Fachbereich Technik
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Don't put metal objects in the microwave' is common safety advice. But why? Here we describe demonstration experiments involving placing household metallic objects in a microwave oven. These allow a better understanding of the interaction of microwaves with materials. Light bulbs and discharge lamps can also be used in instructive demonstrations.
Karl-Otto Edel, Brandenburg, 16. März 2009 Der 1999 von 29 Bildungsministern bei ihrem Treffen in Bologna angestoßene Strukturreformprozeß geht mittlerweile in das zehnte Jahr seiner Existenz. Die Bilanz der Reformen im zehnten Jahr zeigt ernüchternde Resultate. Von den hochfliegenden Plänen zur Schaffung eines einheitlichen Europäischen Hochschulraumes ist nicht viel übrig geblieben.
Einleitung:
Die Folgen des Klimawandels und die Nutzung fossiler Energiequellen machen Erneuerbare Energien
langfristig gesehen unabdingbar. In Deutschland wird der größte Anteil der Erneuerbaren Energien aus
Windkraft gewonnen1. Als Folge der sinkenden Akzeptanz in der Bevölkerung sowie der Findung neuer
Standorte für Windkraftanlagen betreiben die Unternehmen Repowering. Dabei werden alte,
leistungsschwächere Anlagen gegen neue leistungsstärkere ersetzt.
Zusammen mit dem Ausbau der Offshore-Anlagen entsteht das Problem der Abfallbeseitigung bzw.
möglichen Wiederverwertung der Windkraftflügel. Ab 2020 müssen jährlich mehr als 15.000 t
Flügelmaterial entsorgt werden. Bisher fehlt dazu jedoch ein Konzept. Dieses Material besteht aus
einem Verbund von glasfaserverstärktem Kunststoff und einem Harz.
Aufgrund des hohen Glühverlustes ist die Deponierung dieser Materialien verboten. Durch die Toxizität
des Harzes ist die Verbrennung in Müllverbrennungsanlagen und anschließender Reinigung der Abgase
sehr aufwendig. Zudem schmelzen die Glasfasern bei den hohen Verbrennungstemperaturen der
Anlage und verstopfen diese.2
Ziel des Teilprojektes ist es, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem aus den Kunst- und Verbundstoffen
ein möglichst energiereiches Synthesegas zur möglichen motorischen Verstromung generiert wird und
dabei der mineralische Anteil zur stofflichen Weiternutzung erhalten bleibt. Somit wird eine stoffliche
und energetische Nutzung des Verbundes erreicht.
Ziel dieser Arbeit ist es anhand eines Simulationsmodells diesen Prozess abzubilden und zu simulieren.
Anhand eines thermodynamischen Gleichgewichtsmodells soll die Produktgaszusammensetzung in
Abhängigkeit verschiedener Betriebsparameter berechnet werden.
Modulo
(2019)
Light pollution has increased globally, with 80% of the total population now living under light-polluted skies. In this Review, we elucidate the scope and importance of light pollution and discuss techniques to monitor it. In urban areas, light emissions from sources such as street lights lead to a zenith radiance 40 times larger than that of an unpolluted night sky. Non-urban areas account for over 50% of the total night-time light observed by satellites, with contributions from sources such as transportation networks and resource extraction. Artificial light can disturb the migratory and reproductive behaviours of animals even at the low illuminances from diffuse skyglow. Additionally, lighting (indoor and outdoor) accounts for 20% of global electricity consumption and 6% of CO2 emissions, leading to indirect environmental impacts and a financial cost. However, existing monitoring techniques can only perform a limited number of measurements throughout the night and lack spectral and spatial resolution. Therefore, satellites with improved spectral and spatial resolution are needed to enable time series analysis of light pollution trends throughout the night.
Microwave ovens can be used to perform exciting demonstrations that illustrate a variety of physics topics. Experiments discussed here show superheating, visualize the inhomogeneous heating that takes place in a microwave and also show how to use a mobile phone to detect radiation leaking from the oven. Finally eggs can give some spectacular (though messy) explosions. In all cases please note the safety advice given.
Some laboratory demonstrations on atmospheric optics are presented. The focus is on dispersion effects in mirages, lateral mirages, and inferior mirages produced with small hot plates. We also show a demonstration of the upper-tangent-arc halo, produced with a hexagonal prism, rotating about two axes.
© 2003 Optical Society of America
Porträts von Naturwissenschaftlern und sachliche Darstellungen aus der Physik finden sich in zahlreichen Bereichen des täglichen Lebens, insbesondere auch auf vielen Banknoten. Die Auswahl -- vorgegeben durch die politisch inspirierte Motivwahl der Notenbanken -- stellt eine interessante Reise durch die Wissenschaftsgeschichte dar.
Im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms „Systemdynamik und Langzeitverhalten von Fahrwerk, Gleis und Untergrund“ wurde das Thema „Analyse und Bewertung des Verhaltens rißartiger Oberflächendefekte im Scheibenbereich von Eisenbahnvollrädern mit den Metho-den der probabilistischen Bruchmechanik“ behandelt. Der Abschlußbericht zu dem Projekt, das im Zeitraum von 1995 bis 1997 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wurde, ist an der Fachhochschule in Brandenburg an der Havel im April 1998 fertiggestellt worden. Wiederverwendbare Eisenbahnvollräder von Güterwagen, die aus dem Vollradstahl BV1 her-gestellt wurden, zeigen in einigen Fällen das Vorhandensein von Oberflächenfehlern in Form von Überwalzungen im Bereich der Radscheibe. Analysiert und bewertet wurde im Interesse der Betriebssicherheit das Dauerfestigkeitsverhalten sowie das Rißwachstumsverhalten von Ermüdungsrissen, die von solchen Überwalzungen ausgehen. Um den Einfluß der Streubreite der wesentlichen Parameter der Beanspruchung und der Beanspruchbarkeit auf die Dauerfes-tigkeit und die zyklische Rißausbreitung erfassen und die für die Betriebssicherheit erforderli-chen zulässigen Riß- bzw. Defektgrößen festlegen zu können, sind die bruchmechanischen Analysen als Monte-Carlo-Simulation gestaltet worden. Ziel der Analysen war es, zulässige Defektgrößen für die zerstörungsfreie Bauteilprüfung bei Gewährleistung der Dauerfestigkeit der mit Überwalzungen behafteten Vollräder auf wissenschaftlich fundierter Basis abzuleiten, da praktische Erfahrungen mit derartigen Defekten nicht vorlagen.
A central idea of ubiquitous music is that music does not arise from the ideas of an isolated genius, but rather from the interaction of several participants [Keller et al. 2014]. But this requires a certain amount of restraint on the part of the designers of the respective setting and at the same time seems to require a full disclosure of the underlying theoretical and aesthetic concepts to the participants, if the participants are really to be taken seriously and given the means to actually be able to become creative themselves in an understandable way within the given context. In this paper, the consequences of such a demand are first discussed theoretically. Finally, for the concept developed by the author, ”Every human being can compose on the basis of natural numbers”, an attempt is made in this specific case to determine in what form such a concept could be passed on in order to meet the above criteria.
The study focuses on high-performance combined electro-spark alloying of titanium and titanium alloy (VT1-0, VT16) surface and porous matrix structure oxidation. The metal-oxide coatings morphology is the result of melt drop transfer, heat treatment, and oxidation. The study establishes the influence of technological regimes of alloying and oxidation on morphological heterogeneity of biocompatible layered metal-oxide system Ti-Ta-(Ti,Ta)xOy. It was found that during electro-spark alloying the concentration of tantalum on the titanium surface ranges from 0.1 to 3.2 at.%. Morphology of the deposited splats is represented by uniformly grown crystals of titanium and tantalum oxides, which increase from nano- to submicron size.
This is the first of two articles about the physics of microwave ovens. This article deals with the generation of microwaves in the oven and includes the operation of the magnetrons, waveguides and standing waves in resonant cavities. It then considers the absorption of microwaves by foods, discussing the dielectric relaxation of water, penetration depths of electromagnetic waves in matter and, in considering the possible chemical changes during the microwave heating, multi-photon ionization or dissociation.
An inquiry among national experts on physics education research and teaching has been carried out using a questionnaire that deals with the organization of physics teacher training and the main tasks and research activities of professionals in physics education. The goal was to collect data on a European scale on physics teacher training at universities by professionals as well as on research activities by professionals in the field of physics education. Results are presented based on answers from 22 European countries.
Ein einfacher physikalischer Zaubertrick besteht darin, eine Kette über den Handrücken zu legen und danach von unten einen Ring über die Kette zu schieben. Der Ring kann entweder von der zweiten Hand oder der die Kette haltenden Hand gehalten werden. Er wird sodann losgelassen und soll (mit einem Knoten) in der Kette hängen bleiben.
Physikdidaktik in Deutschland: Ergebnisse einer Umfrage der Europäischen Physikalischen Gesellschaft
(2003)
Aufgrund einer Initiative der Division of Education der europäischen physikalischen Gesellschaft (EPS) wurde eine europaweite Umfrage zur Physiklehrerausbildung und Forschung in Bereich Fachdidaktik der Physik durchgeführt. Insgesamt wurden Fachleute in 30 Ländern befragt. Da in der Bundesrepublik bezüglich der Lehrerausbildung mit den 16 verschiedenen Regularien der Bundesländer quasi ein kleines Europa existiert, wurde zusätzlich jeweils mindestens ein Fachdidaktiker in jedem Bundesland befragt, um für Deutschland eine detaillierte Analyse vornehmen zu können. Insgesamt ergab sich in Deutschland ein Rücklauf von 22 Fragebögen aus den 16 Bundesländern. Die wesentlichen Ergebnisse der deutschen Umfrage werden im Zusammenhang mit früheren Studien und Empfehlungen zur Fachdidaktik vorgestellt.
The energy transfer between bouncing particles and rigid boundaries during impacts is crucially influenced not only by restitution coefficients of the material but also by particle shapes. This is particularly important when such particles are mechanically agitated with vibrating plates. Inertial measurement units are able to measure all acceleration and rotational velocity components of an object and store these data for subsequent analysis. We employ them to measure the dynamics of cubes and icosahedra on vibrating plates to study the efficiency of energy transfer into the individual degrees of freedom (DOFs) of the excited object. The rotational DOFs turn out to be much less excited than the vertical translational motion. Most remarkably, there is only little difference between the two Platonic solids in both the absolute energies and the energy partition ratios.
Die endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Störung führt zu einer verzögerten Wirkung. Dieses Phänomen nennt man in der Physik Retardierung. Am häufigsten werden retardierte elektromagnetische Felder oder Potentiale in der Elektrodynamik behandelt. Auch in der Mechanik sind solche Verzögerungseffekte bei der Schallausbreitung in Luft oder Gasen ohne weiteres wahrnehmbar, beispielsweise beim Echo. Deutlich schwieriger beobachtbar sind sie in der Mechanik nichtgasförmiger Materialien. Hochgeschwindigkeitskameras zeigen dieses Phänomen auf beeindruckende Weise.
Artificial light at night originating from bridge illumination can cause polarised light pollution when it is reflected at water body surfaces. This alters the optical conditions of a river at night and potentially interferes with natural polarisation signals from, for example, moonlight. Therefore, this type of light pollution could detrimentally change the behaviour of organisms sensitive to polarised light, a navigational cue and signal known to be used e.g. by flying water-seeking insects to detect suitable aquatic habitats to reproduce and lay eggs. So far, polarised light pollution from artificial light at night is understudied. Here, we quantify polarised light pollution at the water’s surface near seven illuminated bridges crossing the river Spree in Berlin. Our measurements show for the first time, that nocturnal bridge illumination induces polarised light pollution towards potential flying paths of polarotactic aquatic insects. On average, around 9% of the water surfaces at the investigated bridges were highly polluted by polarised light, with values ranging between 3 and 12 % for each bridge. Thus, polarised light pollution from artificial light at night is an emergent pollutant for aquatic systems. Future work on this topic should include more comprehensive measurements, further ecological studies on its impacts and the development of sustainable lighting solutions that can contribute to the protection of riverine nightscapes.
Probing joint strength and distortion in gas metal arc lap joining of aluminum and steel sheets
(2019)
Biomass gasification is recognized as a viable avenue to accelerate the sustainable production of hydrogen. In this work, a numerical simulation model of air gasification of rice husks is developed using the Aspen Plus to investigate the feasibility of producing hydrogen-rich syngas. The model is experimentally validated with rice husk gasification results and other published studies. The influence of temperature and equivalence ratio on the syngas composition, H2 yield, LHVSyngas, H2/CO ratio, CGE, and PCG was studied. Furthermore, the synchronized effects of temperature and ER are studied using RSM to determine the operational point of maximizing H2 yield and PCG. The RSM analysis results show optimum performance at temperatures between 820 °C and 1090 °C and ER in the range of 0.06–0.10. The findings show that optimal operating conditions of the gasification system can be achieved at a more refined precision through simulations coupled with advanced optimization techniques.
Sekt und Champagner gehören zur Silvesterfeier wie ein prächtiges Feuerwerk. Physiker verfallen hierbei leicht in Diskussionen über die Wurfparabeln der Sektkorken oder das akustische Phänomen des Knalls. Hochgeschwindigkeitskameras eröffnen zusätzlich die Möglichkeit, sehr schnell ablaufende Prozesse bei der Handhabung der edlen Tropfen sichtbar zu machen, zum Beispiel die adiabatische Expansion des Treibgases.
Für individualisierte Beleuchtungen, bedarf es einer Kommunikation zwischen den Leuchten. Hierfür kann LED-Licht genutzt werden. Für die optische kabellose Kommunikation im sichtbaren Lichtbereich (bzw. Visible Light Communication – VLC) kann eine diskrete Pulsfrequenzmodulation (PFM) für den Einsatz mit indirektem Licht genutzt werden. Ein Konzept zur Pulsfrequenzmodu-lation (PFM) wird vorgestellt und experimentell analysiert. Aufbau und Funktionsweise der PFM werden anhand einer Simulation des Empfängers vorgestellt. Daran anschließend wird in der Sicherungsschicht das Listen Before Talk Verfahren zum koordinierten Kanalzugriff erläutert.
Rainbows, water droplets, and seeing—slow motion analysis of experiments in atmospheric optics
(2011)
Many physics processes underlying phenomena in atmospheric optics happen on a rather short time scale such that neither the human eye nor video cameras are able to analyze the details. We report applications of high-speed imaging of laboratory experiments in atmospheric optics with subsequent slow motion analysis. The potential to study respective transient effects is investigated in general and for a few phenomena in detail, in particular for rainbow scattering due to single oscillating droplets during free fall, and for light propagation effects through atmospheric paths with turbulences, leading, e.g., to scintillation of stars or shimmering of mirage images.
© 2011 Optical Society of America
Fallende Tropfen oszillieren zwischen zigarren- und pfannkuchenähnlichen Formen. Das hat praktische Konsequenzen für moderne Methoden der Niederschlagsbestimmung, da Regenradargeräte als Eingangsparameter die statische Gleichgewichtsform der Tropfen zugrunde legen. Deshalb muss man auch deren dynamisches Verhalten kennen. Mit Hochgeschwindigkeitsvideos lässt sich dieses sehr gut beobachten.
The attraction of insects to artificial light is a global environmental problem with far-reaching implications for ecosystems. Since light pollution is rarely integrated into conservation approaches, effective mitigation strategies towards environmentally friendly lighting that drastically reduce insect attraction are urgently needed. Here, we tested novel luminaires in two experiments (i) at a controlled experimental field site and (ii) on streets within three municipalities. The luminaires are individually tailored to only emit light onto the target area and to reduce spill light. In addition, a customized shielding renders the light source nearly invisible beyond the lit area. We show that these novel luminaires significantly reduce the attraction effect on flying insects compared to different conventional luminaires with the same illuminance on the ground. This underlines the huge potential of spatially optimized lighting to help to bend the curve of global insect decline without compromising human safety aspects. A customized light distribution should therefore be part of sustainable future lighting concepts, most relevant in the vicinity of protected areas.
RMOD-K Tyre model Family
(2013)
RMOD-K V 7.09
(2007)
Rotwein zu Wasser
(2015)
Abstract
Die Sensoren von Digitalkameras sind fähig, Licht im Nahinfraroten (NIR) bis hin zu Wellenlängen von 1100 nm aufzunehmen. Infrarotfilter blockieren diesen für den Menschen nicht sichtbaren Spektralbereich, um irritierende Falschfarbeneffekte in den Aufnahmen zu verhindern. Diese Filter sind aber entfernbar, und derart umgerüstete Kameras erschließen eine verblüffende Welt. Beim Übergang zum NIR ändern sich die optischen Eigenschaften vieler Objekte. In Landschaftsaufnahmen werden Blätter zu den hellsten Objekten. Rotwein, Cola oder Kaffee werden scheinbar zu Wasser. Man kann zudem unter die Oberfläche von Farben, Stoffen, Lacken und sogar der Haut schauen.
Gegenstand dieser Arbeit, ist die Rückgewinnung von Frequenzinformationen aus
pulsweitenmoduliertem Licht. Einleitend wird auf das zu bearbeitende Thema eingegangen.
Anschließend werden die Grundlagen erläutert, welche für das Verständnis
der Arbeit notwendig sind. Dem folgt ein Entwurf mit mehreren Möglichkeiten
zur Herleitung eines Satzes von PWM-Frequenzen. Danach wird auf Grundlage der
PWM-Frequenzen, eine Simulation für die Frequenzrückgewinnung durchgeführt.
A sample set of calculations is presented in this supplemental document to analytically estimate joint distortion for gas metal arc lap joining of aluminum and steel thin sheets following the published article "Analytical Estimation of Thermomechanical Distortion and Interface Layer Thickness for Gas Metal Arc Lap Joining of Dissimilar Sheets"
Phononic crystals (PnC) with a specifically designed liquid-filled defect have been recently introduced as a novel sensor platform (Lucklum et al. in Sens Actuators B Chem 171–172:271–277, 2012). Sensors based on this principle feature a band gap covering the typical input span of the measurand as well as a narrow transmission peak within the band gap where the frequency of maximum transmission is governed by the measurand. This approach has been applied for determination of volumetric properties of liquids (Lucklum et al. in Sens Actuators B Chem 171–172:271–277, 2012; Oseev et al. in Sens Actuators B Chem 189:208–212, 2013; Lucklum and Li in Meas Sci Technol 20(12):124014, 2009) and has demonstrated attractive sensitivity. One way to improve sensitivity requires higher probing frequencies in the range of 100 MHz and above. In this range surface acoustic wave (SAW) devices are an established basis for sensors. We have performed first tests towards a PnC microsensors (Lucklum et al. in Towards a SAW based phononic crystal sensor platform. In: 2013 Joint European frequency and time forum and international frequency control symposium (EFTF/IFC), pp 69–72, 2013). The respective feature size of the PnC SAW sensor has dimensions in the range of 10 µm and below. Whereas those dimensions are state of the art for common MEMS materials, etching of holes and cavities in piezoelectric materials that have an aspect ratio diameter/depth is still challenging. In this contribution we describe an improved technological process able to realize considerably deep and uniform holes in a SAW substrate.