Halten Sie sich für schlau?: Die berüchtigten Testfragen der englischen Elite-Universitäten (German Edition)

Richtung Boden fällt. Platsch. Aber es gehört mehr dazu. Ameisen sind so klein und leicht, dass ihr Fall vom Luftwiderstand erheblich gebremst wird. Auf ihrem Weg nach unten kollidiert die Ameise mit zahllosen Luftmolekülen. Ein menschlicher Fallschirmspringer kann eine maximale Geschwindigkeit von etwa 50 bis 90 Metern pro Sekunde erreichen. Bei den leichten Ameisen ist die Endgeschwindigkeit so gering, dass sie sachte zu Boden schweben und den Aufprall problemlos überleben.
    Tatsächlich zeigen jüngste Forschungsergebnisse aus Peru, dass die flügellosen Arbeiter eines Ameisenstaats die Fähigkeit besitzen, durch die Luft zu gleiten. Lässt man die Ameise fallen, stürzt sie zunächst senkrecht Richtung Boden. Doch dann streckt sie wie ein menschlicher Fallschirmspringer in der Phase des freien Falls die Beine aus, um den Luftwiderstand zu erhöhen. Mithilfe von Beinbewegungen kontrolliert sie den Sturz schließlich so, dass sie in einen sanften Gleitflug mit einer Geschwindigkeit von 4 Metern pro Sekunde übergeht. Da die Hinterbeine der Ameise länger sind als die Vorderbeine, scheint sie dabei rückwärts zu gleiten.
    Die Gesetze der Physik reichen noch weiter, denn selbst ein einfacher Vorgang wie das Fallenlassen einer Ameise löst ein komplexes Zusammenspiel von Kräften und Gegenkräften aus. Zum Beispiel ist zu berücksichtigen, dass die Schwerkraft die gegenseitige Anziehung von Massen bewirkt. Während die Ameise also zur Erde fällt, bewegt sich die Erde nach oben in Richtung Ameise. Angesichts der verschwindend geringen Masse der Ameise ist die Aufwärtsbewegung der Erde unmessbar klein. Durch hochsensible Messungen in anderen Bereichen ist jedoch erwiesen, dass sie tatsächlich stattfindet. Außerdem löst, wie das dritte newtonsche Axiom besagt, jede Aktion (Kraft) eine gleich große Reaktion (Gegenkraft) aus. Das Fallenlassen der winzigen Ameise bewirkt deshalb einen nicht wahrnehmbaren Impuls auf der Hand.
    Wenn wir schon bei unermesslich kleinen Bewegungen sind: Erinnern wir uns doch an die Chaostheorie und Edward Lorenz’ Idee, dass der Flügelschlag eines Schmetterlings in Brasilien einen Tornado in Texas auslösen könnte: Die durch den Flügelschlag initiierte winzige Bewegung der Luft setzt größere, sich vervielfachende Bewegungen in Gang, die schließlich fernab der Ursprungsorts in einem Tornado gipfeln. Selbst ein kleines Ereignis wie das Fallenlassen einer Ameise kann also zahlreiche unvorhersehbare Auswirkungen in jeder Dimension besitzen – von minimal bis gewaltig. In gewisser Weise ist es also unmöglich zu sagen, was passiert, wenn man eine Ameise fallen lässt.
    Nach Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie besitzt dieses scheinbar triviale Ereignis noch eine weitere Facette. Einstein führt die Schwerkraft auf ein geometrisches Phänomen in einer gekrümmten Raumzeit zurück. Energie – auch die Bewegung einer Ameise Richtung Erde – verändert die Beschaffenheit der Raumzeit. Nach Einsteins spezieller Relativitätstheorie bewirkt der Sturz der Ameise außerdem eine unvorstellbar winzige Veränderung in der Zeitrelation zwischen Mensch und Ameise. Doch es bleibt Ihnen überlassen, wie tief Sie in dieses Thema einsteigen wollen …
     

 Der Weltrekord im Stabhochsprung liegt bei 6,14 Metern. Warum sind Höhen von mehr als 6,40 Metern nicht möglich?

Informatik, Cambridge
    Aus dem Stand kann selbst ein Känguru nicht besonders hoch springen. Deswegen nehmen Athleten beim Stabhochsprung ebenso wie beim Hochsprung erst einmal Anlauf. Sie nutzen den Schwung aus dem Anlauf und setzen ihn in eine Aufwärtsbewegung um. Mithilfe des Stabs lässt sich der größtmögliche Anteil der Schwungkraft übertragen. Das bedeutet in der Begrifflichkeit der Physik: Der Stab, der die kinetische Energie aus dem Anlauf aufnimmt, wird als Hebel eingesetzt, um die Schwerkraft, genauer gesagt die potenzielle Energie im Gravitationsfeld, zu überwinden. Die maximale Höhe, die ein Stabhochspringer erreichen kann, wird ebenfalls durch physikalische Gesetze definiert.
    Im Idealfall würde ein Hochspringer die gesamte kinetische Energie aus dem Anlauf in vertikale Beschleunigung umwandeln. In der Praxis geht jedoch selbst bei einem perfekten Absprung Energie durch Reibung und das Biegen des Stabs verloren. Dennoch lässt sich errechnen, welche Höhe ein Stabhochspringer unter idealen Bedingungen erreichen könnte. Die maximale Höhe hängt letztlich von der Anlaufgeschwindigkeit ab.
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