Bild: Deutsches Museum
Physik
Themen der Ausstellung Physik
Diese Themen und Inhalte erwarten Sie in der Ausstellung:
Inszenierung „Frühe mechanische Hilfsmittel“. Bild: Deutsches Museum | Christian Illing
Mechanik
Schon sehr früh benutzten die Menschen mechanische Hilfsmittel wie die schiefe Ebene oder den Flaschenzug, ohne sich der dazugehörigen physikalischen Gesetzmäßigkeiten bewusst zu sein. Der griechische Begriff „mechos“, Hilfswerkzeug, führte zu unserem Terminus „Mechanik“, wie er seit der Frühen Neuzeit im Gebrauch ist.
Eine Anzahl von Versuchen und Originalgeräten zeigt die Schritte, die es Galileo Galilei Anfang des 17. Jahrhunderts schließlich ermöglichten, erstmals die entscheidenden Gesetzmäßigkeiten der Mechanik zu formulieren. 1687 stellte Isaac Newton mit seiner „Principia Mathematica“ die erste geschlossene, mathematisch formulierte Lehre der Mechanik vor. In beinahe allen Bereichen des täglichen Lebens sind die Gesetze der klassischen Mechanik nach wie vor anwendbar.
Die Mechanik befasst sich auch mit dem Verhalten von Flüssigkeiten und Gasen. Bereits in der Antike wurden wichtige Erkenntnisse in diesen Bereichen gewonnen – etwa durch Archimedes von Syrakus zu der Frage, warum ein Körper schwimmt. In der Hydrostatik werden die unterschiedlichen Eigenschaften von festen Körpern, Flüssigkeiten und Gasen erfasst. Die Hydrodynamik behandelt strömende Flüssigkeiten und Gase und spielt daher für den Schiff- und Flugzeugbau eine wichtige Rolle.
„Viel zum Anfassen und Selberausprobieren und Entdecken: Mit diesem Prinzip ist unsere 1959 eröffnete Physik-Ausstellung auch heute noch besonders beliebt bei Kindern und Jugendlichen. “
Kinder bei Bunter Tour Physik mit Lampe Bild: Deutsches Museum
Mitmachstationen Mechanik
In der App und auf dem Faltblatt Physik für Kinder finden Sie die Gesetze der Physik einfach erklärt und erhalten Anregungen zum gemeinsamen Erkunden.
Mitmachstation 1: Eine Lampe umwerfen / App Nummer 160
Mitmachstation 2: Stehaufmännchen testen / App Nummer 161
Rundgang durch Galileis Arbeitsraum
Der Film zeigt den Arbeitsraum von Galileo Galilei aus dessen Florentiner Zeit (1610–1623). Der Arbeitsraum wurde von den Werkstätten des Deutschen Museums in den 1950er Jahren in der Ausstellung Physik frei interpretiert nachgebaut. Der Film ist ohne Ton (Dauer ca 2 Minuten).
Blick in den Ausstellungsbereich Schwingungen und Wellen. Bild: Deutsches Museum | Christian Illing
Schwingungen und Wellen
Schwingungen und Wellen bilden eine besondere Kategorie mechanischer Bewegungen. Die Bewegung eines Pendels gehört ebenso dazu wie die Ausbreitung von Schall oder Wasserwellen. Alle diese Vorgänge können als periodische Bewegungen beschrieben werden, bei denen sich Bewegung und Ruhe stetig abwechseln. Wissenschaftler wie Galilei, Huygens oder Newton widmeten sich im 17. Jahrhundert intensiv den verschiedenen Schwingungsvorgängen.
Wenn Schwingungen sich fortschreitend in ihre Umgebung ausbreiten, entstehen Wellen. Diese weisen bemerkenswerte Eigenschaften auf: Wellenzüge, die ineinanderlaufen, können sich verstärken oder gegenseitig auslöschen (Interferenz).
Zahlreiche Mitmachstationen in der Ausstellung sind den mechanischen und akustischen Schwingungen gewidmet. Auch die Übertragung von Wellen und die Erscheinung der Interferenz, das gegenseitige Verstärken und Abschwächen zweier Wellenfelder, wird in einer Reihe von Experimenten gezeigt.
Bild: Deutsches Museum
Mitmachstation Drehimpulserhaltung
Versuchen Sie es selbst: Beschleunigen Sie die eigene Drehbewegung und erfahren Sie am eigenen Körper, was Drehimpulserhaltung bedeutet. Auf unserer Drehscheibe steuern Sie die Geschwindigkeit durch das Anziehen oder Ausstrecken der Arme - ähnlich wie beim Pirouettendrehen im Eiskunstlauf. Was steckt dahinter?
Aus der Deutsches Museum App
Drehimpulserhaltung - Das steckt dahinter
Da ist Physik drin! In unserem Audio erfahren Sie, wie die Drehimpulserhaltung - Pirouetteneffekt funktioniert.
Vorführung „Flüssiger Stickstoff“ im Ausstellungsbereich Wärmelehre. Bild: Deutsches Museum
Apparat zum mechanischen Wärmeäquivalent von Julius Robert Mayer im Ausstellungsbereich Wärmelehre. Bild: Deutsches Museum | Christian Illing
Wärmelehre
Was ist Wärme? Über diese Frage gab es lange sehr unterschiedliche Vorstellungen. Im 18. Jahrhundert war z.B. die Vorstellung weit verbreitet, Wärme sei ein unsichtbarer Stoff, der die Körper durchdringt. Doch unabhängig von solchen Deutungsfragen gelang es im 19. Jahrhundert, eine mathematische Theorie der Wärme zu formulieren, die allein auf messbaren Größen wie Temperatur und Wärmemenge beruhte. Darauf aufbauend und in dem Bemühen, die Funktionsweise einer Dampfmaschine zu verstehen, gelang in der Mitte des 19. Jahrhunderts ein zentraler Durchbruch im Verständnis der Wärmevorgänge. Jetzt lag der experimentelle Nachweis vor, dass Wärme in (mechanische) Arbeit umgewandelt und umgekehrt durch Arbeit wiederum Wärme erzeugt werden kann. Bei derartigen Umwandlungsprozessen bleibt lediglich die Summe von Wärme und Arbeit konstant. Diese grundlegende Erkenntnis ist im Allgemeinen Energieerhaltungssatz zusammengefasst: Energie kann nicht erzeugt, sondern nur von der einen Form in eine andere umgewandelt werden. Energie wurde auf diese Weise als neue, übergeordnete Größe eingeführt.
Zur Wärmelehre gibt es in der Ausstellung zahlreiche Experimente und Demonstrationen, z.B. zum Joule-Thomson-Effekt, zur Wärmeleitung und zur Wärmestrahlung. Auch eine Luftverflüssigungsanlage von Linde ist zu sehen. Täglich werden in der Ausstellung Experimente mit flüssigem Stickstoff vorgeführt. Mehr zum Tagesprogramm
Blick in den Ausstellungsbereich Elektrostatik und Magnetismus. Bild: Deutsches Museum | Christian Illing
Elektrostatik und Magnetismus
Die Erforschung der Elektrizität und des Magnetismus hat eine sehr lange Geschichte. Die große Bedeutung des Kompasses für die Seefahrt führte schon früh zu einer Beschäftigung mit dem Phänomen des Magnetismus. Im 19. Jahrhundert wurden diese Forschungen u.a. durch die berühmten Wissenschaftler Carl Friedrich Gauß und Wilhelm Weber fortgesetzt, die das Magnetfeld der Erde mit größter Genauigkeit analysierten.
Die Untersuchung elektrischer Phänomene begann im größeren Umfang ebenfalls zu Beginn des 18. Jahrhunderts. Mit der Entwicklung der Reibungselektrisiermaschine war es möglich, Körper elektrisch aufzuladen. Die Elektrisiermaschine stand so im Zentrum der Forschung, sie diente zugleich der populären Vermittlung: Vorführungen elektrischer Phänomene erfreuten sich großer Beliebtheit – sie fanden in Salons des Adels oder wohlhabenden Bürgertums ebenso statt wie auf Jahrmärkten.
Dieser Ausstellungsbereich zeigt Mitmachstationen und Originalapparate aus den Bereichen Elektrostatik und Magnetismus.
