Neues aus der Physik
Usain Bolts 100-m-Weltrekord: 9,69 s von der technischen Seite
Eine genauere Analyse des unglaublichen 100-m-Weltrekordes von Usain Bolt bei den Olympischen Spielen 2008 in Peking zeigt eine auffallende Anomalie: Zwischen 40 m und 90 m fiel seine Geschwindigkeit niemals unter 42 km/h, ein typischer 100-m-Sprinter erreicht die Maximalgeschwindigkeit zwischen 50 m und 60 m, um dann progressiv abzufallen. Nicht so Jamaikas Supersprinter Usain Bolt. Teilt man die 100 m in 10-m-Intervalle, erhält man folgende Werte:
Distanz (m)
Zeit (s)
Zeit für Intervall (s)
Geschwindigkeit (km/h)
10
1,85
1,85
19,46
20
2,87
1,02
35,29
30
3,78
0,91
39,56
40
4,65
0,87
41,38
50
5,50
0,85
42,35
60
6,32
0,82
43,90
70
7,14
0,82
43,90
80
7,96
0,82
43,90
90
8,79
0,83
43,37
100
9,69
0,90
40,00
Das zugehörige Diagramm sieht wie folgt aus:
Bolts Geschwindigkeit in den einzelnen Streckenabschnitten (alle Daten: The Science of Sport).
Demnach wird die Maximalgeschwindigkeit nach der ersten Streckenhälfte erreicht und 3 Abschnitte lang gehalten, erst in den letzten 20 m nimmt er Geschwindigkeit zurück. Hätte er die maximale Geschwindigkeit bis zum Schluss gehalten, würde der Weltrekord 9,60 s lauten, und dies alles bei der zweit-schlechtesten Reaktionszeit beim Start…).
Zur Veranschaulichung sind hier auch noch Weltrekorde beim 100-m-Lauf der letzten 40 Jahre aufgeführt:
Jahr
Zeit (s)
Mittlere Geschwindigkeit (km/h)
Infos
1968
9,95
36,18
J. Hines, Mexico 1968
1983
9,93
36,25
C. Smith, Colorado 1983
1988
9,92
36,29
C. Lewis, Seoul 1988
1991
9,86
36,51
C. Lewis, Tokyo 1991
1991
9,90
36,36
L. Burrell, New York 1991
1994
9,85
36,55
L. Burrell, Lausanne 1994
1996
9,84
36,59
D. Bailey, Atlanta 1996
1999
9,79
36,77
M. Greene, Athen 1999
2005
9,77
36,85
A. Powell, Athen 2005
2007
9,74
36,96
A. Powell, Rieti 2007
2008
9,69
37,15
U. Bolt, Beijing 2008
2008
9,72
37,04
U. Bolt, New York 2008
Das zugehörige Diagramm sieht wie folgt aus:
Die 100-m-Weltrekorde der letzten 40 Jahre.
Bleibt abzuwarten, wann diese eh schon übermenschliche Leistung nochmals überboten wird.
Nun ist es amtlich: Kein Weltuntergang durch den LHC am CERN
Schon seit Monaten sagen vermeintliche Experten bei Inbetriebnahme des Large Hadron Colliders am CERN den Weltuntergang voraus und versuchen, den Start des „größten Experminentes der Erde“ zu verhindern. Blieb das Rumoren eine Zeit lang Personen mit zumindest zweifelhafter Reputation vorbehalten, so gesellte sich vor einer Zeit mit dem Biochemiker Dr. Otto E. Rössler doch auch ein nachweislicher Akademiker zur Gruppe den Weltenretter, wenn auch mit einer eigenwilligen Theorie. Zum aktuellen Datum spuckt Google.de hundertausende Treffer für die Suchbegriffe „stop lhc“ bzw. „lhc defense“ aus. Das CERN sah sich gezwungen, über die LHC Safety Assessment Group eine Stellungnahme abzugeben, um die Wogen zu glätten. Der deutschen Zusammenfassung lassen sich Begriffe wie „Mikroskopische Schwarze Löcher“, „Strangelets“, „Vakuumblasen“ oder „Magnetische Monopole“ entnehmen, welche alle als potentielle Weltenzerstörer herhalten müssen.
Jetzt hat das deutsche Komitee für Elementarteilchenphysik (KET) zu Kösslers Theorien Stellung bezogen und diese entkräftet. Der KET-Vorsitzende Prof. Dr. Peter Mättig. garantiert, dass „der LHC sicher ist“.
Vielmehr erwarten wir durch den LHC einen großen Schritt in der Erkenntnis, wie die Natur aufgebaut ist und wie sich das Universum entwickelt hat.
Lars Fischer treibt in seinen Fischblog die diesbezügliche Diskussion süffisant auf die Spitze.
Google.org: 2,75 Millionen USD für Elektroautos
Wie jüngst auf dem Google.org-Blog zu lesen war, investiert Google über seinen gemeinnützigen Zweig Google.org in die US-Unternehmen Aptera und ActaCell. Der Hintergrund der Aktion ist in der RechargeIT-Initiative zu suchen, mit welcher Google die Verbreitung von Elektroautos fördern und damit die CO2-Emission reduzieren will.
Die im kalifornischen Carlsberg beheimatete Firma Aptera will ein hocheffizientes Auto mit Elektro- und Hybrid-Antrieb bauen, ActaCell hingegen versucht eine spezielle Lithium-Ionen-Batterie zu vermarkten, die ursprünglich an der Unversität von Austin/Texas entwickelt wurde.
Wieder salonfähig: Der Stau aus dem Nichts
Mit der physikalischen Verkehrsforschung der 90er-Jahre wurde der Begriffs des „Staus aus dem Nichts“ populär (B.S. Kerner und P. Konhäuser, Phys. Rev. E 48, R2335 (1993)), seine Urspünge gehen aber noch weiter zurück (J. Treiterer und J. A. Myers, in: D. Buckley (Hrsg.), Proc. 6th Intl. Symp. on Transportation and Traffic Theory, Reed, London (1974), S. 13). Kleine Störungen ergeben rasch ausgewachsene Staus, die gegen die Fahrtrichtung propagieren.
Das zugrundeliegende physikalische Phänomen der linearen Instabilität führt zum Anwachsen fast beliebig kleiner Störungen, aber ganz so einfach war es dann doch nicht: erst durch Einführung verschiedener Verkehrszustände und eines Phasendiagrammes können bis heute die besten Voraussagen gemacht werden (M. Schönhof und D. Helbing, Transportation Science 41, 135 (2007)).
Es gibt aber durchaus auch Zweifler, die eine generelle Instabilität des Verkehrsflusses in Frage stellen und auf stets vorhandene explizite Ursachen verweisen.
Die sogenannte „Drei-Zutaten-Theorie“ nennt 3 Hauptursachen für die Entstehung von Verkehrsstaus:
Hohes Vekehrsaufkommen
Räumliche Inhomogenitäten des Streckenverlaufes wie Zufahrten, Spurverengung oder Steigung
Temporäre Störung im Verkehrsfluss wie etwa Spurwechsel oder Fahrzeuganhäufungen
Generell lassen sich aber theoretische Vorhersagen aus empirischen Daten oftmals schwer erkennen, da einfach zu viele Einflussfaktoren mitmischen. Yuki Sugiyama et al. (Y. Sugiyama et al., New Journal of Physics 10, 033001 (2008)) führte nun erstmals ein Experiment durch, um mögliche Einflussfaktoren unter Kontrolle zu halten. Auf einer Kreisstrecke mit einer Länge von 230 m fuhren eine variierende Zahl von Fahrzeugen, welche alle mit einer Geschwindigkeit von 30 km/h und einem sicheren Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug unterwegs sein sollten.
Zunächst floss der Verkehr reibungslos, allerdings gelang es nicht allen Fahrern, die Nebenbedingungen zu erfüllen: Nach einiger Zeit tauchten Schwankungen auf, nachkommende Fahrzeuge mussten bremsen, um den Sicherheitsabstand einzuhalten. Die daraufhin folgende Beschleunigung sollte dazu gedacht sein, den sich ausgebildeten Auto-Clustern zu entkommen. Als Folge ergab sich eine Stop-And-Go-Welle, die sich mit 20 km/h gegen die Fahrrichtung […]
Google feiert 48 Jahre Laser
Auf den Tag genau vor 48 Jahren demonstrierte Theodore Maiman an den Hughes Research Laboratories den ersten funktionierenden Laser. Google gedenkt dieses krummen Datums mit einem schwer lesbaren eigenen Logo:
Der zugehörige Link auf die passende Suchanfrage führt auf passende Ergebnisse zu „first laser“.
Seitdem haben Laser zu einer Multi-Milliarden-Dollar-Industrie geführt, die größte Verbreitung finden Laser in Geräten zur Verarbeitung optischen Speicher wie CD- und DVD-Player. Andere geläufige Anwendungen stellen Barcode-Reader, Laser-Drucker und Laser-Pointer dar.
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