Lutz Kasper

University of Education Schwaebisch Gmuend · Department of Physics

Die Schallgeschwindigkeit in Luft lässt sich nicht nur beim Entkorken einer Weinflasche bestimmen, wie kürzlich hier gezeigt. Es geht auch in einem Rotweinglas und einer bereits offenen Weinflasche.

Der deutsche Wissenschaftstheoretiker Peter Finke kritisiert, dass sich Citizen Science in einigen Fällen zu einem reinen Zuarbeiter der professionellen Wissenschaft entwickelt hat, statt als emanzipatorisches Werkzeug zu dienen, das Wissenschaft in die Mitte der Gesellschaft zurückbringt (Finke, 2014). Hier setzt AstroChat an, das durch seinen inn...

Wein‐Wasser‐Mischungen haben eine lange Geschichte, heute sind Schorle und Weinmischgetränke Lifestyle. In der Antike schützte verdünnter Wein dank antibakterieller Wirkung des Alkohols gegen Krankheiten. Heron von Alexandria erfand hierfür einen Automaten, der Wein und Wasser in einem fest vorgegebenen Verhältnis mischt.

This chapter offers a colorful bouquet of physical ideas at the party table. However, we start with ancient inventions in the first experiments. These easily give the impression of a raised index finger and indeed remind us to exercise moderation.

If the previous chapter was titled “The ear drinks too,” the same undoubtedly applies to the eye. There’s a reason why people say about someone who has intensely engaged with wine that they have looked too deeply “into the glass.” But that’s exactly what we intend to do in this chapter.

The last eight experiments are our offer for a “physically supervised clean-up”. You will hardly read that it is time from the “wine clock”, but this leads us to other insights. When bottles and glasses are emptied, it’s time for final truths.

In the upcoming experiments, we want to deal with the behavior of wine as a liquid. The scientific branch of physics responsible for this is fluid dynamics or fluid mechanics. This sub-discipline helps us understand why pouring is a complicated matter or why wine tends to weep even on the most beautiful evenings.

The next experiments are three typical cases for thermodynamics. At the beginning, we ask about the correct temperature of a wine. It turns out that the greater challenge is to keep a wine at an optimal lower temperature level in a warm environment than vice versa.

Before we can begin—both with the wine tasting and with the experimenting—a sealed wine bottle stands before us. Usually, this poses no challenge and without paying much attention to the process, the cork is pulled out. But even this beginning of a wine tasting has its own physical intricacies.

Now we are well prepared: The bottles are open, the wine has properly breathed, and we finally allow ourselves a first taste! And of course, this is initiated by the beautiful ritual of toasting. “Initiated” seems particularly apt here, as it brings the clinking of glasses into the conceptual proximity of the ringing of bells. We will return to thi...

This chapter is about the correct relationship of wine to air. It should breathe! Often, but not always, it is good for the wine to expose it to more air, or more precisely, to more oxygen, before enjoying it. Caution is especially required with older and well-matured wines.

A still sealed wine bottle, a corkscrew, and a smartphone are undoubtedly a promising combination. Notify good friends with one device and extract the cork from the bottle with the other – what more could one want? Perhaps, in addition to quenching the thirst, the "mind" also craves satisfaction! With this book, you practice your physics mindfulnes...

Fledermäuse nutzen Ultraschall für ihre räumliche Orientierung und zur Beutejagd. Diese Ultraschallfrequenzen liegen außerhalb des menschlichen Hörbereichs, sind jedoch durch den Einsatz von technischen Hilfsmitteln wie Detektoren und digitalen Signalverarbeitungssystemen in Hörschall umwandelbar. Mit der Beschäftigung rund um Fledermäuse werden In...

AstroChat ist ein innovatives Projekt, das die Steuerung eines parallaktischen Teleskops mithilfe von Telegram-Chat-Bots ermöglicht. AstroChat zielt darauf ab, die Nutzung von Teleskopen zu vereinfachen und für ein breiteres Publikum zugänglich zu machen. Durch die Integration von ChatGPT, einem Steuerungs-Bot und einem Kamera-Bot, können Benutzer...

Die hier vorgestellte Variante des Flaschenöffnens ist spektakulär und insbesondere für Ballsportler geeignet. Zum Einsatz kommt nämlich eine Fahrradpumpe mit Ballnadel, wie sie etwa zum Aufpumpen von Hand‐ und Volleybällen benötigt wird.

Die Schallanalyse‐App Spektroskop erlaubt, Frequenzspektren in hoher Qualität darzustellen und quantitativ auszuwerten. Wesentliche Vorteile gegenüber vergleichbaren Apps sind ihre einfache Bedienung sowie die Möglichkeit, mehrere Frequenzspektren gleichzeitig darzustellen. Das demonstriert hier die Analyse des sogenannten Residualtonhörens.

Das Experiment von Otto von Guericke zum Vakuum wurde unter dem Namen „Magdeburger Halbkugeln“ weltberühmt und findet sich heute in fast jedem Schulbuch. Wir rekonstruieren diesen Schauversuch mit zwei Weingläsern.

Bats use ultrasonic sounds for orientation and hunting. Their frequencies are outside the human hearing range. However, theese sounds can be made audible with detectors and digital transducers. For a first practical and interdisciplinary science approach in schools, commercial detectors with digital data acquisition are useful (e.g. Echo Meter Touc...

Eine aktuelle Lehrkräftebildung in den Naturwissenschaften muss sich den globalen Herausforderungen stellen, um die angehenden Lehrkräfte der Biologie, Chemie und Physik auch dazu zu befähigen, ihre zukünftigen Schülerinnen und Schüler auf die Probleme von morgen vorzubereiten. Bildung für nachhaltige Entwicklung, 21st century skills und der Umgang...

Eine aktuelle Lehrkräftebildung in den Naturwissenschaften muss sich den globalen Herausforderungen stellen, um die angehenden Lehrkräfte der Biologie, Chemie und Physik auch dazu zu befähigen, ihre zukünftigen Schülerinnen und Schüler auf die Probleme von morgen vorzubereiten. Bildung für nachhaltige Entwicklung, 21st century skills und der Umgang...

Im Artikel werden Videovignetten zu Lernendenvorstellungen von Schülerinnen und Schülern in der Physik vorgestellt. Die Videovignetten sind eine Möglichkeit, Lehramtsstudierende professionell auf den Umgang mit Lernendenvorstellungen im späteren Unterricht vorzubereiten. Im Rahmen des Projekts VidNuT (Videovignetten in Naturwissenschaft, Technik un...

Das gemeinsame Anstoßen bringt beide Weingläser zum Schwingen. Diese Experimentiersituation kennen Sie, aber haben Sie einmal genau auf den dabei entstehenden Klang geachtet?

Coupled pendulums sometimes show fascinating phenomena that can amaze laypersons and experts alike. Examples of such pendulums already have been presented often. Experimental investigations of mechanical oscillations using smartphone apps have also often been described. Here, I describe an extension of the experimental possibilities that can be rea...

Fledermäuse sind die einzigen an Land lebenden und fliegenden Säugetiere, die Echoortung nutzen. Mit Ultraschalldetektoren können ihre Laute im Frequenzbereich von 20 kHz bis 140 kHz erfasst werden (Abb. 1). Eine Umwandlung in Hörschall erfolgt im Detektor und wird aus dem Lautsprecher als teilweise verlangsamtes "Knattern" wahrgenommen. Physikalis...

Research design, research questions and methods used to gather data are presented on the poster as well as the description of a new created visualization for showing the competency development of teachers after teacher training workshops. Key findings and recommendations for future teacher trainings are shown and translated from my dissertation and...

Das Schwenken des Weinglases dient der Belüftung, eignet sich aber auch zum Erzeugen interessanter Wellenphänomene.

Die professionelle Unterrichtswahrnehmung (PU) von Lehr-Lernprozessen gilt als Schlüssel zur Steigerung der Unterrichtsqualität, um letztlich Unterricht lernwirksam gestalten zu können. Lehrpersonen müssen in komplexen Unterrichtssituationen auf Basis pädagogisch-psychologischer und fachdidaktischer Kompetenzen sowie fundiertem Fachwissen lernförde...

The authors collected and developed 50 mostly physics-related wine experiments. This collection was firstly published as a popular science book (Authors, 2022) and includes perspectives from mechanics, optics, thermodynamics, acoustics, and chemistry. Starting with determining the velocity of sound while opening a wine bottle and ending with an une...

Wein soll atmen, um besser zu schmecken. Entscheidend ist dabei sein Kontakt mit dem Luftsauerstoff. Die Frage ist, wie dieser Kontakt effektiv gelingen kann: Hilft lässiges Schwenken des Glases?

Learning about sounds in physics, it is usually addressed that although the overtone spectrum has an effect on the observed timbre, the perceived pitch is determined only by the fundamental. But why do we assign the frequency of its fundamental to a sound, and why do we do so if the fundamental is not even present in the frequency spectrum?

Sitting on the terrace on a warm summer evening and looking up at the sky, we often wonder where an airplane is going to fly. Based on the observed flight direction, we can make assumptions, but rarely check if they are really correct. The app Flightradar24 offers the possibility to confirm our assumptions. For this purpose, you just need to target...

Zu den Schrecken aller Gastgeber zählen Gäste, die gerne mal Weingläser fallen lassen. Dieses Experiment allerdings verspricht einen harmlosen Schrecken ohne Scherben.

Die vielschichtigen Aufgaben von Lehrpersonen geben bereits im Lehramtsstudium einen engen Takt vor. Umso wichtiger sollte die Verzahnung von universitären Studieninhalten und praxisnahen Umsetzungserfahrungen fokussiert werden. Unterrichtsvideovignetten bieten die Möglichkeit beim Einsatz in der Lehre zugleich auf Praxis vorbereitende Aspekte eing...

Nicht selten wird behauptet, dass Personen mit ausgebildeter Stimme in der Lage seien, Gläser zu zersingen. Im Internet kursieren zahlreiche Videos, die uns dies ebenfalls weismachen möchten. Die häufig mitgelieferte physikalische Erklärung ist dabei durchaus plausibel.

The opportunity to plot oscillograms and frequency spectra with smartphones creates many options for experiments in acoustics, including several that have been described in this column. The activities presented in this paper are intended to complement these applications, and include an approach to determine sound velocity in air by using standard d...

The first purpose of uncorking a bottle of wine probably is to have good prospect of culinary pleasure. But if you are a physicist or physics teacher you may have a secondary interest. Couldn’t it be possible to determine the speed of sound just by uncorking the bottle and with a little help from a smartphone? Sure, it is. Here comes the idea.

The sound of church bells is part of most people’s everyday life and can easily be examined with smartphones. Similar to other experiments of this book (Chaps. 47 and 49) [1, 2], we use a suitable iOS app. The underlying physical theory of church bells proves to be difficult. A reliable prediction of their natural frequencies based on their exact d...

Eine noch geschlossene Weinflasche, ein Korkenzieher und ein Smartphone sind fraglos eine vielversprechende Kombination. Mit dem einen Gerät gute Freunde benachrichtigen und mit dem anderen den Korken aus der Flasche ziehen-was will man mehr? Vielleicht dürstet aber neben der Kehle auch der "Geist"! Mit diesem Buch üben Sie Ihre physikalische Achts...

Die nächsten Experimente sind drei typische Fälle für die Thermodynamik. Zu Beginn fragen wir nach der richtigen Temperatur eines Weines. Dabei zeigt sich, dass die größere Herausforderung darin besteht, einen Wein in warmer Umgebung auf einem optimalen niedrigeren Temperaturniveau zu halten als umgekehrt.

In diesem Kapitel geht es um das richtige Verhältnis des Weins zur Luft. Er soll atmen! Oft, aber durchaus nicht immer, tut es dem Wein gut, ihm vor dem Genuss zu mehr Luft, oder genauer, zu mehr Sauerstoff, zu verhelfen. Vorsicht ist besonders bei älteren und gut gereiften Weinen geboten.

In den nächsten Experimenten möchten wir uns mit dem Verhalten des Weins als Flüssigkeit beschäftigen. Der dafür zuständige wissenschaftliche Zweig der Physik ist die Strömungslehre oder auch Fluidmechanik. Diese Teildisziplin hilft uns zu verstehen, warum das Einschenken eine komplizierte Angelegenheit ist oder warum selbst an den schönsten Abende...

Bevor wir beginnen können – sowohl mit der Weinprobe als auch mit dem Experimentieren – steht vor uns eine verschlossene Weinflasche. In der Regel stellt das keine Herausforderung dar und ohne dem Vorgang viel Aufmerksamkeit zu schenken, wird der Korken herausgezogen. Aber allein schon dieser Beginn einer Weinprobe hat es physikalisch in sich.

Wenn das vorherige Kapitel in seiner Überschrift als „Das Ohr trinkt mit“ bezeichnet wurde, so gilt Gleiches zweifellos auch für das Auge. Nicht ohne Grund sagt der Volksmund einer Person nach, die sich intensiv mit dem Wein auseinandergesetzt hat, sie hätte zu tief „in das Glas geschaut“. Aber genau das beabsichtigen wir hier in diesem Kapitel zu...

Die letzten acht Experimente sind unser Angebot für ein „physikalisch betreutes Aufräumen“. Dass es soweit ist, werden Sie kaum an der „Weinuhr“ ablesen, diese bringt uns aber zu anderen Erkenntnissen. Wenn Flaschen und Gläser geleert sind, wird es Zeit für letzte Wahrheiten.

Jetzt sind wir gut vorbereitet: Die Flaschen sind geöffnet, der Wein hat ordentlich geatmet und wir gönnen uns endlich eine erste Kostprobe! Und das wird natürlich eingeläutet durch das schöne Ritual des Anstoßens. „Eingeläutet“ erscheint dabei als ganz besonders treffend, rückt es doch das Gläserklingen in die begriffliche Nähe des Läutens von Glo...

Dieses Kapitel offeriert einen bunten Strauß von physikalischen Ideen am Partytisch. Allerdings starten wir in den ersten Experimenten zunächst mit antiken Erfindungen. Diese erwecken leicht den Eindruck eines erhobenen Zeigefingers und mahnen uns durchaus zum Maßhalten.

Many experiments have been proposed to investigate acoustic phenomena in college and early undergraduate levels, in particular the speed of sound [1–9], by means of different methods, such as time of flight, transit time (Chap. 40), or resonance in tubes (Chap. 41). In this chapter we propose to measure the acoustic response curves of a glass beake...

In order to support physics teacher trainees in developing their professional perception of teaching, video vignettes are created in the VidNuT project and used, among other things, in subject didactics seminars, in which student teachers then have the opportunity to analyse and reflect on authentic teaching situations. The video vignettes develope...

Wer zufällig einen Flambierbrenner anstelle eines Korkenziehers zur Hand hat, kann damit eine Weinflasche unkonventionell öffnen – gewissermaßen thermodynamisch. Zugegeben, diese Situation ist unwahrscheinlich, doch aus physikalischer Sicht ist das Experiment reizvoll.

The phenomenon of the “howling wind” is very well known to many. It occurs as strong winds whip around bare tree branches and electrical transmission lines. This phenomenon has been known for a long time and was used to make music with the ancient Aeolian harp. We can create this sound in the lab by swinging sticks quickly through the air. A short...

Numerous experiments on acoustics have already been described in this column, e.g., on the different types of sound or on acoustic beats. The topic of cavity resonance and the determination of the speed of sound from the resonance frequencies of various tubes, glasses, and bottles has also been addressed several times. A topic that has not yet been...

Ultraschalllaute von Fledermäusen lassen sich mit Fledermausdetektoren in für uns hörbare Frequenzen „übersetzen“. Solche Audioaufzeichnungen sind mit der vorgestellten App und einem Plug‐in‐Modul für Smartphones möglich, inklusive spektrografischer Auswertung.

Ein zu gut eingeschenktes Glas führt beim Tragen schnell zum Überschwappen des edlen Tropfens. Es gibt aber eine sportliche Lösung des Problems.

Die App Flightradar24 – Flugradar (für iOS und Android) ermöglicht es, Flüge weltweit in Echtzeit auf einer Karte zu verfolgen, Flugzeuge zu identifizieren und zahlreiche Flugdaten wie z. B. Flughöhe, -geschwindigkeit oder -richtung zu beobachten. Aus physikalischer Sicht entspricht der letzte Punkt einem Abrufen von Messdaten, sodass die Applikati...

So genannte Fitness-Apps geben für verschiedene Aktivitäten wie Laufen, Skaten, Kniebeuge, Liegestütz etc. Zahlenwerte der „verbrannten Kalorien“ an. Welche Angaben braucht eine App, um für eine bestimmte Aktivität einer Person diesen Wert zu ermitteln? Welche Sensoren des Smartphones lassen sich dafür nutzen?

Unter vielen angebotenen Schallanalyse-Apps ist der Spaichinger Schallanalysator ideal, sobald es um quantitative Versuchsauswertungen geht. Als Beispiel wird er hier zur Analyse von Hiebtönen eingesetzt.

Bekanntlich trinkt das Auge mit. Und tatsächlich bemessen Viele die Qualität eines Weines auch an der Intensität seiner Farbe. In dieser Folge blicken wir durch das tiefgründige Rot im Weinglas.

Wein und Physik – wie geht das zusammen? Wo das eine ausschließlich auf Genuss gründet, verbindet sich mit dem anderen für manche vielleicht ein Schultrauma. Feine Aromen und sehr entspannte Situationen auf der einen Seite, kreidestaubige Formeln und Prüfungsstress auf der anderen. So entspricht es wenigstens einem weit verbreiteten Klischee. Dass...

At first glance, physics and literature could not be more opposite: unequivocal terms, definitions and objectivity on the one side. Ambiguity, feelings and subjectivity on the other side. Both physics and literature also gain different social acknowledgment. While our society and economy are based on scientific and technical knowledge, it is to thi...

Various experiments on vibrating gas columns and on frequency measurements with glasses and pipes have been presented in recent years in the “iPhysicsLabs” column. The determination of the sound velocity in different gases by measuring the sound running time has also already been proposed in an earlier paper. This article now adds another experimen...

Das Entkorken einer Weinflasche verbinden Viele mit dem Beginn eines gemütlichen Abends. Mit Korkenzieher und Smartphone lässt sich aber auch in erstaunlich einfacher Weise die Schallgeschwindigkeit in Luft bestimmen. Der Wissensdurst steht einem netten Abend gewiss nicht im Weg.

Die Vermittlung von Data Literacy, etwa durch den reflektierten Umgang mit digitalen Echtzeitdaten, erfährt in den MINT-­Fächern eine zunehmende Bedeutung. Besonders der Zugriff auf öffentlich zugängliche digitale Echtzeitmessdaten bietet vielfältige Möglichkeiten zur Hypothesengenerierung und Untersuchung von Zusammenhängen. Um solche Untersuchung...

Experimentierplakate stellen den gesamten Experimentierprozess auf einem Plakat dar. Sie können so zu einer gesteigerten Übersicht über den Prozess von der Hypothese über den theoretischen Hintergrund und die Ergebnisse bis zur Schlussfolgerung beitragen. Weiter bieten Experimentierplakate Möglichkeiten zur Kommunikation und Kooperation, etwa durch...

The aim of this paper is to provide physics teachers and physics students with interdisciplinary cultural and scientific related content. The dombra is on the one hand a cultural symbol of Kazakhstan with a long tradition. On the other hand, the dombra as a musical instrument is an object of interest in acoustics. The topic can lead to deeper insig...

Fitness‐Apps geben für verschiedene Aktivitäten, wie Laufen, Skaten, Kniebeuge, Liegestütze und anderes, Zahlenwerte der „verbrannten Kalorien“ an. Welche Angaben braucht eine App, um für die Aktivität einer Person diesen Wert zu ermitteln? Welche Sensoren des Smartphones lassen sich dafür nutzen?

Das akademische Streitgespräch ist seit jeher ein Werkzeug der Erkennt- nisgewinnung und dient auch immer schon als Methode zur Vermittlung von Ideen und Wissen. Rhetorische Vorbilder sind hier z.B. Platon, Sok- rates oder Galilei. Sie haben Dialoge als Stilmittel und Methode gewählt und damit Denkwege gestaltet. Fachbezogene Argumente aus histo- r...

The first purpose of uncorking a bottle of wine probably is to have good prospect of culinary pleasure. But if you are a physicist or physics teacher you may have a secondary interest. Couldn’t it be possible to determine the speed of sound just by uncorking the bottle and with a little help from a smartphone? Sure, it is. Here comes the idea – a f...

Die App Flightradar24 – Flugradar (für iOS und Android) ermöglicht es, Flüge weltweit in Echtzeit auf einer Karte zu verfolgen, Flugzeuge zu identifizieren und zahlreiche Flugdaten wie Höhe, Geschwindigkeit oder Richtung der Maschinen zu beobachten. Aus physikalischer Sicht entspricht der letzte Punkt einem Abrufen von Messdaten, sodass die App auc...

Die Eigenschaften der untersten Atmosphärenschicht, der Troposphäre, sind für das Leben auf der Erde von größter Bedeutung. Ihre Untersuchung bis in ein Höhe von ca. 250 m ist Gegenstand des hier beschriebenenExperiments, in welchem die Abnahme des Luftdrucks mit der Höhe analysiert wird.

Mithilfe der App Audio Kit oder anderen Schallanalyse-Apps können Schallsignale analysiert und Töne definierter Frequenz generiert werden. Durch die Möglichkeit, Oszillogramme und Frequenzspektren darzustellen, Schallpegel zu messen und Töne zu erzeugen, ergeben sich vielfältige Experimentiermöglichkeiten im Themenbereich Akustik. An dieser Stelle...

One or two worksheets monthly with a focus on special persons or events in science history or crucial experiments; Additional exercises related to the historical contents (from Galileo to Quantum physics ... )

Die Schwingungsgleichung eines Faden- bzw. physikalischen Pendels einschließlich der Abhängigkeit der Schwingungsdauer von der Pendellänge lässt sich experimentell gut bestätigen. Schwieriger wird es, wenn der Einfluss der Beschleunigung gezeigt werden soll. Neben der experimentell nicht einfachen Messung in beschleunigten Umgebungen (z. B. Aufzüge...

In the recently published article "The Sound of Church Bells: Tracking Down the Secret of a Traditional Arts and Crafts Trade," the bell frequencies have been erroneously oversimplified. The problem affects Eqs. (2) and (3), which were derived from the elementary "coffee mug model" and in which we used the speed of sound in air. However, this does...

The sound of church bells is part of most people's everyday life and can easily be examined with smartphones. Similar to other experiments of this column, we use a suitable iOS app. The underlying physical theory of church bells proves to be difficult. A reliable prediction of their natural frequencies based on their exact dimensions is only p...

Der Artikel beschreibt eine denkbar einfache Methode, mit Smartphones die Schallgeschwindigkeit zu bestimmen. Der „Plopp“ beim Korkenziehen ist spezifisch und hängt von der Länge der Gas-Säule im Flaschenhals ab. Für Experimente im Physikunterricht bieten sich hierzu einfache Freihandexperimente und Messungen auch an bereits geleerten Flaschen an.

Many experiments have been proposed to investigate acoustic phenomena in college and early undergraduate levels, in particular the speed of sound, 1–9 by means of different methods, such as time of flight, transit time, or resonance in tubes. In this paper we propose to measure the acoustic response curves of a glass beaker filled with different ga...

The opportunity to plot oscillograms and frequency spectra with smartphones creates many options for experiments in acoustics, including several that have been described in this column. The activities presented in this paper are intended to complement these applications, and include an approach to determine sound velocity in air by using standard d...

Das vorliegende Lehrermaterial „30 x 45 Minuten Physik – Fertige Stundenbilder für Highlights zwischendurch“ wurde als Ergänzung zu den bereits an Ihrer Schule vorhandenen Lehrmitteln konzipiert und soll Sie bei Ihrer Unterrichtsvor- bereitung bestmöglich unterstützen. Wie aus dem Titel bereits hervorgeht, werden 30 Unterrichtsstunden zu den üblich...

Erzählen bestimmt uns und somit auch den Physikunterricht mehr, als uns Lehrenden oft bewusst ist. Erzählungen konstituieren Sinn und Bedeutung, sie stiften Identität und schaffen subjektive Zugänge zur Natur und den Naturwissenschaften. Der Artikel stellt einen Unterrichtseinstieg vor, dessen zentrales Element zwei fiktive Dialogszenen aus dem Leb...

Die Flugfertigkeit von Insekten ist faszinierend und bislang unerreicht von unserer Ingenieurkunst. Ungeachtet dessen steht das Know-how um die Manövrierfähigkeit der winzigen Flugobjekte zunehmend im Fokus von Bionik und anderen Forschungsfeldern. Auch für den Physikunterricht bietet es ein großes inhaltliches Potenzial bei hervorragender Anbindun...