Alle Videos nach Fächern
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Technik
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Pumpen wir mit einer Luftpumpe Luft in einen Ball, entsteht ein hoher Druck in der Pumpe, denn die Luft wird beim Pumpen komprimiert. Diese Druckluft wollen wir nutzen, um ein Auto zum Fahren zu bringen.
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Wenn sich ein gedehntes Gummiband wieder zusammen zieht, übt es Kraft aus - Spannkraft. Mit der Spannkraft gebündelter Gummibänder wollen wir einen Propeller starten: Als Erstes gilt es, Tausende von Gummibändern zusammenzuknüpfen…
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Was passiert eigentlich, wenn ein 139 Meter hoher Stahlturm von der Sonne erwärmt wird? Mit Thermometern messen wir, wie sich die Temperatur am Turm im Laufe eines Tages verändert. Außerdem benutzen wir ein spezielles Messgerät, um jeweils die genaue Höhe des Turms zu ermitteln.
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Wir untersuchen eine Flüssigkeit mit erstaunlichen Eigenschaften. Wird sie unter Druck gesetzt, fließt sie nicht davon, sondern verfestigt sich, wird dann aber gleich wieder flüssig. Wir lassen mehrere Sportler ein Becken durchqueren, das mit dieser Flüssigkeit gefüllt ist. Läufer, Weitspringer und Turner müssen heftigen starken Druck ausüben; nur dann kann das Flüssige fest werden.
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Als Wettermoderator kennt sich Sven Plöger bestens mit Wind aus. Windkanäle, in denen Orkanwindstärken erzeugt werden können, faszinieren ihn. Ob man in so einem Windkanal wohl „fliegen“ kann? Sven Plöger probiert es aus.
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Ein langes, schweres Stahlrohr soll zum Wippen gebracht werden. Die erlaubten Hilfsmittel sind ein paar Gasbrenner und mehrere Kugeln, die in das Rohr gefüllt werden. Wir erhitzen eine Seite und lassen die andere abkühlen. Wie verhalten sich dabei die Kugeln und kann dieses Verfahren das schwere Stahlrohr in Bewegung setzen?
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Einen Elektromagneten selbst zu bauen, ist kein Problem. Aber kann so ein Magnet auch das Gewicht eines erwachsenen Mannes halten?
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Parabolantennen empfangen Radiowellen aus den Tiefen des Alls. Um herauszufinden, wie das funktioniert, lassen wir Bälle in einen Parabolspiegel fallen.
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In der Strömung von Bächen und Flüssen steckt viel Energie - die ein Flusskraftwerk anzapft. Haushohe Turbinen liefern Strom für hunderttausende Haushalte.
Schlagworte: Elektrischer Strom, Elektrizität, Energieerzeugung, Generator, Stromerzeugung, Turbine, Wasserkraftwerk -
Die Sonne verwöhnt die Erde mit Licht und Wärme, schickt uns mehr Energie, als wir überhaupt benötigen. Jetzt muss man die Sonnenwärme nur noch einfangen und daraus Strom erzeugen.
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Ohne unsere Knie geht gar nichts. Denn nur sie ermöglichen uns das Beugen und Strecken der Beine, eine Grundvoraussetzung des Laufens. In der Werkstatt baut der Schreiner ein Holzmodell des Knies. Und entdeckt dabei, dass das wertvolle Gelenk sehr viel mehr ist, als nur die Verbindung von Ober- und Unterschenkel.
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Die Hüfte ist ständig im Einsatz. Besonders beim Tanzen wird ihr einiges abverlangt. Das Hüftgelenk muss sich drehen, beugen, wenden und darf dabei nicht kaputt gehen. Um zu sehen, wie dieses Wunderwerk genau funktioniert, baut die Schreinerin ein hölzernes Hüftgelenk und zeigt, wie die einzelnen Bestandteile ineinandergreifen.
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Ein Schmied braucht kräftige Schultern, sonst kann er seine Arbeit nicht verrichten. Um zu verstehen, wie das Schultergelenk arbeitet, wird in der Schmiede ein metallenes Schultergelenk konstruiert. Funktionieren kann das Schultergelenk nur, wenn alle Elemente gut verbunden sind und perfekt ineinandergreifen.
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Erdöl - ein wichtiger Rohstoff und Energieträger. Immer neue Bohrungen sind nötig, damit der Nachschub nicht abreißt. Aber zuerst muss ein Ölkonzern wissen, wo es sich zu bohren lohnt.
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Zwei Parabolspiegel stehen sich gegenüber. Die Verbindung zwischen den Spiegeln folgt festen Gesetzen. Wie funktioniert die Übertragung von Licht- und Schallwellen?
Schlagworte: Brennpunkt, Kommunikation, Lichtbrechung, Parabolspiegel, Reflektieren, Schallwellen, Strahlung (allg.) -
Sprengstoff und Waffen gehören nicht ins Reisegepäck - und der Gepäckscanner ertappt jeden, der es trotzdem versucht. Taschen und Koffer werden dank Röntgenstrahlen zur gläsernen Box.
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Früher musste Weizen mühsam in Handarbeit geschnitten, gedroschen und die Spreu vom Weizen getrennt werden. Heute übernimmt all das eine einzige Maschine - der Mähdrescher.
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Immer mehr Autos haben Navigationsgeräte, die dem Fahrer helfen, sich zu recht zu finden. Aber wie kann das Navi wissen, wo sich ein Fahrzeug befindet? Worauf stützen sich die „Anweisungen“, die es gibt?
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Ein Sonnenkollektor wandelt Sonnenstrahlung in Wärmeenergie um. Sonnenkollektoren sind oft auf den Dächern von Privathaushalten installiert. Mit ihrer Hilfe kann man Wasser er-wärmen oder Heizenergie gewinnen. Solarenergie zählt zu den erneuerbaren Energien und leistet damit einen wichtigen Beitrag für Ökologie und Umwelt.
Sammelt Sonnenlicht – der Sonnenkollektor
Doch wie funktioniert ein Sonnenkollektor? Treffen Lichtstrahlen auf einen Körper, dringen sie in diesen entweder ein oder werden reflektiert. Dabei gilt Folgendes: Ein heller Körper reflektiert viel und schluckt wenig Sonnenlicht; ein dunkler Körper reflektiert wenig, absor-biert aber mehr Sonnenstrahlen. Dieses Prinzip macht sich der Sonnenkollektor bei der Wärmegewinnung zu Nutze.
Wärmeenergie durch Absorber
Für die private Energiegewinnung werden vor allem Flachkollektoren verwendet. Diese Son-nenkollektoren bestehen aus zwei Schichten: Eine Glasscheibe oben und unten ein Absorber mit einer schwarzen Metallschicht. Darunter fließt Wasser als Wärmeträger. Treffen die Sonnenstrahlen durch die Glasscheibe auf die untere schwarze Schicht, wird beinahe der gesamte Spektralbereich des Lichtes geschluckt. Dabei erwärmen sich der Absorber und das darunter fließende Wasser. Der Absorber ist der wichtigste Bestandteil des Sonnenkollektors.
Heißes Wasser und Wärme dank Sonnenenergie
Das hört sich einfach an, hat jedoch einen Haken. Das schwarze Material schluckt viel Strah-lung, strahlt dabei aber auch wieder viel Wärme ab. Um diesen Energieverlust zu reduzieren, besitzt der Solarabsorber eine raffinierte Deckschicht aus besonderem Material. Damit ist der Sonnenkollektor allseitig wärmegedämmt und strahlt nur noch 5 Prozent der Energie wieder ab. Das Ergebnis: Das darunter fließende Wasser erreicht eine Temperatur von 60 bis 80 Grad! In gut gedämmten Leitungen fließt das warme Wasser in einen mit Schaumstoff isolierten Wassertank. Bei Bedarf kann das Brauchwasser aus diesem Wärmespeicher - zumindest in den Sommermonaten – jederzeit für eine warme Dusche genutzt werden.
Der Umwelt zuliebe: Solarthermie
Das Prinzip der Solarthermie ist bereits seit der Antike bekannt. Schon der Grieche Archime-des von Syrakus erkannte die Bedeutung von Brenn- und Hohlspiegeln. Der Legende nach soll er mit einem Solar-Spiegel die Flottenverbände der Römer in Brand gesetzt haben – oder zumindest die olympische Fackel. Erst im 18. Jahrhundert erfand der Schweizer Horace-Bénédict de Saussure den Vorläufer heutiger Solarkollektoren. Doch erst mit der Ölkrise in den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts begannen Politiker die Solarenergie als ernstzu-nehmende Alternative für herkömmliche Energien zu fördern.
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Photovoltaikanlagen bestehen aus vielen Solarzellen. Sie sind für das Umwandeln der Sonnenstrahlung in elektrische Energie zuständig. Diese Energie kommt durch ein elektrisches Feld in der aus Silizium bestehenden Solarzelle zustande.
Mit Photovoltaik Solarstrom gewinnen
Die Sonne liefert nicht nur Licht, sondern auch Energie. Im Inneren der Sonne findet bei 15 Millionen Grad fortlaufend Kernfusion statt. Bei diesem Vorgang wird sehr viel Energie frei, die auf der Erde als Strahlung ankommt. Die starke Sonnenstrahlung macht man sich zu Nutze, um kostenlosen Strom zu generieren. Dies geschieht mit Hilfe von Photovoltaik-Anlagen. Solarmodule sind beispielsweise häufig auf Dächern oder an Fassaden angebracht. Auf brachliegenden Feldern stehen manchmal sogar ganze Solarparks. Die einzelnen Module bestehen aus vielen Solarzellen. Nur mit ihnen lässt sich Solarstrom erzeugen.
Solarzelle: Drei Schichten Silizium
Doch was genau passiert in einer Solarzelle? Solarzellen bestehen aus einem Kristallgitter aus Siliziumatomen. Silizium wird aus Quarzsand gewonnen und ist ein Halbleiter. Ein Halbleiter hat die Eigenschaft, besser zu leiten, sobald Energie zugeführt wird. Eine Solarzelle besteht aus drei Schichten Silizium. In die obere Schicht, in der Fachsprache n-Schicht, wird Phosphor eingemischt, in die untere p-Schicht das Element Bor. In der n-Schicht sind zu viele Elektronen, in der p-Schicht zu wenige. Von der n-Schicht wandern Elektronen in die p-Schicht und besetzen freie Stellen im Bor-Silizium, sogenannte „Löcher“. Es entsteht eine so genannte Grenzschicht. Durch das Ungleichgewicht wird ein elektrisches Feld in der Solarzelle erzeugt: die n-Schicht ist positiv geladen, die p-Schicht negativ.
„Löcher“ und Elektronen: Spannung in der Solarzelle
Jetzt kommt das Licht ins Spiel: Tritt Sonnenlicht in eine Solarzelle ein, lösen sich Elektronen von den Atomen in der Grenzschicht ab. Dadurch entstehen neue „Löcher“ auf den Atomschalen. Diese werden mit Elektronen aus der Umgebung wieder aufgefüllt. Die freien Elektronen wandern zur positiven Seite der Grenzschicht nach oben, die „Löcher“ bewegen sich zur negativ geladenen Unterseite. Dadurch entsteht ein starkes Ungleichgewicht an Elektronen in der Solarzelle, die eine elektrische Spannung erzeugt. Verbindet man die Metallkontakte oben und unten an der Solarzelle mit einem Kabel, entsteht elektrischer Strom. Solarzellen können nicht die komplette einfallende Sonnenenergie in Strom umwandeln, aber doch rund 20 Prozent.
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Wie auf der Straße, so muss auch auf dem Meer der Verkehr geregelt werden, damit es keine Unfälle gibt. Dazu wird Radar eingesetzt. Aber wie sieht so ein Radargerät aus und was „macht“ es genau?
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Wir wollen wissen: Verändern sich Töne, wenn sie beschleunigt werden – wenn die Tonquelle also zum Beispiel in einem Flugzeug mitfliegt? Oder ist das eine Frage des Standorts? Unser Team gibt alles, um diese bewegende Frage zu beantworten.
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Elektrostatische Ladung und Toner sind entscheidend, damit ein Kopierer kopieren kann. Ob wir elektrostatische Ladung selbst erzeugen und damit ein Poster drucken können?
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Welche Möglichkeiten gibt es eigentlich, die Strömungsgeschwindigkeit in einem Fluss zu messen? Unser Team testet verschiedene Methoden und erläutert, wann welche Methode am besten eingesetzt wird.
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Waschen geht nicht, weil das Getreide sonst keimen würde. Aber wie kriegt man es dann trotzdem sauber?
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Flaggenschwenker reihen sich auf einer langen Straße auf. Ein Signal ertönt. Jeder hebt seine Flagge genau dann, wenn er dieses Signal hört. Ob sich der Weg des Schalls so verfolgen und die Schallgeschwindigkeit messen lässt?
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Wasserkraft ist eine der ältesten Energiequellen - und dank Klimawandel und Kernkraft-Ausstieg wieder modern. Stauseen können Energie speichern und auf Knopfdruck Strom liefern.
Schlagworte: Elektrischer Strom, Elektrizität, Energieerzeugung, Generator, Stromerzeugung, Turbine, Wasserkraftwerk -
Kann man sich auf ein Erdbeben vorbereiten? In Japan gehört das zum Alltag. Das Land wird häufig von Erdbeben heimgesucht und hat ein weitreichendes System der Erdbebenwarnung entwickelt.
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Laser sind inzwischen alltägliche Geräte geworden. Aber wie genau entsteht in diesen Geräten eigentlich der Laserstrahl? Wir zeigen das physikalische Prinzip und die technische Umsetzung.
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