Fachbereich Technik
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Moderne Hochgeschwindigkeitskameras arbeiten digital. Ihre CMOS- oder CCD-Sensoren ermöglichen hohe Bildwiederholraten. Bei professionelleren Systemen lässt sich dabei die Integrationszeit, also die Belichtungszeit der Einzelbilder, unabhängig von der Bildwiederholrate einstellen. Für die hohe Aufnahmegeschwindigkeit sorgt ein zweistufiger Prozess. Ein sehr schneller interner Speicher nimmt die Bilddaten zuerst auf, dann schreibt eine Ausleseelektronik diese in einen externen Speicher. Neben teuren Profisystemen wächst inzwischen das Segment an preiswerten Amateurkameras mit High-Speed-Option.
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.
Von Bällen und Schlägern
(2011)
Bälle sind eines der beliebtesten Spielzeuge von Kindern und Erwachsenen. Aus physikalischer Sicht haben alle Ballspiele eines gemeinsam: mehr oder minder stark deformierbare Bälle kollidieren mit Oberflächen. Die Physik vollständig elastischer Kollisionen beinhaltet zwar nur recht elementare Physik. In der Praxis sind Kollisionen jedoch praktisch nie hundertprozentig elastisch, und außerdem laufen die Prozesse so schnell ab, dass Details nur mit Hochgeschwindigkeitsaufnahmen sichtbar werden.
Gebäudethermographie mit Infrarotkameras wird immer populärer, da eine gute thermische Isolation der Häuser zunehmend gefragt ist. Ihre bunten Falschfarbenbilder sind aussagekräftig, führen aber bei fehlender Fachkenntnis zu massiven Fehlinterpretationen. Infrarotkameras erfassen nur einen Ausschnitt aus dem Infrarotspektrum strahlender Körper. Grundsätzlich muss man das Emissionsverhalten der aufgenommenen Körper und das Absorptionsverhalten der Luft zwischen diesen und der Kamera kennen. Eine richtige Bildinterpretation erfordert zudem Kenntnisse über den Standort, Abschattungen, das Wetter und die Aufheizung sonnenbeschienener Flächen in den Tagen zuvor. In der Regel sind Innenaufnahmen eher aussagekräftig. Neben der Beurteilung der Wärmeisolation eignet sich die Thermographie auch, um verborgene Strukturen wie etwa verputztes Fachwerk oder Heizungsrohre sichtbar zu machen.
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.
Manch einer kennt die Show-Darbietungen, bei denen ein Sportler mit bloßen Händen oder Füßen Mauersteine oder Holzplatten zertrümmert. Schon lange sind die physikalischen Hintergründe der Bruchmechanik und Dynamik bekannt, die diese scheinbar unmöglichen Kunststücke erlauben. Dennoch steht das Verständnis der physikalischen Bewegungsgesetze häufig im Gegensatz zu unserer Alltagserwartung.
Die Lorentz-Kraft auf bewegte Ladungen im Magnetfeld lässt sich auf unterschiedliche Weise demonstrieren. Ein beeindruckendes Beispiel ist die wechselstromdurchflossene Wendel einer Glühlampe, die in einem zeitlich konstanten Magnetfeld schwingt. Mit einer Hochgeschwindigkeitskamera kann man diese schnelle Bewegung zeitaufgelöst darstellen.
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.
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.
Tropfen auf dem kalten Wein
(2012)
Viele kennen die leidvolle Erfahrung: Beim Frühstückstisch gießt man einen Schuss Milch in den Kaffee, und prompt spritzt eine kleine Fontäne aus der Tasse, und ein Tropfen landet – hier gilt Murphys Gesetz fast immer – auf dem frisch angezogenen Hemd oder mit etwas Glück nur auf der Tischdecke. Man kann dieses Phänomen unter kontrollierten Bedingungen mit Hochgeschwindigkeits-Kameras analysieren und interessante Physik hinter den Spritzern aufspüren.
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.
Lässt man einen Körper fallen, so beschleunigt dieser auf Meereshöhe in unseren Breiten bekanntermaßen mit etwa 9,8 m/s2. Ist es dennoch möglich, dass unter diesen Bedingungen ein Körper schneller fallen kann? Was auf den ersten Blick paradox erscheint, ist durchaus möglich, wie sich mit Hochgeschwindigkeitsvideos eindrucksvoll belegen lässt.
In der Natur kommen Wassertropfen in verschiedenen Größen vor. Kleine Tröpfchen von etwa 10 μm sind üblich in Nebel und Wolken, während Regentropfen bis zu 5 mm Durchmesser erreichen können. Größere Tropfen können oszillieren, während kleinere im Allgemeinen kugelförmig sind. Offensichtlich können Wassertropfen nicht beliebig groß werden. Welche Faktoren beschränken die mögliche Größe?
Hinter manchem vermeintlichen Zaubertrick versteckt sich einfache Physik. Das entzieht den Tricks aber nicht ihre Faszination. Im Gegenteil. Ein gutes Beispiel ist das folgende Rätsel, das sowohl auf Kindergeburtstagen als auch auf Partys mit Erwachsenen erfolgreich eingesetzt werden kann. Hochgeschwindigkeits-Aufnahmen ermöglichen die physikalische Analyse.
Die visuelle menschliche Wahrnehmung in andere Spektralbereiche zu erweitern – dafür gibt es viele, technisch sogar recht einfache Möglichkeiten. Insbesondere die Infrarotkameras haben sich für Wellenlängen unter 15 µm zu hervorragenden quantitativen Messinstrumenten entwickelt. Zum Einsatz kommen sie in der Grundlagen- und angewandten Forschung sowie zunehmend auch in der Lehre der Physik auf Hochschul- und Schulniveau.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
The question of how the line spectrum of atoms is transformed into the continuous spectrum of thermal radiation of a gas by repeated absorption and emission of photons is addressed. We consider a simple model of a hydrogen-like gas in thermal equilibrium where only the Lyman-α transition is allowed and calculate the spectra for increasing thickness of the gas. The transition from line spectra for optically thin samples to the spectra of thermal radiation for optically thick samples is demonstrated. We estimate the emissivities for hot gases and study the line width of spectral lines due to self-absorption processes.
Diffraction revisited : position of diffraction spots upon rotation of a transmission grating
(2005)
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.
Measurements of illuminance during a solar eclipse are presented. The data are compared to theoretical predictions, based on a geometrical model for obscuration. The model assumes a straight and uniform motion of the sun and moon as well as a spherical shape of both, i.e. it neglects any effects of limb darkening. Furthermore, the sun's disk is assumed to have homogeneous luminosity, i.e. any luminosity variations due to sun spots are neglected. Input parameters are the duration of the eclipse, the duration of totality, the impact parameter, i.e. the distance between the two trajectories of sun and moon, and the sizes of sun and moon. The model applies to all types of eclipses, partial, annular and total.
The surface to volume ratio in thermal physics: from cheese cube physics to animal metabolism
(2008)
Twice in a blue moon
(2009)
Despite the increasing number of accidents in process industry caused by human error, there are still too few efforts devoted to this area. This is mainly caused by people's tendency to overestimate human's capability in interacting with their working environment and moreover by the unavailability of reliable analysis methods.
Because of the current lack of adequate methods, human factors (HF) analysis is not widely performed in process industry. Some HF techniques developed in the process industry were examined regarding their practical applicability and were unfortunately proved to be unsuitable for an elaborate HF analysis. Therefore, a new approach was developed, which provides a systematic way in performing a qualitative HF analysis to achieve a safer operation and decrease the number of human failure events.
HF consideration during the design of a process plant is the key to minimize accidents caused by human error in process industry. Thus, an approach to incorporate HF into design phase is described in this article, which can help achieving a safer operation as early as possible with minimized costs. © 2009 American Institute of Chemical Engineers Process Saf Prog 2009
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.
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.
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.
Karl-Otto Edel: Stationen auf dem Weg unseres Absolventen Thomas Schnitzer: Beruf – Abitur – Studium – Diplom – Promotion – Professur. Dargelegt werden die Stationen der beruflichen Entwicklung des Absolventen der Fachhochschule Brandenburg, der als erster nach der Promotion zum Dr.-Ing. zum Professor berufen wurde.
Karl-Otto Edel: Die Mark Brandenburg: universitäres Ödland oder akademisches Musterland? 500 Jahre akademische Bildung in der Mark Brandenburg. Kurzfassung des Inhalts des Vortrages im Rahmen der „Hochschulreihe“ an der Fachhochschule Brandenburg am 22. Oktober 2008. Wenn die Universitäten zu Bologna und zu Paris stets im Zusammenhang mit dem Beginn der Universitätswesens in Europa genannt werden, so ist es nicht unangemessen, die Mark Brandenburg bzw. das aus ihm hervorgegangene Preußen als Ursprungsland des modernen Hochschulwesens zu bezeichnen. Betrachtet werden die Entwicklungen der akademischen Bildung, ausgehend von der Gründung der Viadrina in Frankfurt an der Oder im Jahre 1506 bis in die Gegenwart.
Karl-Otto Edel: Die Macht der Sprache in der Wissenschaft. Kurzfassung des Inhalts des Vortrages im Rahmen der Hochschulreihe an der Fachhochschule Brandenburg am 16. April 2008. Hatten sich die 1999 in Bologna versammelten Bildungspolitiker, die die Bologna-Deklaration unterzeichneten, verpflichtet, die vereinbarten Ziele bei uneingeschränkter Achtung der Vielfalt der Kulturen und Sprachen umzusetzen, so zeigt die praktische Umsetzung, daß unsere Politiker unter der angestrebten Internationalisierung die Durchführung der akademischen Lehrveranstaltungen in englischer Sprache verstehen. Um die Bedeutung der Sprache, insbesondere auch unserer Muttersprache, im Rahmen der Wissenschaften würdigen zu können, werden die Entwicklungen nachgezeichnet, die seit der Zeit Karls des Großen bis in die Gegenwart erfolgten.
Für Läuferteile von Industriegasturbinen werden aufgrund der mechanischen und thermischen Beanspruchungen Schmiedeteile aus niedriglegierten Stählen verwendet, die höchsten Qualitätsanforderungen genügen müssen.Alle möglichen Einflussgrößen, die während der Fertigung und der anschließenden Betriebsphase zu einer kritischen Minderung der Qualität des Werkstoffes führen können, müssen im Vorfeld zuverlässig identifiziert werden.Als ein Qualitätskriterium wird die Oberflächenverfärbung des Werkstoffes kontrolliert, da so Aussagen über mögliche thermische Überbeanspruchung und somit einer Schädigung des Werkstoffes getätigt werden können.Um nun gesicherte Aussagen über die Bildungstemperaturen und –zeiten dieser Anlauffarben ableiten zu können, wird ein statistisch möglichst gut abgesicherter Zusammenhang zwischen der beobachteten Anlauffarbe und ihrer Bildungstemperatur und –zeit gesucht.
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.
Aus einer Gegenüberstellung der Absolventenzahlen der jeweiligen Abschlüsse in Deutschland und den USA ergibt sich der Schluß, daß durch die Einführung der Bologna-Abschlüsse zusammen mit den konkreten politischen Zielvorgaben das akademische Bildungsniveau in Deutschland in einem für ein Industrieland gefährlichem Maße gesenkt werden wird.
Fahrflächenschäden
(2004)
In der Fachliteratur wurde mehrfach versucht, die durch Rollkontaktermüdung hervorgerufenen Schienenfehler bruchmechanisch zu analysieren, wobei zufriedenstellende Lösungen offensichtlich nicht gefunden wurden. Die eigenen bruchmechanischen Analysen wurden bei Berücksichtigung der Kaltverformung des Schienenmaterials durchgeführt, wodurch die Materialeigenschaften nicht mehr isotrop, sondern orthotrop und abhängig vom Grad der Kaltverformung sind. Die bruchmechanischen Rißausbreitungsanalysen wurden unter der konservativen Annahme eines geneigten Einzelrisses bei zweidimensionaler Idealisierung durchgeführt. Hinsichtlich der Beanspruchung wurde angenommen, daß die Schiene an der Fahrfläche biege-druck- und kontakt-beansprucht ist. Die bruchmechanischen Analysen wurden als Monte-Carlo-Simulation gestaltet, wobei die bruchmechanischen Rißwachstumseigenschaften in Abhängigkeit der jeweils erreichten Rißtiefe berücksichtigt wurden. Aus dem Streufeld der simulierten Rißausbreitungskurven wurde als repräsentativ diejenige Kurve genommen, der eine Rißwachstumsgeschwindigkeit von 90% zugeschrieben wurden kann. Diese repräsentative Rißwachstumskurve wurde modifiziert, um letztlich eine Kurve zur Bewertung der sich entwickelnden Rollkontaktermüdungsrisse abzuleiten. Die Analysen für die Head Checks und die Squats unterscheiden sich nur durch unterschiedliche Rißneigungswinkel, die für Head Checks im Mittel 16,4°, für Squats im Mittel 10,1° betragen. Um das bruchmechanische Problem der Ausbreitung der Rollkontakt-Ermüdungsrisse umfassend zu betrachten, sind auch Analysen und Bewertungen für Risse vorgenommen worden, die aus der geneigten Richtung in den Querschnitt der Schiene umgeschlagen sind. Der Querriß wird idealisiert mit einer geraden, horizontalen Rißfront, wobei anders als bei den Rollkontakt-Ermüdungsrissen die Temperaturbeanspruchung für das Rißwachstum wesentlich ist. Angesichts des Umstandes, daß Head Checks in großer Zahl hintereinander auftreten, und daß eine dann gebrochene Schiene bei der weiteren Beanspruchung durch die Fahrzeuge weitere Brüche zur Folge hat, ist ebenfalls analysiert worden, wie tief die Risse sein müssen, die zu derartigen Folgebrüchen führen. Die an der Fachhochschule Brandenburg durchgeführten bruchmechanischen Untersuchungen wurden finanziert von der Dr. Hermann und Ellen Klaproth-Stiftung und von der Deutschen Bahn AG betreut. Beiden Institutionen sei an dieser Stelle herzlich gedankt.
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.
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.
Reusable solid wheels manufactured of the old steel BV1 (nearly equivalent to the solid or monobloc wheel steel R1 according to the new nomenclature) show in some cases rolling defects on the surface of the wheel disc. The fatigue behaviour of such defects is analysed by means of the linear-elastic fracture mechanics and Monte Carlo simulation and assessed to be able to derive the allowable defect size for the non-destructive testing. This paper was firstly presented at the Second International Symposium on Fatigue Design FD’95, held in Helsinki (Finland) on 5 – 8 September 1995. The complete research report is published under the title „Oberflächendefekte im Scheibenbereich” (Manufacturing surface defects in the disc area of solid wheels). The research work was sponsored by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).
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.
Schienenfehler in Form von Beschädigungen, Rissen und Brüchen entstehen einerseits durch die Herstellung, andererseits aber vor allem durch die betriebliche Nutzung der Gleise. Ange-sichts neuerer Entwicklungen wurde am 16. und 17. November 2000 an der Fachhochschule in Brandenburg an der Havel ein Internationales Symposium „Schienenfehler“ durchgeführt, um den gegenwärtigen Stand bei der Erfassung und der Behandlung der Schienenfehler sowie bei der wissenschaftlichen Analyse ihres Verhaltens und ihrer Entwicklung zu dokumentieren und einen engen Dialog zwischen Forschung und Praxis anzuregen, um letztlich die Sicher-heit und die Wirtschaftlichkeit des Eisenbahnbetriebes weiter zu verbessern. Die 20 Vorträge befaßten sich mit den Problemkreisen Betriebserfahrungen, Beanspruchung und bruchmecha-nische Analyse, Rollkontaktermüdung und den Lebenszykluskosten. Die Referenten kamen aus Deutschland, Großbritannien, Österreich, Rußland, der Schweiz und Ungarn.
Rolling contact fatigue generates cracks on the running surface of high strength railway rails which grow under a small angle into the rail head. These cracks can cause in its last stage the fracturing of the rail. The crack extension behaviour is – as the origin of these cracks too – influenced by the cold working of the rail steel. The crack growth in the first stage is fracture mechanically analyzed by means of two-dimensional modelling. The simulation results are assessed for the use of rail grinding. A criterion for the change of the crack growth direction could not be derived, but the following stages of the crack growth in the transverse direction and the final fracture and the conditions for secondary fractures are considered. Rolling contact fatigue generates cracks on the running surface of high strength railway rails which grow under a small angle into the rail head. These cracks can cause in its last stage the fracturing of the rail. The crack extension behaviour is – as the origin of these cracks too – influenced by the cold working of the rail steel. The crack growth in the first stage is fracture mechanically analyzed by means of two-dimensional modelling. The simulation results are assessed for the use of rail grinding. A criterion for the change of the crack growth direction could not be derived, but the following stages of the crack growth in the transverse direction and the final fracture and the conditions for secondary fractures are considered.
Ein teutscher Baccalaureus
(2006)
Mit der Gründung der Berliner Universität setzte 1810 die grundlegende Reform des deut-schen Hochschulwesens ein, die zusammen mit der Postulierung der „Freiheit von Lehre und Forschung“ im Jahre 1848 zur weltweiten Ausstrahlung und Anerkennung führte. Der nächste Umbruch in der BRD erfolgte um und nach 1968, durch den die sogenannte „Ordinarienuni-versität“ in die „Gremienuniversität“ umgewandelt wurde. Übrig blieben davon neben der Studiengebührenfreiheit viele ungelöste Probleme. Seit den 1990er Jahren wird versucht, das prinzipiell bewährte, einstufige Studiensystem in ein mehrstufiges, „europäisches“ umzuwan-deln, während die Länder mit traditionell zweistufigem System (Großbritannien, USA, In-dien) die Zwischenstufe des Bachelors in zunehmendem Maße als obsolet fortfallen lassen.