Fachbereich Technik
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Vortrag im Rahmen der „Hochschulreihe“ an der Fachhochschule Brandenburg am 17. Juni 2009, 19.00 Uhr, im Hörsaal 027 des Informatikzentrums Die gegenwärtige Zeit ist charakterisiert durch einen Umbruch unseres Hochschulwesens in einem noch nie erlebten Ausmaß. Der sogenannte Bologna-Prozeß, mit dem die Veränderun-gen meistens begründet werden, betont als Schlüssel zur Schaffung des Europäischen Hoch-schulraumes insbesondere die arbeitsmarktbezogene Qualifikation seiner Bürger. Damit die Studenten und die Absolventen der Hochschulen durch ihr Studium nicht zu willi-gen, mehr oder weniger gut funktionierenden Arbeitnehmern geschult, sondern zu selbständig denkenden und verantwortungsbewußt handelnden Persönlichkeiten herangebildet werden, ist es notwendig, daß ihnen neben ihrem fachlichen Wissen auch ein fundierter Einblick in die Entstehung und Entwicklung der eigenen Fachdisziplin gegeben wird. Da dieses Ziel weder in der Vergangenheit, noch in der Gegenwart in ausreichendem Maße realisiert wurde – erinnert sei in diesem Zusammenhang daran, daß seit 1996 an den deutschen Universitäten 17 Lehr-stühle für Wissenschaftsgeschichte dem Rotstift zum Opfer gefallen sind – , ist die im März dieses Jahres erhobene Forderung des Deutschen Hochschulverbandes zu begrüßen, daß die Fächer Wissenschaftsgeschichte und Ethik in allen Studiengängen zum Pflichtlehrangebot erhoben werden sollten. Der Vortrag im Rahmen der Hochschulreihe hat das Ziel, hierbei für die Ingenieurwissenschaften einen kleinen Beitrag zu leisten.
A theoretical model for the tread slip and the effective rolling radius of the tyres in free rolling
(2017)
Konkav gewölbte Glasfassaden von Großbauten können bei ungünstiger Orientierung zur Sonne zum Brennspiegel werden. Unfreiwillig berühmt gewordene Beispiele sind das Vdara-Hotel in Las Vegas und das “Walkie-Talkie”-Hochhaus in London. Dieser Effekt tritt auch nur an bestimmten Tagen bei passendem Sonnenstand auf. Da die Fassaden keine perfekten Parabolspiegel sind, produzieren sie keinen scharfen Brennpunkt, sondern aufgeweitete Brennflecke, sogenannte Kaustiken. Trotzdem können dort hohe Bestrahlungsstärken auftreten. Simulationen und Experimente mit Modellen bestätigen dies.
An approach for analyzing business process execution complexity based on textual data and event log
(2023)
With the advent of digital transformation, organizations increasingly rely on various information systems to support their business processes (BPs). Recorded data, including textual data and event log, expand exponentially, complicating decision-making and posing new challenges for BP complexity analysis in Business Process Management (BPM). Herein, Process Mining (PM) serves to derive insights based on historic BP execution data, called event log. However, in PM, textual data is often neglected or limited to BP descriptions. Therefore, in this study, we propose a novel approach for analyzing BP execution complexity by combining textual data serving as an input at the BP start and event log. The approach is aimed at studying the connection between complexities obtained from these two data types. For textual data-based complexity, the approach employs a set of linguistic features. In our previous work, we have explored the design of linguistic features favorable for BP execution complexity prediction. Accordingly, we adapt and incorporate them into the proposed approach. Using these features, various machine learning techniques are applied to predict textual data-based complexity. Moreover, in this prediction, we show the adequacy of our linguistic features, which outperformed the linguistic features of a widely-used text analysis technique. To calculate event log-based complexity, the event log and relevant complexity metrics are used. Afterward, a correlation analysis of two complexities and an analysis of the significant differences in correlations are performed. The results serve to derive recommendations and insights for BP improvement. We apply the approach in the IT ticket handling process of the IT department of an academic institution. Our findings show that the suggested approach enables a comprehensive identification of BP redesign and improvement opportunities.
In den letzten Jahren gab es einen wahren Boom von Neugründungen so genannter Science Center. Sie sollen die Naturwissenschaften insbesondere die Physik für einen breiten Personenkreis erfahr- und lernbar machen. In loser Folge werden wir einige dieser Center im deutschsprachigen Raum vorstellen. Der vorliegende einführende Beitrag gibt eine kurze Übersicht über Konzepte, Anliegen und Trends dieser Einrichtungen.
Ubiquitous Music is an interdisciplinary research area that combines methodologies from music, computer science, education, creativity studies, human sciences and engineering.
The Ubiumus 2023 symposium, held at Ulster University and North West Regional College in Derry~Londonderry, Northern Ireland, included contributions on the following topics:
Rapid Prototyping and Live Environments
Ecological Approaches to Ubiquitous Music
Ubiquitous Music Creative Practices, Tools and Influences
The symposium also included a number of artistic contributions and workshops, which are also discussed in the proceedings volume. A number of events (including all paper presentations, an invited lecture, a panel discussion, and a keynote and associated performance) were also documented via video, with a link available in this Proceedings volume.
The public sector faces several challenges, such as a number of external and internal demands for change, citizens' dissatisfaction and frustration with public sector organizations, that need to be addressed. An alternative to the traditional top-down development of public services is co-creation of public services. Co-creation promotes collaboration between stakeholders with the aim to create better public services and achieve public values. At the same time, data analytics has been fuelled by the availability of immense amounts of textual data. Whilst both co-creation and TA have been used in the private sector, we study existing works on the application of Text Analytics (TA) techniques on text data to support public service co-creation. We systematically review 75 of the 979 papers that focus directly or indirectly on the application of TA in the context of public service development. In our review, we analyze the TA techniques, the public service they support, public value outcomes, and the co-creation phase they are used in. Our findings indicate that the TA implementation for co-creation is still in its early stages and thus still limited. Our research framework promotes the concept and stimulates the strengthening of the role of Text Analytics techniques to support public sector organisations and their use of co-creation process. From policy-makers' and public administration managers' standpoints, our findings and the proposed research framework can be used as a guideline in developing a strategy for the designing co-created and user-centred public services.
Arc attachments on aluminium during tungsten electrode positive polarity in TIG welding of aluminium
(2011)
In modem AC power sources, both balance and current of EP (tungsten electrode positive) and EN (tungsten electrode negative) can be readily adjusted. According to conventional assumptions the surface of aluminium workpieces is cleaned during EP but the tungsten electrode is more heated due to electron work function. During EN the tungsten electrode cools down and the workpiece is melted. Therefore, optimal settings of the power source mostly aim for maximal penetration and minimal electrode wear. This paper presents a study of arc attachments in TIG welding on aluminium. Two different arc attachments to the cathodic workpiece could be attested with only one of them actually cleaning the surface. The first one is a spot mode (highly dynamic) that attaches to the edges of oxide layers and cracks them. The second one is also a spot mode, but it attaches to weld pools. It does not clean the surface but heats the base material intensively. Both arc attachment modes compete against each other. As a result, the cleaning area narrows with wider weld pools due to an increasing attachment to the weld pool during EP. The influences on the arc attachment to the aluminium cathode as well as the contradictions in present literature are discussed. Possible adjustments of the AC balance for optimized processes are proposed.
Abstract
So far experiments with artificial halos from single transparent crystals have suffered from the lack of apparatus that allows simultaneous rotation around two and three axes. A new setup is presented which overcomes these restrictions by combining electrical as well as pneumatic concepts. This enables reproducible experiments of the most common halos observed in nature and for the first time artificial ring halos from single hexagons rotating around three axes simultaneously. In addition, an old qualitative halo demonstration based on perceived colors of rotating colored areas whose contours represent scattering plots has been reinvestigated and the usually nonsaturated color of artificial parhelia was visualized using a crossed prism method. These new experiments are discussed in the context of all known artificial halo experiments.
© 2014 Optical Society of America
Asymmetrische Polarlichter
(2009)
Auf dem Weg zum Replikator
(2022)
Mit kommerziellen Infrarotkameras lassen sich bereits seit einigen Jahren erfolgreich ausgewählte Gase qualitativ nachweisen. Voraussetzung ist ein thermischer Kontrast des Gases zum Hintergrund. Laboruntersuchungen haben gezeigt, dass auch CO2 ohne Probleme nachweisbar ist. Im Labor können bei Hintergrundtemperaturen von nur 35 °C minimale Gasvolumenströme von 1ml/min, entsprechend 0,5 m3/Jahr, detektiert werden, was Anwendungen beispielsweise im Bereich der CCS-Technologie möglich erscheinen lässt.
Aus Schaden wird man klug! Zwei Jahrhunderte Bemühungen um die Sicherheit des Schienenverkehrs
(2017)
6. Resümee
Der vorstehend dargelegte Parforce-Ritt durch die Geschichte des Eisenbahnwesens mit spezieller
Betrachtung von ausgewählten Schadensfällen und aus ihnen abgeleiteter Schlußfolgerungen
zeigt, daß aus Schadensfällen sehr wohl Erkenntnisse abgeleitet werden können, um
künftig Schäden zu verhüten. Sowohl der Wissenschaft und ihren Repräsentanten als auch den
Verantwortungsträgern im Eisenbahnwesen fällt hierbei naturgemäß eine bedeutsame Rolle
zu. Daß Entscheidungen und Vorgaben „aus höherer Warte“ mitunter zu Fehlleistungen führen
können, dokumentierte der Wunsch nach der Realisierung der „bewährten Fischbauchform“
für die von Birkinshaw gewalzten Schienen. Daß Vorgaben von höherer Stelle aber
auch positive und lange anhaltende Wirkungen haben können, hatte sich 1975 in Kirchmöser
gezeigt durch die damals angeregte Befassung des neuen Mitarbeiters mit Rissen und Brüchen
im Bereich des Eisenbahnwesens auf der Grundlage der Bruchmechanik.
Daß mit der wissenschaftlichen Analyse von Schadensfällen und den daraus zu ziehenden
Schlußfolgerungen nicht immer so umgegangen wird, wie es im Interesse der Gesellschaft mit
der ethischen Verantwortung der Wissenschaft für Menschenleben und die Verhinderung materieller
Schäden angemessen sein sollte, zeigt u.a. die Rezension von Pusch zu dem Buch
„Einführung in die bruchmechanische Schadensbeurteilung“ [50]: „Neben einer Vielzahl von
Beispielen für die erfolgreiche bruchmechanische Bauteilbewertung unter Einbeziehung von
Rissen bzw. rißähnlicher Spannungskonzentrationsstellen sowie der Werkstoffentwicklung
und dem beanspruchungsgerechten Werkstoffeinsatz ist hierbei auch die Analyse von Schadensfällen
und die Ableitung von Maßnahmen für die Schadensverhütung von ökonomischer
und ökologischer Bedeutung. Der letztgenannte Anwendungsbereich, im Schrifttum häufig
aus vereinbarter Vertraulichkeit unterrepräsentiert, ist Gegenstand des vorliegenden Titels,
wobei der Autor an einer Vielzahl von anschaulich erläuterten Beispielen bruchmechanischer
Schadensfallanalysen auf eigene Arbeiten als Forscher und Hochschullehrer verweisen kann.“
Konstatiert werden muß, daß der Umgang mit Schadensfällen und ihrer wissenschaftlichen
Aufarbeitung im Ausland - erinnert sei an dieser Stelle an die spektakulären Eisenbahnbetriebsunfälle
von Woodlawn bei Marshall (Texas, USA) am 12. November 1983 und bei Hatfield
nahe London (Großbritannien) am 17. November 2000 - wesentlich offener, unvoreingenommener
und letztlich effektiver ist als in Deutschland. Gutachten werden hierzulande zur
Monopolisierung der Wissenschaft genutzt, was - unabhängig, ob institutionell oder individuell
veranlaßt, - mit Fug und Recht als eine spezielle Art wissenschaftlichen Fehlverhaltens zu
disqualifizieren ist.
Nicht auszuschließen ist, daß sich die Wissenschaft durch ihre Repräsentanten auf Irrwege
begibt, wie es aus der Vergangenheit bekannt ist, als Otto von Guericke und Gottfried Wilhelm
Leibniz aufgefundene Knochen als zu einem Einhorn gehörig interpretierten [51]. Ein
ähnlicher Irrtum ist es wohl, wenn bei der Rollkontaktermüdung von Eisenbahnschienen dem
in die Risse eingedrungenen Wasser eine hydraulische Sprengwirkung zugeschrieben wird,
die für die weitgehend gradlinige Rißausbreitung verantwortlich sein soll bei vollständiger
Vernachlässigung der durch die Rollkontaktbeanspruchung geänderten Eigenschaften des
Schienenstahls.Können die Darlegungen als Anregung zum Befassen mit der technischen Vergangenheit aufgefaßt
werden, so sollte aus der Sicht des dargelegten wissenschaftlichen Betätigungsfeldes,
der Bruchmechanik, gezeigt werden, daß mit Hilfe bruchmechanischer Analysen die Ursachen
aufgetretener Schäden geklärt werden können, sei es für die Lebensdauer rißgeschädigter
Bauteile, für die Gefährlichkeit von Rissen oder welche Maßnahmen dazu geführt hätten,
den Bruch zu vermeiden. Kann auf diese Weise die Verantwortlichkeit für aufgetretene Schäden
geklärt werden, so ist es doch wichtiger, künftig ähnliche Schäden zu vermeiden!
Was aus den vorstehenden Darlegungen aber auch abgeleitet werden kann, ist die Erkenntnis,
daß die Entwicklung der technischen Wissenschaften nicht ausschließlich im Selbstlauf erfolgt,
sondern mitunter in starkem Maße auch durch Schadensfälle und durch Persönlichkeiten,
die sich der Lösung der Problematik annehmen, vorangetrieben wird.
Trotz seiner dringenden Reformbedürftigkeit ist auch heute noch das deutsche Diplomstudium grundsätzlich erfolgreich und erneuerungsfähig. In Kenntnis der neueren internationalen Entwicklungen in Dänemark, Finnland, Griechenland, Großbritannien, den USA und Indien ist es vorschnell und nicht zu akzeptieren, das seit mehr als einem Jahrhundert existierende deutsche Hochschuldiplom zum Auslaufmodell zu erklären und die akademische Bildung ausschließlich auf das angeblich international – von wem auch immer – anerkannte Bachelor-Master-System umzustrukturieren.
This article forms the second of two papers on the subject of microwave cookers. In the first paper Michael Vollmer describes the physics behind the production of microwaves in the magnetron of the oven, the waveguide and the interaction between the microwaves and the food. This article looks at the physics of cooking, and how the appliance and the food industries have developed products which are now part of many of our students' lifestyles. We include many interesting demonstrations that illustrate this history and which could be used to teach many principles of physics.
Im Bereich des Querschnittsübergangs der Federstelle bilden sich unter ungünstigen Umständen im Fuß von Zungenschienen Ermüdungsrisse, die letztlich den Bruch der Schiene verursachen können. Zur Qualifizierung der Bewertungskriterien, d.h. des Prüfzyklusses der zerstörungsfreien Prüfung der Zungenschienen, wird die bruchmechanische Analyse als Monte-Carlo-Simulation gestaltet. Aus dem ungünstigsten Risswachstumsverhalten wird für die zerstörungsfrei ermittelte Rissgröße der erforderliche Prüfzyklus in Abhängigkeit von der Betriebsbelastung abgeleitet.
Water can exhibit many different colors due to a variety of physical properties. Here, we focus on some observable colors within very pure freshwater. We only treat the absorption of light due to electronic and ro-vibrational excitations and scattering due to refractive index fluctuations of the water and the respective consequences for the appearance of colors.
Der Name der italienischen Stadt Bologna ist für die akademische Bildung in zweifacher Hin-sicht von grundlegender Bedeutung: 1. Im 12. Jahrhundert entstand in Bologna aus einer Juristenschule die erste europäische Universität mit später vier Fakultäten, die zusammen mit der im gleichen Zeitraum entstandenen Universität in Paris das Vorbild für die Hochschulen in Europa wurde. 2. Im Jahre 1999 verabredeten die in Bologna zusammengekommenen Vertreter von 29 Ländern die Bildung eines zu schaffenden „Europäischen Hochschulraums“. Ziel die-ser Verabredung ist die Erhöhung der Mobilität der Studenten sowie die Erhöhung der Internationalität und der Attraktivität des Studiums. Um diese Ziele zu erreichen, sind als Strukturmaßnahmen einzuführen: · gestufte Studiengänge mit den akademischen Abschlüssen Bachelor und Master – ent-sprechend dem angelsächsischen, speziell dem US-amerikanischen Bildungssystem – sowie als weitere Möglichkeit ein Doktoratsstudiengang, · die an den Hochschulen durchgeführten Lehrveranstaltungen zu modularisieren, d.h. zu Komplexen, den sogenannten Modulen, zusammenzufassen · und ein Vergleichssystem zur Bewertung des Studienaufwandes als Europäisches Kreditpunkt-Transfer-System (ECTS-System). Anfangs wurde das neue Graduierungssystem als Alternative zu dem in Deutschland beste-henden System propagiert. Seitens der Politik wird jedoch in zunehmendem Maße darauf ge-drängt, das bisherige System der Staatsexamens-, Diplom- und Magister-Studiengänge mit dem Jahr 2010 generell abzuschaffen und durch das gestufte Bachelor-Master-System zu er-setzen, wobei · ausschließlich das gestufte Bachelor-Master-System finanziell gefördert wird, · eine großflächige Erprobung aber übersprungen · und eine allgemeine breite Akzeptanz bei den Studenten und in der Gesellschaft nicht abgewartet werden soll. Um den Stand der akademischen Bildung in Deutschland werten zu können, ist ein Rückblick auf die Entwicklung in den vergangenen Jahrhunderten notwendig. Neben bemerkenswerten Veränderungen zeigt sich auch eine gewisse Kontinuität bei den Hochschulen. Im Umfeld der Hochschulen vollziehen sich gegenwärtig Umbrüche in vielfältiger Form in Deutschland, aber auch in anderen europäischen Ländern. Um diese mit ihren nicht unbedingt als positiv einzu-schätzenden Auswirkungen verstehen zu können, ist ein kritischer Blick auf das US-amerikanische Hochschul-Bildungssystem hilfreich. Die vorgesehenen Strukturänderungen bei der akademischen Ausbildung sind nicht ein rein „akademisches“ Problem. Sie sind letztlich in hohem Maße problematisch für die gesamte Gesellschaft und insbesondere auch für die künftige Leistungsfähigkeit der Volkswirtschaft unseres Landes.
Bouncing Poppers
(2015)
Abstract
Toys are known to attract interest in physics and they are therefore often used in physics teaching of various topics. The present paper deals with a simple toy, the so-called “hopper popper,” which, similar to superballs, can be used when teaching mechanics. We suggest some experiments and describe the basic physics of this toy, also providing background information for teachers.
Brazing as the key to resource-efficient and energy-efficient joining in the product life cycle
(2010)
Ist Wasserstoff der unbegrenzte Energieträger der Zukunft? Ist die Brennstoffzelle als Energieumwandlungssystem denkbar, welches geräuschlos Strom erzeugt und dabei Emissionsfreie arbeitet? Wird der Lithium-Akku eine Möglichkeit sein elektrische Energie sicher, zuverlässig, und dauerhaft zu speichern? Wie ökologisch, ökonomisch und nachhaltig sind diese Technologien heute bzw. werden sie in 20 Jahre sein? In der Arbeit wurden zu den Fragestellungen Antworten und Szenarien gefunden und bewertet. Im Mittelpunkt steht das Automobil mit einer Brennstoffzelle als Energiewandlungssystem.
The content of a student lab course is described which deals with characterization of the most important parameters governing the performance of infrared cameras. In detail, the parameters describing the temperature resolution, spatial resolution and time resolution of commercial IR cameras are analysed using simple lab experiments. Understanding the respective performance of the system is the prerequisite for applying infrared thermal imaging to quantitative measurements in physics and technology.
Kurzdarstellung
Kolumbien ist ein agrarwirtschaftlich geprägtes Land, indem eine Vielzahl verschiedener
landwirtschaftlicher Produkte, wie zum Beispiel Zuckerrohr, Kaffee oder Reis, angebaut
werden. Durch die jährlich anwachsende Menge an produzierten Gütern steigt auch die jährlich
produzierte Menge an landwirtschaftlichen Abfällen, welche Anwendung als erneuerbare
Energieträger finden können. Aufgrund der Tatsache, dass es in weiten Teilen Kolumbiens,
gerade in den ländlichen agrarwirtschaftlich geprägten Gebieten, Probleme mit der
Energieversorgung gibt, könnten die landwirtschaftlichen Abfälle genutzt werden, um vor Ort
Energie zu erzeugen und die Entwicklung dieser Regionen zu fördern.
Die Forschungsgruppe „Biomass and Optimization of Thermal Systems” (BIOT) der „National
University of Colombia“ beschäftigt sich mit genau diesem Thema. In dem Projekt „Efficient
Use of Alternative Carbonaceous Fuels in the Power Generation in Colombia by
Implementation of Fluidized Bed Reactors” ist geplant, eine zirkulierende Wirbelschichtanlage
zur Vergasung von Biomassepartikeln zu konstruieren. Wirbelschichtreaktoren besitzen
hervorragende Wärmetransporteigenschaften, sowie gute Partikelkontaktraten, welche
notwendig für einen thermochemischen Wandlungsprozess sind [1]. Das Ziel des Projektes ist
es zu untersuchen, welche der vor Ort anfallenden landwirtschaftlichen Abfälle effizient genutzt
werden können, um Energie durch Vergasungsprozesse unter Anwendung einer
Wirbelschichtanlage zu produzieren.
Die Auslegung des Wirbelschichtreaktors und die Modellierung des thermochemischen
Wandlungsprozesses hängt stark von den physischen und fluiddynamischen Eigenschaften der
verwendeten Biomassepartikel ab. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der
experimentellen Bestimmung der wesentlichen Eigenschaften der Biomassepartikel. Dazu
gehören: die Partikelgrößenverteilung, der mittlere Partikeldurchmesser, die Schütt- und
Partikeldichte und der Feuchtigkeitsgehalt. Im Weiteren werden Fluidisierungsversuche mit
Mischungen aus Quarzsand, welcher als Bettmaterial dient, und verschiedenen zugeführten
Mengen an Biomassepartikeln durchgeführt. Dabei werden die charakteristischen Kenngrößen,
wie die Lockerungsgeschwindigkeit, und die Art der Fluidisierung bzw. die Art der sich
ausbildenden Schicht experimentell ermittelt, um Erkenntnisse darüber zu erlangen, ob die
verschiedenen landwirtschaftlichen Abfälle erfolgreich fluidisiert werden können.
Der Erwartungswert einer Zufallsgröße kann generell am Graphen ihrer Verteilungsfunktion durch eine naheliegende Gleichheit zweier Flächeninhalte festgelegt werden. Äquivalent dazu lässt er sich mit zwei uneigentlichen Riemann-Integralen darstellen. Davon ausgehend werden die Tschebyschow-Ungleichung und ihre Modifikation mit strikten Ungleichheitszeichen hergeleitet.
Gasdetektion mit Infrarotkameras ist eine relativ neue Anwendung. Aufgrund der industriellen Bedeutung einiger Gase wurden sensitive Kameras mit Schmalbandfiltern entwickelt. Heute gibt es kommerzielle Systeme für die Detektion flüchtiger Kohlenwasserstoffe, Schwefelhexafluorid und Kohlenmonoxid. In dieser Arbeit werden Laborergebnisse der Detektion von CO2 vorgestellt und potenzielle Anwendungen diskutiert.
We investigate micrometer-sized flat droplets consisting of an isotropic core surrounded by a nematic rim in freely suspended smectic A liquid-crystal films. In contrast to purely isotropic droplets which are characterized by a sharp edge and no long-range interactions, the nematic fringe introduces a continuous film thickness change resulting in long-range mutual attraction of droplets. The coalescence scenario is divided in two phases. The first one consists in the fusion of the nematic regions. The second phase involves the dissolution of a thin nematic film between the two isotropic cores. The latter has many similarities with the rupture of thin liquid films between droplets coalescing in an immiscible viscous liquid.
Coalescence of biphasic droplets in free-standing smectic films is controlled in part by the rupture of a thin nematic membrane separating the isotropic droplet cores.
Coarsening of Quasi Two-Dimensional Emulsions Formed by Islands in Free-Standing Smectic Films
(2024)
We study the coarsening behavior of assemblies of islands on smectic A freely suspended films in ISS microgravity experiments. The islands can be regarded as liquid inclusions in a two-dimensional fluid in analogy to liquid droplets of the discontinuous phase of an emulsion. The coarsening is effectuated by two processes, predominantly by island coalescence, but to some extend also by Ostwald ripening, whereby large islands grow at the expense of surrounding smaller ones. A peculiarity of this system is that the continuous and the discontinuous phases consist of the same material. We determine the dynamics, analyze the self-similar aging of the island size distribution and discuss characteristic exponents of the mean island growth.
Smectic islands on a thin freely suspended smectic film form a quasi two-dimensional emulsion, without a liquid subphase. We describe the coarsening dynamics that involves island coalescence and Ostwald ripening.
A geometric model for the optical air mass of the atmosphere is developed. Using the model, simple formulae are derived for the optical thickness of light passing through (1) a molecular atmosphere, (2) an atmosphere with uniformly distributed tropospheric aerosols and (3) atmospheres with elevated aerosol layers. The formulae are used to model the spectra and perceived colours of the Sun and Moon.
abstract
Nature provides many beautiful optical phenomena that can be used to teach optical principles. Here we describe an interdisciplinary education project based on a simple computer model of the colors observed in the famous thermal pools of Yellowstone National Park in the northwestern United States. The primary wavelength-dependent parameters that determine the widely varying pool colors are the reflectance of the rocks or the microbial mats growing on the rocks beneath the water (the microbial mat color depends on water temperature) and optical absorption and scattering in the water. This paper introduces a teaching module based on a one-dimensional computer model that starts with measured reflectance spectra of the microbial mats and modifies the spectra with depth-dependent absorption and scattering in the water. This module is designed to be incorporated into a graduate course on remote sensing systems, in a section covering the propagation of light through air and water, although it could be adapted to a general university optics course. The module presents the basic 1-D radiative transfer equation relevant to this problem, and allows them to build their own simple model. Students can then simulate the colors that would be observed for different variations of the microbial mat reflectance spectrum, skylight spectrum, and water depth. © (2015) COPYRIGHT Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). Downloading of the abstract is permitted for personal use only.
Abstract
The brilliant visible colors of various hot springs and pools in Yellowstone National Park are explained with a combination of scattering from the water and from microbial mats that coat the bottoms of these thermal features. A simple 1D radiative transfer model was used to simulate the colors recorded in visible photographs and the spectrum of light making up these colors. The model includes attenuation in water by absorption and molecular scattering as well as reflection characteristics of the microbial mats and surface reflection of the water. Pool geometries are simulated as simple rough cones scaled to have depths and widths that match published data. Thermal images are also used to record the spatial distribution of water skin temperature. The measurements and simulations confirm that colors observed from shallow-water features arise primarily from the spectral properties of the microbial mat, which is related to the water temperature, while colors observed from deeper water arise primarily from the wavelength-dependent absorption and scattering in the water.
Conceptual ontology of prospective risk analysis in medical environments - the OPT-Model-Ontology
(2015)
Coole Experimente
(2001)
Experimente mit flüssigem Stickstoff kommen in der Lehre - vor allem an Hochschulen - bislang zu kurz. Dabei gibt es schöne Versuche aus nahezu allen Bereichen der Physik, die in Lehrveranstaltungen relativ einfach vorgeführt werden können. Wir stellen hier einige Experimente vor, die eindrucksvoll demonstrieren,wie sich physikalische Eigenschaften bei tiefen Temperaturen ändern.
This study examines the impact of Artificial Light at Night (ALAN) on two coral species, Acropora eurystoma and Pocillopora damicornis, in the Gulf of Aqaba/Eilat Red Sea, assessing their natural isotopic responses to highlight changes in energy and nutrient sourcing due to sensory light pollution. Our findings indicate significant disturbances in photosynthetic processes in Acropora eurystoma, as evidenced by shifts in δ13C values under ALAN, pointing to alterations in carbon distribution or utilization. In Pocillopora damicornis, similar trends were observed, with changes in δ13C and δ15N values suggesting a disruption in its nitrogen cycle and feeding strategies.
The study also uncovers species-specific variations in heterotrophic feeding, a crucial factor in coral resilience under environmental stress, contributing to the corals' fixed carbon budget. Light measurements across the Gulf demonstrated a gradient of light pollution which possess the potential of affecting marine biology in the region. ALAN was found to disrupt natural diurnal tentacle behaviors in both coral species, crucial for prey capture and nutrient acquisition, thereby impacting their isotopic composition and health.
Echoing previous research, our study underscores the need to consider each species' ecological and physiological contexts when assessing the impacts of anthropogenic changes. The findings offer important insights into the complexities of marine ecosystems under environmental stress and highlight the urgency of developing effective mitigation strategies.
Coronas and glories
(2005)
Model simulations of laboratory-generated and natural crepuscular rays are presented. Rays are created in the laboratory with parallel light beams that pass through artificial fogs and milk–water solutions. Light scattered by 90° in a dilute mixture of whole milk first increases in intensity with distance from the source to a maximum as a result of multiple scattering by mainly small angles before decreasing exponentially due to extinction as distance continues to increase. Crepuscular rays are simulated for three cloud configurations. In case 1, the Sun at the zenith is blocked by a cloud with an overhanging anvil. The rays appear white against blue sky and are brightest when atmospheric turbidity, β≈11 . Shading by the anvil separates maximum brightness from apparent cloud edge. In case 2, a ray passes through a rectangular gap in a cloud layer. The ray is faint blue in a molecular atmosphere but turns pale yellow as β and solar zenith angle, ϕsun , increase. At ϕsun=60° it appears most striking when the cloud is optically thick, β≈5 , and the beam width Δx≈1000 m . In these cases, increasing aerosol radius, raer , to about 1000 nm brightens, narrows, and shortens rays. In case 3, the twilight Sun is shaded by a towering cloud or mountain. The shaded rays are deeper blue than the sunlit sky because the light originates higher in the atmosphere, where short waves have suffered less depletion from scattering. The long optical path taken by sunlight at twilight makes color and lighting contrasts of the rays greatest when the air is quite clean, i.e., for β−1≪1 . In all cases, the brightest rays occur when sunlight passes through an optical thickness of atmosphere, τ≈O(1) .
© 2011 Optical Society of America
Regenbögen, Halos, Koronen, Himmelsfarben – es gibt eine Vielzahl farbenprächtiger Phänomene in der Natur, verursacht durch Reflexion, Brechung oder allgemein gesprochen durch Streuung des Lichts an Wassertropfen, Eiskristallen oder Aerosolen. Das farbige Glitzern einer Schneeschicht scheint zunächst anderer Natur zu sein, lässt sich aber auf analoge Weise erklären.
Das ist ein seltsam wunderbares Zeichen! Ein Streifzug durch die Kulturgeschichte des Regenbogens
(2000)
Superbälle sind nicht nur für Kinder ein Riesenspaß, auch “ausgewachsene” Physiker können sich für dieses, auch Flummi genannte, Spielzeug begeistern. Sie springen deutlich höher von einer Unterlage wieder weg als andere Bälle, und bei schrägem Wurf ändern sich bei den Kollisionen mit der Unterlage Betrag und Orientierung der Eigendrehung. Die sehr eigentümliche Kinematik lässt sich mit Hochgeschwindigkeitskameras gut untersuchen.
Rohe Eier sind, zwischen Daumen und Zeigefinger gehalten, sehr stabil. Das gilt auch für kugelförmige Christbaumkugeln. Mit solchen Feiertagsutensilien lassen sich interessante physikalische Experimente zur Inkompressibilität von Flüssigkeiten anstellen – und mit Hochgeschwindigkeitskameras studieren.
Die Bologna-Deklaration ist eine politische Willensbekundung der Unterzeichner, die durch die informelle Versammlung der europäischen Wissenschaftsminister vorangetrieben wird. Wegen des fehlenden Rechtscharakters der Deklaration gibt es keine rechtliche Verpflichtung, die vereinbarten Ziele umzusetzen, keine Rechtsansprüche oder Verpflichtungen zwischen den Teilnehmerländern untereinander, insbesondere auch keinen Anspruch auf Anerkennung der Studien und Abschlüsse im Ausland. Die platte Übernahme der US-amerikanischen Abschlußbezeichnungen des gestuften Studiums stellt einen Bruch mit den Traditionen der deutschen Hochschulen dar und steht im offenen Widerspruch zu der im Bologna-Abkommen feierlich unterzeichneten Achtung vor der eigenen Kultur, Sprache und Tradition. Während die durch das gestufte Studiensystem charakterisierten angelsächsischen Länder von ihrem traditionellen System Abschied nehmen und – teilweise expressis verbis – auf das einhundertjährige bewährte deutsche Diplomstudium zugehen, verordnen Politiker unseren Hochschulen eine Roßkur mit höchst fatalen Folgen für die Zukunft. Diesen Bestrebungen sollte Einhalt geboten werden, damit in Ruhe und mit Überlegung eine inhaltliche Reform begonnen werden kann, die die Stärken unseres Bildungssystems wieder innerhalb Deutschlands und weltweit zur Geltung bringt, anstatt es auf das niedrigste bekannte Niveau des Bachelors zu reduzieren.