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Hallo ich bins Destin. Willkommen zu Smarter Every Day. Also wenn ihr in irgendeinem Bereich
klüger werden wollt, müsst ihr mit den Experten reden. Das ist der Grund, warum ich
nach Deutschland, zum Jörg Sprave gekommen bin. [Donner] Also heute lernen wir die Physik
von Schleudern, aber davor, lasst uns noch Spaß am Schießen haben.
Ihr werdet Smarter Every Day (Jeden Tag klüger).
Also heute sind wir in Deutschland an einem 300 Jahre altem Bauernhof in einem kleinem Dorf.
Jörg, was werden wir machen? - Naja, wir werden Tobias schießen sehen,
und Tobias ist eigentlich der derzeitige Weltrekordhalter für die
stärkste handgehaltene Schleuder, mit über 100 Joule
mit der handgehaltenen Schleuder. Also versuchen wir dieses gute deutsche Bier zu töten.
Wir haben es ein bisschen geschüttelt. Also hoffen wir auf das Beste.
[Jubel]
Oh Mann.
[lachen]
Ja. So gehts.
[Musik]
[lachen] Oh Mann.
(Jorg) Diese Farbe ist wirklich dunkel rot. (Destin) Arrgh, das schaut aus wie ein Totenkopf.
Das ist ziemlich wild (Destin) Das ist dunkelrot.
(Destin) Spitze. High five! Wir geben uns "high fives" in Amerika.
[lacht] High five Jörg. Schön.
Gummi ist ein interessantes Material.
Also hier ist unsere Graphik. Also wenn wir Energie zum System hinzufügen wollen,
durch die Erhöhung der potentiellen Energie an den Bändern der Schleuder,
müssen wir, ganz offensichtlich, nur das Band zurückziehen. Aber der Haken dabei ist,
wenn man das Band zurückzieht, je weiter man es zurückzieht, desto schwerer wird es
zurück zu ziehen. Lasst mich euch das zeigen. Wenn ihr auf diesen Druckmesser schaut: Je weiter ich ziehe,
desto schwerer wird es. Wenn ich die potentielle Energie,
welche ins System geht, gegen die Entfernung beim Zurückziehen, aufzeichne,
(da es schwerer wird) ist es keine lineare Funktion, sondern eigentlich eine Kurvenfunktion.
Also jetzt etwas anderes. Wenn ich das Projektil loslasse und es beginnt
aus dem Beutel in Richtung Stock zu beschleunigen, wird es genauso
eine Kurvenfunktion, aufgrund des Materials, aber hier
ist jetzt das Interessante. Wenn man die übrige potentielle Energie im Band
und die Kinetische Energie des vorwärtsbewegenden Projektils addiert
- an jedem Entfernungspunkt zum Stab - würden sie
der eingebrachten Energie des gesamten Systems in etwa gleichen. OK das letzte
Merkmal von Gummi hab ich erst verstanden als ich einige von Jörgs Experimenten gesehen habe. Beim Zurückziehen der Bänder
erhitzen sie sich. Aber wenn man sie hält und ihnen erlaubt sich abzukühlen,
verlieren sie an Energie. Das bedeutet, dass die gesamte potentielle Energie
im System weniger wird, also wird das Projektil langsamer, wenn man dort
sitzt und wartet, so dass die Bänder abkühlen. Wieso denkt ihr passiert das?
JÖrg willst du das ein bisschen erklären? (Jörg) Ja. Tobias' Rekordschuss
war mit einem 20mm Stahlball mit 83m/s
was 115 Joules entspricht. (Destin) OK bereit.
(Jorg) Er erreicht das durch das
Ausholen und das sofortige Abfeuern ohne irgendeine Unterbrechung,
damit der Gummi noch bei voller Kraft ist und keine Kraft
durch Hysterese verliert, was andernfalls passiert.
Oooh! [lacht]
(Destin) Du meine Güte. Wie *** ist das?
Oh yeah.
Das ist ein Pyramidenstumpf. Das entsteht wenn man probiert, Spannung durch ein Material wirken will.
OK hier habe ich zwei Bänder und sie sind an der Schneune befestigt, und wie ihr beim hinuntergehen sehen könnt
wird das Band auf der linken Seite dünner, im Gegensatz zum rechten.
Also wenn ich ein Gewicht an beide Bänder hänge,
dann ist es logisch, dass das linke sich weiter ausdehnt, da es weniger Material hat,
um dem Dehnen stand zu halten, oder? OK ja, das macht Sinn.
Also wenn wir mit einer Schleuder schießen, mit jeweils einem dünnerwerdenden und einem gleichbleibenden
Band, würde ich davon ausgehen, dass das rechte, also gleichbleibende,
das Projektil schneller beschleunigen würde oder? Nein. Das ist absolut nicht das, was passiert.
Die Schleuder-Gemeinschaft weiß das schon seit Jahren, hatte jedoch nicht den sicheren Beweis.
Also das ist was Jörg und ich mit der Hochgeschwindigkeitskamera gemacht haben. Wir filmten
zwei verschiedene Schleudern mit 1000 Bildern pro Sekunde. Das obere hier ist
ein gleichbleibendes Band, das untere ein dünner werdendes. Das obere Band
beschleunigt eindeutig langsamer als das untere.
Meine Theorie ist einfach. Auf jedes feste Material wirkt das so genannte Spannungs-Dehnungs-Diagramm.
Spannung ist die Kraft pro Flächeneinheit beim Ziehen am Material.
Dehnung ist der Prozentsatz der Streckung beim Ziehen.
Man gibt wahrscheinlich mehr Dehnungsenergie in das gesamte System
OK zusammenfassend, wir waren auf zwei verschiedenen Kontinenten, ich habe zwei Sachen gelernt und ich werde
euch zwei Fragen stellen. Das erste, was ich gelernt habe: die potentielle Energie in einem gedehnten
Gummiband wird aufbewahrt, aber sie wird schnell abgebaut in Form von Hitze.
Das zweite ist, dass bei einer Schleuder ein dünnerwerdendes Band effizienter oder effektiver
beim konvertieren von potentieller Energie in kinetische Energie ist. Hier ein kleiner Bonus
Im Jahr 1660 hat Robert Hooke das Gesetz der Elastizität entdeckt, anders genannt:
Hookesches Gesetz. Jetzt das Interessante daran. Der Gummi eines
Gummibandes unterliegt nicht dem Gesetz der Elastizität. Ich lasse einen Link
in der Beschreibung, damit ihr das nachlesen könnt, aber Achtung, einige eurer Physikbücher könnten falsch sein.
Jedenfalls, hier meine zwei Fragen für euch. Nummer eins. Wieso verliert
Gummi an Energie wenn er abkühlt? Z.B. ich kann ein Gummiband weiter schießen
wenn ich es zurückziehe und sofort loslasse. Und zweitens, wieso sind dünnerwerdende Bänder effizienter?
Helft mir das herauszufinden. Ich bin Destin. Danke fürs Zuschauen.
Genießt die Outtakes.
Jorg ist wirklich gut und ich wollte von einem oberflächlichem
Wissen über Gummi in ein tiefes Verständnis eindringen. Aber bevor die Physik von Schleudern davon besprechen
... lasst uns schießen. ich hab das vermasselt.
Obwohl ich getroffen habe. Blah! Wir verwenden weniger reaktive
Materialien um etwas schneller zu schießen [Ziege meckert] Komm rein.
Komm rein.
…über Schleudern reden. Ich wollte lernen...
[geflüstert] oh nein.
Als ich dich das erste Mal gesehen habe,
dachte ich du wärst ein ein Weichei, also freut es mich das du es nicht bist. [lacht]
Ich rede nur deshalb so, weil seine Hand verletzt ist und
er mich nicht schlagen kann.
…also wollte ich von einem tiefen...
Ich bringe mich hier um. Ich kann nicht reden.
…das dünnerwerdende biegt sich mehr, aber hier das interessante. Es.. Ziege.. wirklich.
... ich wollte über die Elastizität von...
Aah!
…Jörg Sprave [Donner] Heute werden wir über die Physik von Schleudern lernen, aber
bevor wir das machen, lasst uns Spaß am Schießen haben. Ihr werdet "Smarter Every Day".
Ich habe es endlich richtig gesagt!
Jetzt da das Gewitter hier ist. [lacht]
[ Untertitel von Andreas Gundacker ]