Physikprojekte

[Christoph E. (stoppi)]

Mein Wellenpendel nimmt auch schön langsam Form an. Als Kugeln verwende 
ich welche von Newtonschen Pendel, da diese bereits über nützliche Ösen 
verfügen. Zuerst hatte ich mir 4 kleine Newtonsche Pendel auf aliexpress 
(Stückpreis 3-4 Euro) bestellt. Deren Kugeln sind aber zu leicht, sodass 
dich der Kunststofffaden nicht schön spannt.

Daher auf TEMU gleich 3 neue, deutlich größere Newtonpendel besorgt. Die 
sind bereits angekommen und deren Kugeln passen perfekt für mein 
Vorhaben. Die Einstellung der exakten Fadenlänge wird aber noch ein 
Geduldsspiel werden. Als Wiederholungszeit habe ich 40 sek ausgewählt, 
sprich nach dieser Zeit wiederholt sich die Ausgangssituation (alle 
Kugeln zur Seite ausgelenkt).

Die Hochspannungswiderstände (4 Stück mit je 10 MOhm) und -dioden (20kV, 
100mA) für mein Röntgenexperiment sind auch bereits angekommen. Da werde 
ich ja die TV-Kaskade gegen eine Selbstbauvariante ersetzen, da es in 
der TV-Kaskade bereits zu Überschlägen kommt. Vor den HV-Ausgang werde 
ich dann wohl zwei 10 MOhm-Widerstände parallel verschalten, um den 
Strom auf ca. 6 mA zu beschränken.

Ich stehe noch immer unter Schock wegen des unfassbaren Amoklaufs an 
einer Schule in meiner Stadt Graz. Ich denke nicht nur über die Opfer, 
Angehörigen (vor allem Eltern und Geschwister) und Mitschüler nach, 
sondern auch über den Täter. Wie sehr dieser von Wut und Zorn gefüllt 
gewesen sein muss, gibt mir auch zu denken...

[Christoph E. (stoppi)]

Mit 3D Bildern habe ich mich auch ein wenig beschäftigt. Eine einfache 
Methode zum Erstellen von Bildern mit Tiefenwirkung ist die Produktion 
eines sog. Wackelbilds. Dazu muss ein Objekt (z.B. Getränkedose) aus 
zwei leicht unterschiedlichen Perspektiven fotografiert werden.

Dann fügt man die beiden Bilder mit einem Gif-Programm so zusammen, dass 
sie automatisch schnell abwechselnd gezeigt werden. Mit der geeigneten 
Frequenz kann man sich ein wenig spielen.

Im Internet bin ich auf ein sehr schönes Wackelbild gestoßen (Quelle 
unbeklannt), das füge ich hier noch mit an.

Und dann habe ich mir für Anaglyphenbilder auf Amazon noch eine 
Anaglyphenbrille besorgt. Ein Anaglyph ist eine Methode zur Darstellung 
von dreidimensionalen Bildern (3D), bei der zwei unterschiedlich 
gefärbte Bilder, eines für jedes Auge, überlagert werden. Durch das 
Tragen einer speziellen Brille mit Farbfiltern (z.B. Rot und Cyan), die 
für jedes Auge ein Bild ausblenden, entsteht im Gehirn der Eindruck 
einer räumlichen Tiefe.

Als Software verwende ich 3D-Easy Space 5, welche ich vor etlichen 
Jahren bei http://www.pearl.de gekauft habe.

Obwohl meine Brille eigentlich ein Rot-Cyan-Modell sein sollte, habe ich 
mit der im Programm ausgewählten Farbe Rot-Blau bessere Resultate 
erzielt.

Man könnte auch noch zwei aus leicht unterschiedlichen Perspektiven 
aufgenommene Fotos separat mittels zweier Beamer und Polarisationsfolien 
an die Wand projizieren und dann mittels einer Polarisationsbrille 
betrachten. Dieses Experiment überlasse ich aber (ausnahmsweise) anderen 
;-)

Mehr Informationen: https://stoppi-homemade-physics.de/3d-bilder/

P.S.: Die für dieses Experiment besorgten Bierdosen habe ich dann 
verschenkt, denn mit Alkohol jeglicher Art kann man mich in die Flucht 
treiben.

[Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)]

Christoph E. schrieb:
> Durch das Tragen einer speziellen Brille mit Farbfiltern (z.B. Rot und
> Cyan), die für jedes Auge ein Bild ausblenden, entsteht im Gehirn der
> Eindruck einer räumlichen Tiefe.

Genau so eine 3D-Brille mit Farbfiltern im schweren 
Massiv-Stahloptik-Design habe ich hier auch noch. Damit sieht deine 
Küche richtig dreidimensional aus. Der Schrank auf der rechten Seite 
steht direkt im Vordergrund und der dreibeinige Ständer mittig im Raum 
und erst viel weiter hinten im Hintergrund dann der Heizkörper und das 
grüne Zimmer.

Das nenne ich mal "Perfekte Sinnestäuschung dauerhaft sichtbar gemacht!"

😎👍

[Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)]

Hier noch zwei Bilder die durch bloßes betrachten mit den Augen 
automatisch anfangen sich zu bewegen. Das sind keine gif-Dateien und man 
benötigt dazu auch keine 3D-Brille!

Es funktioniert einfach so.

[Christoph E. (stoppi)]

Danke, Michael.

Für diejenigen, welche eine Anaglyphenbrille besitzen und einen 
3-dimensionalen Einblick in meine kleine Wohnung gewinnen wollen, hänge 
ich ein Bild an ;-)

[Christoph E. (stoppi)]

Irgendwie habe ich den starken Eindruck, ich bin nahezu der Einzige, der 
auf mikrocontroller.net seine Projekte vorstellt. War das schon immer 
Mangelware oder herrscht hier erst seit einigen Jahren Flaute?

Wenn ich mir so die Beiträge auf mikrocontroller.net anschaue, dann 
interessieren mich ehrlich gesagt die allerwenigsten, da entweder nur 
einzelne Fragen gestellt werden oder über Banalitäten/Schwachsinn mit 
den üblichen Teilnehmern diskutiert wird. Mich würden halt eigenständige 
Projekte mit Abstand am stärksten interessieren, aber von denen gibt es 
nahezu keine (mehr) hier im Forum.


Zum heutigen Beitrag: Chuas Schaltung ist eine einfache elektronische 
Schaltung, die klassisches chaotisches Verhalten aufweist. Das bedeutet 
grob, dass es sich um einen „nichtperiodischen Oszillator“ handelt; er 
erzeugt eine oszillierende Wellenform, die sich im Gegensatz zu einem 
gewöhnlichen elektronischen Oszillator nie wiederholt. Erfunden wurde 
sie 1983 von Leon O. Chua, der damals Gastdozent an der 
Waseda-Universität in Japan war. Die einfache Konstruktion der Schaltung 
hat sie zu einem allgegenwärtigen Beispiel eines chaotischen Systems in 
der realen Welt gemacht, was manche dazu veranlasste, sie als „Paradigma 
des Chaos“ zu bezeichnen.

Vorlage: https://www.instructables.com/Chaos-Circuit/

Mehr Informationen: 
https://stoppi-homemade-physics.de/chuas-chaos-schaltung/

[Steffen W. (derwarze)]

Hallo

Die Schaltpäne für das Steckbrett find ich immer umständlich zu lesen 
wenn man die Schaltung verstehen will.
Habs kurzerhand mal umgezeichnet.

[Christoph E. (stoppi)]

Vielen Dank Steffen für deine Bemühungen. Da hast du schon recht, fürs 
Verständnis sind meine Pläne ziemlich ungeeignet. Aber sie sollen ja 
praktisch als Lötvorlage für eine Lochrasterplatine mit möglichst wenig 
Brücken dienen. Mache mir beim "designen" dann schon auch Gedanken.

Ich schwöre ja auf Lochraster und für Verbindungen mache ich einfach 
Lötbrücken. Entwurf und Löten haben ca. 1 h in Anspruch genommen, dann 
war alles fertig. Und selbst bei Fehlern wäre ich noch deutlich 
flexibler als mit einer fertigen Platine, einfach umlöten. Dagegen kommt 
mMn kein PCB-Dienstleister an ;-)

Das Wellenpendel ist mittlerweile auch fertig. Die größeren/schwereren 
Metallkugeln mit Öse haben sich bewährt. Die Einstellung der exakten 
Pendellängen verlangt allerdings Geduld. Man darf nicht vergessen, nach 
ca. 40 sek bzw. Perioden soll der "Gangfehler" jedes einzelnen Pendels 
nicht viel größer als 0.15 sek betragen. Von daher muss eine einzelne 
Periodendauer schon im Bereich +-4 ms stimmen.

Gekostet hat mich das Wellenpendel ca. 50 Euro. Für den Preis gibt es 
dann zwar schon vereinzelt welche zu kaufen, aber selbstgemacht macht 
ungleich mehr Spaß und man lernt auch viel mehr dabei. Würde mich 
freuen, wenn einer der Leser nun auch so ein Wellenpendel bastelt...

Mehr Informationen: https://stoppi-homemade-physics.de/wellenpendel/

[Rbx (rcx)]

Hier noch ein wenig zu lesen dazu, wenn es erlaubt ist:
https://www.reddit.com/r/gamedesign/comments/a5rtys/randomness_vs_chaos/?tl=de

[Nemopuk (nemopuk)]

Christoph E. schrieb:
> War das schon immer
> Mangelware oder herrscht hier erst seit einigen Jahren Flaute?

Es gibt wenige neue Ideen, dafür aber immer mehr Meckersäcke, die alles 
schlecht reden. Ich mag diesen Thread, da sind immer wieder sehr 
interessante Sachen bei.

[Christoph E. (stoppi)]

Danke für eure Kommentare.

Man muss ja nicht zwingend etwas komplett neues erfinden. Meine 
physikprojekte sind ja auch zumeist nicht neu. Meine möglichst einfache 
und günstige Umsetzung ist ggf. neu und innovativ.

Wenn ich sehe, wie viel Zeit manche Mitglieder hier im Forum für völlig 
sinnbefreite Beiträge teilweise im Minutentakt verschwenden, so frage 
ich mich, warum sie diese nicht für ein Projekt nutzen und es hier 
vorstellen. Aber palavern war halt schon immer deutlich weniger 
anstrengend als zu tun...

[Michael M. (Firma: Autotronic) (michael_metzer)]

Christoph E. schrieb:
> so frage ich mich, warum sie diese Zeit nicht für ein Projekt nutzen und es
> hier vorstellen?

Ganz einfach, weil man mit nur wenig Schreibaufwand im Sekundentakt 
sofort ein Feedback von den anderen Foristen erhält. Das spart Bauzeit 
und führt trotzdem schnell zu einer spannenden Reaktion der anderen 
Foristen.

[Gerhard O. (gerhard_)]

Christoph E. schrieb:
> Danke für eure Kommentare.
>
> Man muss ja nicht zwingend etwas komplett neues erfinden. Meine
> physikprojekte sind ja auch zumeist nicht neu. Meine möglichst einfache
> und günstige Umsetzung ist ggf. neu und innovativ.
>
> Wenn ich sehe, wie viel Zeit manche Mitglieder hier im Forum für völlig
> sinnbefreite Beiträge teilweise im Minutentakt verschwenden, so frage
> ich mich, warum sie diese nicht für ein Projekt nutzen und es hier
> vorstellen. Aber palavern war halt schon immer deutlich weniger
> anstrengend als zu tun...

Ob Deine Beobachtung wirklich so drastisch zutrifft?

Wenn man sich die Vielzahl der Kunstwerke-Beiträge der letzten Jahre 
ansieht, findet man dort reichlich Inspiration – und auch Ansporn, 
selbst kreativ zu werden. Manche der gezeigten Arbeiten wecken 
vielleicht sogar ein wenig positiven Neid. Was mich betrifft: Elektronik 
und Basteln sind für mich nach wie vor Tätigkeiten, die mich morgens 
gerne aus dem Bett holen – manchmal sogar mit dem Ehrgeiz, das eine oder 
andere Projekt vielleicht noch zu übertreffen.

Was Dich betrifft: Deine Beitragsreihe und Deine Webseite finde ich 
ausgesprochen interessant und lehrreich. Du zeigst sehr anschaulich, wie 
man mit vergleichsweise einfachen Mitteln beeindruckende Experimente 
realisieren kann. Auch aus Misserfolgen lassen sich wertvolle 
Erfahrungen gewinnen. Als Physiklehrer hätte ich Dich damals sehr 
geschätzt!

Der Wert und Nutzen dieses Forums hängt letztlich von uns allen ab – wir 
gemeinsam bestimmen das Niveau. Gerade deshalb wäre es untereinander ein 
schönes Zeichen des Respekts, wenn wir uns hier stets von unserer besten 
Seite zeigen könnten.

Duck und weg,
Gerhard

[Christoph E. (stoppi)]

@Gerhard: Meine Behauptungen waren bestimmt überspitzt formuliert. Für 
ein so großes Forum wie dieses hier finde ich aber auch unter 
Berücksichtigung der Kunstwerke-Beiträge die Quantität an vorgestellten 
Projekten sehr mau. So richtig spannende Beiträge, die man richtiggehend 
verschlingt gibt es sehr, sehr selten...

Zwei Experimente zum Thema Festkörper-Gitterstruktur sind anvisiert. Mit 
diesen möchte ich die Gitterstruktur, aber auch deren Fehlstellen und 
Korngrenzen simulieren. Dazu habe ich mir auf Amazon insgesamt 8000 
Stück 1.5 mm Metallkugeln bzw. Glaspipetten und Glyzerin gekauft.

Inspirationen:
Steve Mould: https://www.youtube.com/shorts/W2xxT3b-4H0
bzw. Buch Advanced physics von Tom Duncan

Wenn die Experimente Form annehmen, kann ich gerne hier davon berichten. 
Finanziert habe ich diesen Amazon-Einkauf mit einem 300 Dollar 
Gutschein, den ich für mein atomic force microscope (AFM) auf 
www.instructables.com unlängst gewonnen habe. So fließt der Preis wieder 
zurück in Physikprojekte...

[Thomas W. (datenreisender)]

Christoph E. schrieb:
> Finanziert habe ich diesen Amazon-Einkauf mit einem 300 Dollar
> Gutschein, den ich für mein atomic force microscope (AFM) auf
> www.instructables.com unlängst gewonnen habe. So fließt der Preis wieder
> zurück in Physikprojekte...

Glueckwunsch!

[Christoph E. (stoppi)]

Das Plexiglas meiner Wasserwellenmaschine hat sich ja ein wenig 
beschlagen. Deshalb habe ich Silikonöl mit 300 cSt gekauft. Dieses 
erwies sich leider als zu viskos, sodass sich keine schönen Wellenmuster 
ausbildeten. Daher nochmals 2 Flaschen Babyöl und Plastikboxen von Temu 
besorgt. Jetzt bin ich mit der Klarheit der Scheiben und den erzeugten 
Wellen zufrieden.

Mehr Informationen: 
https://stoppi-homemade-physics.de/wasserexperimente/

Vor vielen Jahren hatte ich einmal für meine Fusor-Experimente von einen 
netten Kollegen Deuteriumoxid, also schweres Wasser geschenkt bekommen. 
Der Liter kostet schon einmal 2000 Euro und mehr. Mit einem auf Amazon 
bestellten Pyknometer habe ich nun die Dichte des schweren Wassers 
ermittelt. Bei gleicher Anzahl an Molekülen pro cm³ müsste sich eine 
Dichte von 1 * 20/18 = 1.11 g/cm³ ergeben. Mein Ergebnis: ro = 1.105 
g/cm³.

Was mich nur wundert ist das Volumen des Pyknometers. Es ist mit 5 ml 
beschriftet, fasst aber ca. 5.5 ml. Normalerweise besitzen Pyknometer ja 
ein sehr genau angegebenes Volumen, da man sie zur Dichtebestimmung von 
Flüssigkeiten nutzt. Eine Abweichung von 10% ist diesbezüglich sehr 
verwunderlich. Vielleicht hat ja jemand von euch eine Begründung für 
dieses Umstand...

Mehr Informationen: https://stoppi-homemade-physics.de/freihandversuche/

[Rbx (rcx)]

Christoph E. schrieb:
> So richtig spannende Beiträge, die man richtiggehend
> verschlingt gibt es sehr, sehr selten...

Es gibt in der Artikelsammlung recht gute Projekte.

[Thomas W. (datenreisender)]

Christoph E. schrieb:

> Was mich nur wundert ist das Volumen des Pyknometers. Es ist mit 5 ml
> beschriftet, fasst aber ca. 5.5 ml. Normalerweise besitzen Pyknometer ja
> ein sehr genau angegebenes Volumen, da man sie zur Dichtebestimmung von
> Flüssigkeiten nutzt.

Wie warm war es in Deinem Labor? Hier waren heute freundliche 30°C. Dein 
Pyknometer ist bei 20°C kalibiert.

Gruesse

Th.

[Christoph E. (stoppi)]

Danke für eure Kommentare. Die Lufttemperatur beim Befüllen des 
Pyknometers lag bei rund 24°C, die Wassertemperatur ca. 14°C. Ich hatte 
mit einer Wasserdichte von 1 g/cm³ gerechnet. Die wahre Dichte liegt ja 
ein wenig darunter und macht bei gegebener Masse das Volumen des 
Pyknometers noch größer. Der Temperatureinfluss macht aber auch niemals 
10% aus, von daher stimmt mit dem Pyknometer etwas nicht. Es ist aber 
trotzdem brauchbar, da man es ja mit Wasser bekannter Dichte kalibrieren 
kann.

Die beiden Experimente zum atomaren Kristallgitter inkl. Fehlstellen 
konnte ich auch schon durchführen.

Für eine Fläche von 14 cm x 14 cm kamen rund 7000 Kugeln mit einem 
Durchmesser von 1.5 mm zum Einsatz. Diese kosteten mich 32 Euro. Der 
innere Freiraum zwischen den beiden Plexiglasplatten betrug zunächst 2 
mm. Ich habe dann noch zwei Overheadfolien reingelegt. Die besten 
Resultate erzielt man aber, wenn man die beiden Deckplatten noch ein 
wenig mit der Hand zusammendrückt. Dann ergeben sich größere homogene 
Bereiche. Man erkennt aber sehr schön die Korngrenzen, Löcher und andere 
Fehlstellen. Elementare Festkörperphysik für Anfänger ;-)

Im zweiten Experiment erzeugt man mit einer Luftpumpe und einer sehr 
feinen Düse (in meinem Fall eine 1 ml Insulinspritze) Luftblasen in 
einer Seifenblasenmischung. Diese besteht aus
* 500 ml Wasser
* 33 ml Geschirrspülmittel (z.B. fairy ultra)
* 8 ml Glyzerin

Die gesamte Mischung habe ich dann auf ein Ofenblech geschüttet und dann 
mit der Spritze Luftbläschen erzeugt. Auch hier erkennt man recht schön 
Bereiche ohne Störung/Defekt bzw. Störstellen und Korngrenzen.

Die Kosten für diesen Versuch belaufen sich auf ca. 25 Euro.

[Christoph E. (stoppi)]

In der Schule im Physikunterricht werden Schüler mit elektrischen und 
magnetischen Feldern konfrontiert. Die Feldlinien zeigen lokal Richtung 
und Stärke (über die Dichte der Linien) von E bzw. B an.

Bei diesem Experiment ging es um die Sichtbarmachung elektrischer und 
magnetischer Felder. Für ersteres benötigt man eine 
DC-Hochspannungsquelle, Öl, Grieß, eine flache runde Glasschale und 
verschiedene Elektroden.

Am besten soll sich angeblich Rizinusöl eignen, ich habe es mit 
Silikonöl probiert und es funktioniert auch.

Die Spannung meines DIY-Netzteils beträgt maximal 15 kV. Eventuell 
könnte man es mit einer Spannungsquelle mit höherer Spannung probieren.

Mehr Informationen: 
https://stoppi-homemade-physics.de/elektrische-und-magnetische-felder/

[Christoph E. (stoppi)]

Hier noch ein kleiner Nachtrag zur Visualisierung elektrischer Felder. 
Habe das Feld für den Plattenkondensator und die beiden Punktladungen 
noch einmal wiederholt. Jetzt gefallen mir die Ergebnisse besser.

Und dann noch der Vollständigkeit halber meine Resultate mit der 
Selbstbau-Diode. Die Anleitung dazu gibt es hier: 
https://www.sauerampfer-online.de/zinkdiode/diode.html

Wenn man nicht so blöd ist wie ich und darauf achtet, dass die 
Oszieingänge auf DC-Kopplung gestellt sind, dann erhält man auch eine 
einigermaßen schöne Diodenkennlinie (bzw. eher die einer Zenerdiode). 
Man benötigt nur verzinktes Stahlblech, einen dünnen Kupferdraht und 
eben ein Oszilloskop im xy-Modus.

[Christoph E. (stoppi)]

Neben elektrischen Feldern mittels Öl, Grieß und Hochspannung wollte ich 
auch Magnetfelder visualisieren. Dazu habe ich in eine 2 mm dünne 
Plexiglasplatte gefühlt 1000 Löcher gebohrt. Mit dem Bohrer konnte ich 
diese aber nur vorbohren, da mir sonst das Plexiglas sofort gesprungen 
wäre. Ich verwendete zum aufweiten einen kegelförmigen Schleifstein und 
dann zum finalen Aufbohren einen per Hand gedrehten 6.8 mm Bohrer. Nach 
mehr als 2 Stunden hatte ich etliche Blasen an meinen Fingern. 
Rückblickend eine richtige Strafarbeit, die ich bestimmt nicht mehr so 
schnell mache.

In die Löcher kamen dann 6 x 1 mm messende Nadellager und auf beiden 
Seiten dann noch eine Plexiglasplatte zum Abschließen. Leider rann der 
verwendete Plexiglaskleber und so drehen sich in 3 Löchern die 
Nadellager nicht mehr schön. Ärgerlich aber verschmerzbar.

Mit der Visualisierung der Magnetfelder bin ich aber zufrieden. So deckt 
sich etwa das Feld eines Stabmagneten sehr genau mit der Theorie, 
Heureka...

Mehr Informationen: 
https://stoppi-homemade-physics.de/elektrische-und-magnetische-felder/

[Christoph E. (stoppi)]

Ein weiterer Versuch und zwar die experimentelle Bestimmung der 
magnetischen Suszeptibilität chi = µr - 1 von einer paramagnetischen 
Flüssigkeit steht noch aus. Ich habe mich für Eisen-3-chlorid 
entschieden. Dieses müsste nächste Woche bei mir ankommen.

Ein Glasrohr gefüllt mit der Flüssigkeit wird in ein sehr starkes 
Magnetfeld gebracht. Durch den Paramagnetismus wird die Flüssigkeit ins 
Magnetfeld hineingezogen. Dadurch hebt sich eben der Flüssigkeitsspiegel 
um einen sehr kleinen Wert.

Bei 40%iger Eisen-3-chlorid-Mischung und einer magnetischen Flussdichte 
von immerhin 0.4 T sollen es nur 0.2 mm sein. Für das Magnetfeld kommt 
mein starker Elektromagnet zum Einsatz. Die Höhenzunahme des 
Flüssigkeitsspiegels versuche ich mit meinem Smartphone zu erfassen. 
Dazu habe ich eine gewöhnliche Lasermodullinse vor dem Handyobjektiv 
postiert. So erhalte ich eine Auflösung von etwa 2 µm pro Pixel.

Wenn es Neuigkeiten gibt, kann ich gerne hier berichten...