Dossier: Physik im Alltag

Gewollter Durchhänger

Weil bei einer Slackline das Seil durchhängt, funktioniert das Balancieren anders als auf einem Balken oder einem Drahtseil.

In vielen Parks ist es im Sommer beliebt, zum Balancieren Gurtbänder zwischen zwei Bäumen zu spannen. Um auf diesen Slacklines („schlaffes Seil“) zu laufen, braucht es viel Übung. Umso anspruchsvoller sind einige Spezialformen des Freizeitsports. Die „Longline“ überwindet Distanzen von mehr als 30 Metern und die „Highline“ ist in schwindelerregenden Höhen gespannt; auf der „Trickline“ wird nicht nur balanciert, sondern beispielsweise auch gesprungen, und bei der „Speedline“ gilt es, eine Distanz so schnell wie möglich zurückzulegen. Wettbewerbe gibt es in den drei letzten Disziplinen.

Sehhilfe ohne Bügel

Mit Kontaktlinsen lassen sich verschiedene Formen der Fehlsichtigkeit korrigieren. Selbst für astigmatische Augen gibt es passende Produkte.

Mit Erde gegen Wasser

Deiche schützen von Menschen genutzte Landflächen gegen Überflutung – an der Küste und auch im Binnenland.

Dem Himmel so nah

Planetarien erzählen von den Dingen über uns. Fulldome-Projektionsanlagen ergänzen oder ersetzen heute die früher üblichen optomechanischen Projektoren.

Alles unter Kontrolle

Um aus Wind möglichst effizient Strom zu erzeugen und gleichzeitig das Verteilnetz
nicht zu überfordern, müssen Windenergieanlagen regelbar sein.

Auf Empfang für Niederschlag

Wenn Niederschlag die Funkverbindung abschwächt, lässt sich damit dessen Menge bestimmen.

Besserer Empfang hinter Glas

Moderne Glasfassaden wirken sehr gut wärmedämmend, verschlechtern aber
oft den Mobilfunkempfang. Abhilfe schaffen strukturierte Wärmeschutzschichten.

Feuerwerk neu gedacht

Um mit Licht Bilder an den Nachthimmel zu zeichnen, eignen sich Drohnen
mit programmierbaren LEDs – auch als Alternative zum klassischen Feuerwerk.

Gut gedämmt

Eine Wärmedämmung hilft im Winter, Heizkosten zu sparen und die Gefahr von Schimmelbildung zu reduzieren.

Der universelle Anschluss

Mit der EU-weiten Verpflichtung zum USB-C-Standard sollte die Formatvielfalt
der kombinierten Daten- und Ladekabel bald der Vergangenheit angehören.

Ersatz oder Alternative?

In Hybridfahrzeugen ergänzen sich Verbrennungsmotor und Elektroantrieb
optimal, um Treibstoff zu sparen – klimaneutral fahren sie jedoch nicht.

Pfeilschnell durchs Wasser gleiten

Beim Schwimmen kommt es darauf an, den Strömungswiderstand möglichst effizient zu überwinden.

Genaues Gehör gefragt

Der Blutdruck lässt sich mit einer Reihe nicht-invasiver Messverfahren überwachen. Die zuverlässigsten Werte liefert nach wie vor eine Methode, die über hundert Jahre alt ist.

Schwebende Kunstwerke

Mit geschickt fokussierten leistungsstarken Lasern lassen sich in transparenten Glaswürfeln dreidimensionale Bilder erzeugen.

Der perfekte Steinwurf

Wie oft ein Stein über die Wasseroberfläche hüpft, lässt sich mithilfe der Physik optimieren.

Freier Blick auf unsere Sonne

Um unser Zentralgestirn gefahrlos zu beobachten, braucht es spezielle Filter. Extrem schmalbandige Fabry-Pérot-Etalons ­machen sogar solare Gasausbrüche sichtbar.

Garantiertes Schneevergnügen

Technischer Schnee sorgt zuverlässig für gute Pistenverhältnisse, steht aber unter anderem wegen des hohen Energie- und Wasserbedarfs in der Kritik.

Wieder besser hören

Beim Hören wird Schall in Nervenreize umgewandelt. Ist das Gehör beeinträchtigt, können konventionelle Hörgeräte oder Cochlea-Implantate helfen.

Strom, der ankommt

Bei den geplanten Stromtrassen in Nord-Süd-Richtung kommt im deutschen Höchstspannungsnetz die Gleichstromübertragung erstmals in großem Stil zum Einsatz.

Optisches Radar fürs Auto

Lidarsysteme können beim autonomen Fahren Kameras und Radarsysteme ergänzen.

Der große Heizungstausch

Wärmepumpen-Heizungen arbeiten in Kombination mit Solarenergie klimaneutral und unabhängig von fossilen Brennstoffen.

Wenn’s schnell gehen muss

Im Schnellkochtopf garen Speisen unter Druck bei über Grad Celsius. Dabei laufen mehrere thermodynamische Prozesse gleichzeitig ab.

Optimal unterstützt

Inzwischen erfreuen sich E-Bikes immer größerer Beliebtheit. Unterschiedliche Sensoren sorgen für ein angenehmes Fahren im Rahmen gesetzlicher Bestimmungen.

Eine helfende Hand

Damit Prothesen die Aufgaben unserer Hände zumindest teilweise übernehmen können, nutzen sie modernste Technologien und künstliche Intelligenz.

Die Kosten des Kühlens

Klimaanlagen treiben mit ihrem hohen Energiebedarf und den eingesetzten Kältemitteln den Klimawandel an, doch es gibt Alternativen.

Von der Rebe bis ins Glas

Winzer sagen per Lichtbrechung den Alkoholgehalt vorher, und das Schwenken des Glases entlockt dem Wein Tränen.

Kompetente Kleidung

Nanotextilien schützen mit Übergangsmetalloxiden vor UV-Strahlung.

Wider das Rauschen

Moderne Digitalkameras minimieren inzwischen sehr gut das Bildrauschen. Doch in manchen Situationen stoßen sie an ihre Grenzen.

Erst frieren, dann trocknen

Lebensmittel und Medikamente schonend haltbar zu machen, gelingt mit dem direkten Übergang von Eis zu Wasserdampf bei frostigen Temperaturen.

Psychoakustisch komprimiert

Vor 30 Jahren wurde eine MPEG-Kodierung – besser bekannt als MP3 – veröffentlicht.

Die Anker des Mobilfunks

Für die Netzabdeckung beim Mobilfunk sorgen die Basisstationen, die oft an ihren hohen Antennenmasten zu erkennen sind.

Gas zapfen

Brennstoffzellenfahrzeuge nutzen Wasserstoff als Treibstoff. Neuartig konzipierte Tankstellen müssen das flüchtige Molekül geeignet vorhalten.

Zuverlässige Rückkehrer

Bumerangs haben sich von der Jagdwaffe zum Sportgerät entwickelt. Das Zusammenspiel von Auftrieb und Rotation führt zu ihrer charakteristischen Flugbahn.

Trockene Lektüre

Bei richtiger Handhabung können Bücher und Dokumente Jahrtausende überstehen. Essenziell hierfür ist die genaue Messung und Kontrolle der Luftfeuchtigkeit.

Unter Druck

Für viele Menschen ist das Tauchen ein Hobby, für manche sogar ein Beruf. Die erreichbare Tiefe hängt von verschiedenen Faktoren ab.

Lichtspiele an der Fassade

Manche Glasscheiben wechseln die Farbe, wenn man sie aus einer anderen Perspektive betrachtet.

Das Herz der Stromer

Immer mehr Elektroautos sind inzwischen auf deutschen Straßen unterwegs. Hochvoltbatterien sorgen für eine zuverlässige Energieversorgung.

Für jede Situation das richtige Auge

Bei Systemkameras lässt sich das Objektiv je nach Aufnahmesituation auswählen.

Ein Upgrade für Robin Hood

Das Archer‘s Paradox versetzt einen fliegenden Pfeil in starke Schwingungen. Moderne Bögen halten die Flugbahn des Pfeils dank diverser Verbesserungen ruhig.

Heißes Salz für kalte Hände

Taschenwärmer schützen mit latenter Wärme und doppeltem Phasenübergang vor kalten Händen.

Chemisches Kraftwerk

Brennstoffzellen verwandeln chemische Bindungsenergie unmittelbar in elektrische Energie.

Hell, schnell ... und farbecht

Blitzlicht und Bildausleuchtung helfen, Motive beim Fotografieren effektvoll in Szene zu setzen. Die Farbtreue ist dabei eine Herausforderung.

Schicht für Schicht gedruckt

Die additive Fertigung basiert auf zwei unterschiedlichen Verfahren.

Die Induktion von Rock ‘n‘ Roll

Der Tonabnehmer ist das Herzstück einer elektrischen Gitarre: Bauform und Position beeinflussen den Klang des Instruments maßgeblich.

Mit Thermosäule oder Wärmebild

Die Körpertemperatur lässt sich auf verschiedene Weisen kontrollieren. Vor allem die Rahmenbedingungen bestimmen dabei, wie verlässlich die Messung ist.

Aufgeladen unterwegs

Elektroautos lassen sich an der heimischen Steckdose und an Ladesäulen aufladen – und zukünftig vielleicht an induktiven Ladestationen.

Pfusch am Lack aufspüren

Eine Schichtdickenmessung entlarvt ausgebesserte Lackstellen am Fahrzeug. Die meisten Geräte nutzen ein magnetinduktives Verfahren oder eines mit Wirbelstrom aus.

Ohne Handumdrehen sauber

Saugroboter reinigen den Boden dank zahlreicher Sensoren und durchdachter Algorithmen zunehmend autonom.

Neue Flächen für die Sonne

Um mehr Strom aus Sonnenlicht zu erzeugen, lassen sich Photovoltaik-Anlagen auch in Fensterflächen integrieren.

Müll als Rohstoff

Nur das sortenreine Trennen der Bestandteile von Müll ermöglicht ein effizientes Recyceln.

Magisch musizieren

Das Theremin, ein elektroakustisches Musikinstrument, wird berührungslos gespielt.

Wenn die Nacht zum Tage wird 

Elektrisches Licht sorgt zunehmend dafür, dass es nachts heller wird. Schon einfache Maßnahmen können helfen, den Lichtsmog zu reduzieren.

Nicht nur sauber, sondern sparsam

Zahlreiche Sensoren sorgen in Waschmaschinen dafür, dass beim Waschen ein Minimum an Waschmittel und Wasser nötig ist.

Mit Schall gegen Schmerz 

Wie Stoßwellen entstehen und für therapeutische Zwecke eingesetzt werden

Gib Kette!

Innovative Antriebssysteme für das Fahrrad setzen auf eine Welle aus Karbon oder auf ein ovales Kettenblatt, um die Kraftübertragung zu maximieren.

Wo Tomaten wachsen und reifen

Im Gewächshaus lässt sich die Temperatur optimieren.

Mit Druck zu klarem Wasser

Physikalische Verfahren leisten einen wichtigen Beitrag, um Abwasser von Schmutz zu reinigen.

Das Gesicht als Passwort

Biometrische Methoden wie Gesichtserkennung oder Iris-Scan kommen in Smartphones als Alternative zur PIN zum Einsatz.

Der richtige Dreh

Die Schallplatte erlebt derzeit eine Renaissance, die Verkaufszahlen von Plattenspielern steigen ebenfalls. Hinter dem optimalen Klang steckt eine Menge Physik.

Physik für den perfekten Genuss 

Wie man Steak oder Braten auf den Punkt genau gart, ob mit Gasgrill oder Holzkohle, entscheidet vor allem die Temperaturleitfähigkeit.

Videodaten auf Diät

Um möglichst viele Programme gleichzeitig übertragen zu können, reduzieren Kompressionsalgorithmen die Informationsmengen vor der Übertragung drastisch.

Kampf dem Lärm

Verkehrslärm lässt sich durch Flüsterasphalt, Lärmschutzwände oder spezielle Fenster reduzieren.

Angenehm eingeheizt

Strahlungswärme oder Konvektionswärme – welches Heizungskonzept ist das Bessere?

Mit der Zweiten sieht man besser

Smartphone-Kameras stehen richtigen Fotoapparaten in der Qualität kaum noch nach. Fortschritte gibt es bei den Linsen, durch intelligenteres Image-Processing oder durch mehrere Kameras.

Die Physik macht die Musik

Für den Ton ist es ein weiter Weg zwischen dem Anstreichen einer Geigensaite und dem Ohr des Zuhörers. Damit ein schöner Ton entsteht, müssen auch physikalische Details stimmen.

Zauberei im Schulmäppchen

Hinter radierbaren Tintenrollern und Textmarkern sowie magischen Farbstiften steckt interessante Wissenschaft.

Im Dreieck springen und werfen 

Bei den Leichtathletik-Europameisterschaften in Berlin unterstützt modernste Lasertechnik die Kampfrichter bei der Weitenmessung.

Schneller Check mit Licht

Störungen am Schienennetz der Bahn können viele Ursachen haben – von Geröll auf den Gleisen bis zu dreisten Kabeldieben. Moderne Sensorik soll für schnelle Abhilfe sorgen.

Trocknen im Kreislauf

Wäschetrockner gelten als Energieschleudern. Mit einem Wärmepumpentrockner hält man die Stromkosten im Zaum.

Schicker Schutz

Von den jährlich rund 60 000 Fahrradunfällen in Deutschland enden etwa 400 tödlich. Helme reduzieren das Verletzungsrisiko.

Mit Haitech gegen Reibung

Die Rillenstruktur von Haifischhaut gehört zu den bekanntesten Beispielen, wie Technik von Natur lernen kann.

Brücke mit Tücke 

Bringen marschierende Soldaten Brücken zum Einsturz? Bisher ist kein solcher Fall belegt, dafür aber Ereignisse, bei denen große Menschenmengen gefährliche Schwingungen auslösten.

Auf‘s Glatteis geführt

Über die Physik des Eislaufens ist viel geschrieben worden – auch in renommierten Lehrbüchern.Vieles davon ist falsch oder zumindest unvollständig.

Fabelhafter Klang aus der Galerie

Aufwändige Simulationen und Messungen im Labor halfen, den Klang der Staatsoper Unter den Linden in Berlin zu optimieren.

Mit Volldampf in die Mulde 

Dunstabzugshauben transportieren Dampf, Fett und Gerüche vom Kochen aus der Küche. Alternative Konzepte wie Abzugsmulden arbeiten meist effizienter.

Bitte nicht stören

Auch im Digitalzeitalter ist es wichtig, Kabel gegen elektromagnetische Störungen abzuschirmen.

Spürnasen für explosive Cocktails

Verschiedene Detektoren erlauben es, auffälliges Handgepäck schnell und zuverlässig zu überprüfen.

Heilung unter Druck

Reiner Sauerstoff begünstigt die Heilung von Wunden, wenn er unter hohem Druck verabreicht wird. Doch Taucher wissen: Zuviel Sauerstoff kann auch gefährlich sein.

Nicht nur sauber, sondern trocken!

Zeolith ist ein wahres Wundermaterial: Die riesige Oberfläche seiner Poren hilft in Geschirrspülern, die Trocknung zu verbessern und Energie zu sparen.