziert ein Magnetfeld, das dem Feld des vorderen Neodym-Magneten entgegen gerichtet und dem des hinteren gleichgerichtet ist. Aufgrund der Anziehungskraft vorne und der Abstoßungskraft hinten schießt der Zug durch die Drahtspule. Wer mit viel Draht eine Spule zu einer Acht verbindet und die schnelle Entleerung der Batterie in Kauf nimmt, ruft sicherlich großes Erstaunen mit seiner rasenden Magnetbahn hervor.
Der Zauberspiegel „Mirage“ besteht aus zwei aufeinander liegenden Hohlspiegeln. Im unteren Hohlspiegel befindet sich ein kleiner Gegenstand, z.B. ein Glücksschweinchen. Ein seitlich stehender Betrachter sieht ein reelles Bild des Schweinchens auf der Öffnung des oberen Hohlspiegels stehen. Beim Versuch, es zu ergreifen scheitert er jedoch.
Bei der „Überwindung der Schwerkraft“ wird eine Röhre aus Aluminium und eine aus Kunststoff gezeigt, die nachweißlich nicht magnetisch sind. Ein „Eisenstück“ (Neodym-Magnet) saust mit Erdbeschleunigung durch die PVC-Röhre. Das Publikum wurde aufgefordert nun bei der Alu-Röhre die Sekunden laut zu zählen. Aufgrund der elektromagnetischen Induktion und der Wirkung der Wirbelstrombremse dauerte es überraschend lange, bis der Neodym-Magnet am Ende der Röhre aufgefangen werden konnte (s. Bild 5).

Bild 5: Klaus überwindet die Schwerkraft
Mit Hilfe eines kleinen Tesla-Transformator konnte Klaus wie ein Jedi-Ritter Neonröhren und bunte Glimmlampen zum Leuchten bringen. Kai gelang es ebenfalls mit einer Plasma-Kugel, deren faszinierendes Leuchten und Blitze bei Berührung von ihm fachmännisch erklärt wurden.
Der Alchemist Kai verwandelte Weißwein in Rotwein und diesen in Cognac, der angezündet wurde (s. Bild 6). Danach fanden die Transmutationen eines Silberstücks und einer Silberkette zu Gold statt (s. Bilder 7 u. 8). Leider verriet uns Kai nicht die Zauberformel. Sie bleibt Geheimnis der Zauberer.

Bild 6: Kai verwandelt Wasser in Rotwein und diesen dann in Cognac

Bild 7: Alchemist Kai bei der Transmutation von Silber in Gold

Bild 8: Die Vergoldung ist geglückt!
Die „tanzenden Schlangen“ aus Metall erwachten und schlängelten sich um die magnetische Achse eines sich drehenden Kreisels. Zum Abschluss zauberte Klaus mit drei R-G-B-Leuchtdioden und seiner Schattenhand psychedelische Farben an die Wand (s. Bild 9).

Bild 9: Klaus zaubert aus Rot, Grün und Blau die Farben Gelb, Cyan und Magenta
Natürlich wurde anschließend lebhaft diskutiert (s. Bild 10). In einem Lokal in Poppelsdorf stärkte man sich dann bei Burger und Bier. Wir überlegen, eine Chemie-Show im Dezember in einem Fachraum eines Bonner Gymnasiums anzubieten.

Bild 10: Rege Diskussion unter Experten beim Glühweinpunsch
Weitere Impressionen vom Abend
Dank
Wir danken unseren Physikanten Kai und Klaus für den unterhaltsamen und informativen Abend mit den vielen gut vorbereiteten Experimenten.
Literatur: C. Ucke, H. J. Schlichting: Spiel, Physik und Spaß. Wiley-VCH Verlag, Weinheim 2011