Kategorie: Phänomene

Bestimmt gibt es niemanden, der noch nie einen Hubschrauber am Himmel gesehen hat. Aber weißt du auch, worin genau sich ein Hubschrauber zum Beispiel von einem herkömmlichen Passagierflugzeug unterscheidet? Die Besonderheit eines Hubschraubers ist seine Fähigkeit, aus dem Stand in die Luft abheben zu können. Das liegt daran, dass der Hubschrauber im Gegensatz zu anderen Flugzeugen Rotorblätter besitzt, die sich propellerartig drehen. Aber wie genau funktioniert das eigentlich? 

Die Rotorblätter

Die Rotorblätter eines Hubschraubers sehen auf den ersten Blick aus wie ein großer Ventilator oder Propeller, der auf dem Rücken des Hubschraubers befestigt ist. Diesen Rotorblättern verdankt der Hubschrauber seine Fähigkeit, so schnell in die Luft aufsteigen zu können. Wenn die Rotorblätter nämlich anfangen zu rotieren, entsteht ein Druckunterschied. Das liegt daran, dass die Rotorblätter durch ihre schnelle und kräftige Bewegung die Luft von oben nach unten ziehen, wodurch der Helikopter aufsteigen kann. Das nennt man Auftriebskraft – diese hält ja auch Flugzeuge in der Luft. 

Du willst deinen eigenen Hubschrauber bauen? Dann klicke einfach auf das Bild und du gelangst direkt zur Ideenkarte „Wer hat den Hubschrauber erfunden?” unserer Genius-Box mit allen Dokumenten und Zusatzmaterial. Viel Spaß! 

Mit einem Klick aufs Bild kommst du direkt zur Ideenkarte

Der Heckrotor

Wenn der Hubschrauber nur den einen Hauptrotor hätte, dann würde er sich permanent im Kreis drehen. Um diesem Problem Abhilfe zu schaffen, gibt es eine raffinierte technische Lösung: den Heckrotor. Der Heckrotor ist ein zweiter Rotor, der an der Längsseite des Hubschraubers angebracht ist. Dieser erzeugt einen seitwärts gerichteten Schub in die entgegengesetzte Richtung des Hauptrotors – und somit kann der Hubschrauber aufsteigen, anstatt sich nur im Kreis zu drehen.

Der Unterschied zwischen Hubschrauber und Flugzeug

Sowohl Flugzeuge als auch Hubschrauber können durch die Auftriebskraft in die Luft aufsteigen und sich dort halten. Doch im Gegensatz zum Hubschrauber funktioniert das bei Flugzeugen über die Tragflächen ihrer Flügel. Diese sind leicht nach oben gewölbt. Dadurch strömt die Luft über dem Flügel etwas langsamer als unter dem Flügel und ermöglicht so den Aufstieg des Flugzeugs. Ein Flugzeug muss sich also ständig vorwärts bewegen, damit es nicht absinkt. In diesem Blogbeitrag haben wir dir das ganze nochmal genauer erklärt. 

Beim Hubschrauber hingegen bilden die Rotorblätter die Tragflächen. Die Rotation der Blätter hat den gleichen Effekt wie das Vorwärtsbewegen des Flugzeugs: Auftriebskraft wird erzeugt und der Hubschrauber steigt in die Lüfte. Deshalb kann ein Hubschrauber auch aus dem Stand starten und in der Luft auf einer Stelle fliegen.
Ganz ähnlich funktioniert das übrigens auch bei Schiffen: Dort ist das entscheidende Element nicht die Luft, sondern das Wasser. Na, neugierig geworden? In diesem Blogbeitrag kannst du es nochmal genauer nachlesen 

Wie lenkt man einen Hubschrauber?

Aber natürlich muss ein Hubschrauber nicht nur aufsteigen, sondern auch irgendwie in der Luft gelenkt werden können. Hierbei spielt der Rotor ebenso eine entscheidende Rolle. Wenn die Pilotin oder der Pilot vorwärts fliegen will, dann muss er dazu den Winkel des Rotors verändern. So neigt sich der Rotor nach vorne und es entsteht ein nach vorne treibender Schub für den Hubschrauber. Auch nach rechts und links kann man lenken, indem man den Winkel des Rotors verändert. 

Beitragsfoto zum Blogbeitrag „Wie fliegt ein Hubschrauber?” - Blauer Polizeihhubschrauber - Genius Die junge WissensCommunity von Daimler
Hubschrauber werden für verschiedene Zwecke eingesetzt – hier als Polizeihubschrauber // Foto: Adobe Stock, poco-bw

Hubschrauber im Einsatz

Jetzt weißt du alles über Hubschrauber und warum sie fliegen können. Ganz schön spannend, oder? Wenn du das nächste Mal einen Hubschrauber siehst, kannst du ja mal auf die Rotation seiner Rotorblätter achten. Hubschrauber kommen übrigens besonders oft zu Rettungszwecken zum Einsatz. Sie sind sehr beliebt bei Polizei und Rettungsdienst. Das liegt daran, dass sie so schnell aufsteigen und landen können und in der Luft sehr viel wendiger sind als Flugzeuge. Also halt die Augen auf, wenn du das nächste Mal in den Himmel schaust.

Beitragsfoto: Adobe Stock, Soloviova Liudmyla

Der Begriff Touchscreen stammt aus dem Englischen. Ins Deutsche übersetzt ist „Touch” = Berührung und „Screen” = Bildschirm. Touchscreens sind also Bildschirme, die über Berührungen steuerbar sind. In deinem Alltag begegnen sie dir sicher regelmäßig. Neben Smartphones, Tablets und Laptops findest du Touchscreens zum Beispiel im Supermarkt. Dort sind alle Kassen mit einem Touchscreen ausgestattet. Auch wenn du am Bahnhof ein Zugticket kaufen willst, bedienst du am Ticketautomaten einen Touchscreen. 

Du siehst also, Touchscreens sind überall. Doch wie funktionieren sie eigentlich? 

Foto: Adobe Stock // georgerudy

So funktioniert die Technik

Die Technik dahinter ist ein bisschen kompliziert. Alle Touchscreens besitzen eine berührungsempfindliche Oberfläche, einen Kontroller und ein Betriebssystem. Wenn du die berührungsempfindliche Oberfläche berührst, misst der Kontroller deine Signale auf der Oberfläche und leitet diese an das Betriebssystem weiter. Das Betriebssystem arbeitet als Übersetzer, es verwandelt deine Fingerbewegungen in die Bewegungen einer Computermaus, welche es auf den Bildschirm überträgt. Das Tippen auf den Bildschirm entspricht also einem Mausklick. 

Auf diese Art  funktionieren alle Touchscreens, doch sie folgen dabei unterschiedlichen physikalischen Prinzipien. Eines dieser Prinzipien ist das kapazitive Prinzip, nach ihm funktionieren beispielsweise Handys und Tablets. 

Metallrohre und Elektronen

Das kapazitive Prinzip besteht aus einem Netz aus dünnen Metallrohren, welche sich horizontal und vertikal durch die Glasscheibe des Bildschirms ziehen. Diese Metallrohre leiten Strom und sind so dünn und fein, dass du sie mit bloßem Auge gar nicht erkennen kannst. Durch sie werden elektrisch geladene Teilchen geleitet. Diese Teilchen sind entweder positiv oder negativ geladen, wobei positive und negative Teilchen sich gegenseitig anziehen. 

Wie funktionieren die elektrisch geladenen Teilchen?

Die positiv geladenen Teilchen werden durch die horizontalen Rohre geleitet und verteilen sich dort. Anschließend werden die negativ geladenen Teilchen durch die vertikalen Rohre geleitet. Dadurch, dass sich negative und positive Teilchen anziehen, sammeln sich die negativ geladenen Teilchen dort, wo sich vertikale und horizontale Rohre schneiden und die Teilchen am nahesten beieinander sein können. Das ist der Zustand des Touchscreens, ehe du ihn berührst. 

Der Finger auf dem Touchscreen 

Wusstest du, dass auch du selbst lauter kleine Teilchen in dir hast? Berührst du nun den Touchscreen, werden deine negativ geladenen Teilchen vom Touchscreen angezogen und sammeln sich in deinen Fingerspitzen. Gleichzeitig werden die positiven Teilchen des Touchscreens von deinen negativen Teilchen angezogen, sie ziehen also zu deinen Fingerspitzen hin und können somit die negativen Teilchen innerhalb des Touchscreens nicht mehr anziehen. Also erkennt die Hardware des Touchscreens, dass an derjenigen Stelle dein Finger auf dem Bildschirm aufliegen muss, wo die negativen Teilchen ungehindert durch die dünnen Metallrohre fließen können und die positiven Teilchen sie nicht anziehen. 

Experiment: Wie funktioniert ein Touchscreen unter verschiedenen Bedingungen?

Von der grauen Theorie direkt in die Praxis! Egal ob mit deinem Handy oder dem Tablet deiner Eltern: Nimm dir mal ein paar Minuten, um herauszufinden, wie ein Touchscreen unter verschiedenen Bedingungen funktioniert – oder ob überhaupt.

1. Touchscreen mit Handschuh bedienen

Was passiert, wenn du einen Touchscreen mit dicken Wollhandschuhen bedienst? Was passiert mit dünnen Einmalhandschuhen?

Kannst du dir vorstellen, warum es spezielle Handschuhe für die Bedienung von Smartphone & Co. gibt?

Foto: Adobe Stock // romaset

2. Touchscreen mit mehr als einem Finger berühren 

Bei diesem Versuch wirst du feststellen, dass manche Touchscreens bzw. die Anwendungen darauf genau dafür da sind – so kannst du zum Beispiel auf einer Landkarte oder einem Bild heranzoomen, indem du zwei Finger benutzt. Andere Geräte, zum Beispiel Fahrkartenautomaten, sind nur für die Bedienung mit einem einzelnen Finger ausgelegt.

3. Etwas anderes als die Finger verwenden

Bei diesem Experiment wirst du staunen: Versuche einmal, deinen Touchscreen mit einer Banane, einer Gurke oder einem Würstchen zu bedienen (bitte die verwendeten Lebensmittel hinterher nicht mehr essen, da sich auf Touchscreens viele Keime sammeln!). Hättest du das gedacht?

Dass das funktioniert, liegt daran, dass sich die geladenen Teilchen in diesen Lebensmitteln ganz ähnlich verhalten wie in deiner eigenen Hand.

Foto: Adobe Stock // progressman

→ Probiere es selbst aus und sei gespannt, was du alles herausfindest!

Touchscreens im Bereich Automobil

Auch in der Automobil-Branche finden Touchscreens immer mehr Verwendung. Sicher hast du bereits festgestellt, dass beispielsweise Navigationsgeräte oft mithilfe eines Touchscreens funktionieren. Doch auch in die Autos selbst werden immer häufiger Touchscreens eingebaut. Durch den Touchscreen können deine Eltern bequem sämtliche Funktionen des Autos wie zum Beispiel das Radio einstellen.

Fest steht also, dass Touchscreens schon jetzt eine große Bereicherung für die Automobil-Branche darstellen. Doch wir stehen noch lange nicht am Ende und unsere Technik wird stetig weiterentwickelt. 

Foto: Mercedes-Benz Group AG

 

Beitragsfoto: Adobe Stock // Mihai Simonia

Was genau eine Künstliche Intelligenz ist, lässt sich gar nicht eindeutig bestimmen, da die Grenzen manchmal ein wenig verschwimmen. Fest steht jedoch, die Arten von KI, welche du vielleicht aus Science-Fiction-Filmen kennst, haben mit unserer Realität nichts gemeinsam. Stattdessen werden Computerprogramme geschaffen, die sich am menschlichen Gehirn orientieren. Künstliche Intelligenz ist also in der Lage, sich selbstständig weiterzuentwickeln und zu lernen – wie auch das menschliche Gehirn. Wie genau das funktioniert, haben wir hier schon einmal erklärt.

Science Fiction oder Realität?

Auf den ersten Blick kann sich das alles ein bisschen unheimlich anhören: Eine Maschine, die so funktioniert wie wir Menschen. Tatsächlich hat KI aber nichts mit den schlimmen Szenarien zu tun, die dir vielleicht in den Sinn kommen. Stattdessen kann sie sogar ganz schön nützlich sein – auch für dich. KI ist inzwischen fest in unserem Alltag verankert. Egal, ob du gerne Musik auf Spotify hörst, Sachen auf Amazon bestellst, oder mit Siri sprichst, überall gerätst du mit KI in Kontakt.

KI und Autos

Ein weiteres Anwendungsfeld von KI ist die Automobil-Branche. Du hörst im Auto immer gerne dein Lieblingslied? KI kann sich das merken, dich im Auto beispielsweise anhand deiner Atmung oder deiner Hände erkennen und dann automatisch dein Lieblingslied abspielen – ganz ohne dass du irgendeinen Knopf drücken musst! Super praktisch. Und auch deine Eltern sind bestimmt froh über Einparkhilfen, Navigationsgeräte und automatische Sitzeinstellungen, oder?

Autofahren ohne Fahrer

Doch mehr Komfort für Passagiere ist nicht das Einzige, was KI in Autos erreichen soll. Schon seit Jahren wird erprobt, ob sich Autos auch ganz ohne Fahrerinnen oder Fahrer, nur durch eine KI, steuern lassen könnten. Praktisch wäre das durchaus. Man setzt sich einfach ins Auto und wird hingefahren, wo auch immer man mag. 

Hier gilt es jedoch, noch ganz viel zu forschen und zu entwickeln, denn natürlich kann diese Art des Fahrens sehr gefährlich werden. Bereits jetzt sorgen verschiedene intelligente Assistenzsysteme für mehr Sicherheit im Straßenverkehr. Und auch wenn komplett fahrerloses Fahren in naher Zukunft unwahrscheinlich ist, so gibt es doch immer wieder verschiedene Tests in diese Richtung. So waren die ersten Genius-Kinderreporter Emma und Nick bereits bei einer Fahrt im selbstfahrenden LKW dabei. Für all diese Entwicklungen sind Algorithmen und die Weiterentwicklung von Künstlicher Intelligenz von Bedeutung.

KI ist keine Gefahr

Natürlich kann KI trotzdem ein paar Risiken bergen. Doch um die zu verringern, werden nicht nur Fachleute aus der Forschung, der Mathematik und dem Programmieren mit der Erschaffung von KI beauftragt. Immer mehr Firmen beziehen auch so genannte Geisteswissenschaftler, also zum Beispiel Experte/innen für Ethik, Moral und Kommunikation mit ein. So wird gewährleistet, dass KI technisch einwandfrei funktioniert, aber nicht zur Gefahr für den Menschen werden kann.
Das oberste Ziel von KI ist nämlich nicht, stärker zu werden als wir Menschen. Das oberste Ziel ist es, uns zu unterstützen, zu entlasten und unser Leben angenehmer zu gestalten.

Beitragsbild: Mercedes-Benz Group AG

Die Geschichte der Schifffahrt geht weit zurück. Bevor die Menschen das Rad erfanden, war der Wasserweg die beste Möglichkeit für den Transport. Bereits die alten Ägypter bauten vor mehr als 5.000 Jahren Schiffe, mit denen sie auf dem Nil fuhren. Als Baumaterial verwendeten sie anfänglich zusammengebundenes Schilf und später auch Holz.
In den letzten Jahrtausenden entwickelte sich der Schiffbau weiter. Die Wikinger bauten ihre berühmten Kriegsschiffe und die Spanier große Handelsschiffe aus Holz. Mit einem solchen Handelsschiff entdeckte Christoph Columbus 1492 Amerika. Heute bestehen unsere Schiffe meistens aus Metall. Im Gegensatz zu Holz ist Metall sehr stabil, aber auch viel schwerer.

Wie kann ein Schiff schwimmen?

Du hast bestimmt schon einmal gesehen, dass ein Holzstück auf dem Wasser schwimmt. Und du weißt auch, dass eine Metallkugel im Wasser untergeht. Warum gehen Schiffe, die aus schwerem Metall gebaut sind, dann nicht unter?
Schiffe sind innen hohl und haben eine bauchige Form. Ein zusammengeknülltes Schiff würde sinken, wie die Metallkugel. Ob ein Gegenstand schwimmt, hängt also nicht nur von seinem Gewicht ab, sondern auch von seiner Form. Durch die Form des Schiffes wird ein Auftrieb erzeugt, der das Schiff auf dem Wasser hält. 

Das Archimedische Prinzip

Ein weiterer Grund dafür, dass Schiffe schwimmen können, ist das sogenannte „Archimedische Prinzip“. Der griechische Mathematiker Archimedes entdeckte dieses physikalische Gesetz vor über 2.000 Jahren. Das kennst du sicher auch: Wenn du dich in eine Badewanne setzen würdest, die randvoll ist, würde die Wanne überlaufen. Das Wasser wird „verdrängt“.
Das physikalische Prinzip dahinter sagt aus: Der Auftrieb eines Körpers im Wasser ist dann ausreichend gegeben, wenn er ein größeres Gewicht an Wasser verdrängt, als der Körper selbst besitzt. Wenn ein 100 Tonnen schweres Schiff also schwimmen möchte, muss es mehr als 100 Tonnen Wasser verdrängen.

Schwimmen und tauchen: So funktionieren U-Boote 

Wie kommt es nun, dass U-Boote tauchen können, wo sie doch innen hohl und mit Luft gefüllt sind? Ganz einfach: U-Boote besitzen große Tanks, die entweder mit Wasser oder mit Luft gefüllt sind. Für den Tauchgang öffnet der Steuermann die Klappen des Tanks. Dadurch füllen sich die Tanks mit Wasser und das U-Boot wird schwerer – es sinkt. Tiefsee-U-Boote können so bis zu 6.000 Meter tief tauchen. Um wieder an die Wasseroberfläche zu kommen, füllt der Steuermann die Tanks mit Luft aus Pressluftflaschen. Die Luft verdrängt das Wasser: Das U-Boot wird wieder leichter und der Auftrieb stärker. So schwimmt das U-Boot wie ein Schiff auf dem Wasser.

 

Schwimmendes U-Boot
U-Boote können nicht nur tauchen sondern auch an der Wasseroberfläche schwimmen.

 

 

Beitragsfoto: Adobe Stock // STOCKSTUDIO

Der Faraday-Käfig

Du verbindest mit einem Käfig wohl eher die Haltung oder den Transport von Tieren. Ein Käfig ist ein Raum oder ein Behältnis, das auf allen Seiten geschlossen ist. Und das ist ein Auto ja tatsächlich auch. Bei Kraftfahrzeugen spricht man allerdings von dem Faraday-Käfig oder auch Faradayscher Käfig. Entscheidend für diese Art von Käfig ist das Material. Ein Faraday-Käfig besteht aus Metall, denn Metalle können besonders gut elektrischen Strom leiten. Und das ist die Eigenschaft, die ihn von einem ganz normalen Käfig unterscheidet. Er ist nämlich elektrischer Leiter und schirmt so seinen Innenraum ab und schützt vor äußeren elektrischen Feldern und Blitzeinschlägen. Dieses Phänomen stellte 1836 schon der englische Physiker Michael Faraday fest. Deshalb ist dieser besondere Käfig auch nach ihm benannt.

So funktioniert das Ganze

Elektrische Felder werden durch winzige Teilchen erzeugt, die positiv oder negativ geladen sind. In dem elektrischen Feld entsteht dadurch eine Seite mit positiver Ladung und eine mit negativer Ladung. Befindet sich nun ein Metallkäfig in so einem Feld, wird dieser ebenfalls elektrisch geladen. Denn in dem Käfig befinden sich dieselben Teilchen, die durch die Kraft im Feld angezogen werden. Negative Teilchen wandern zu der positiv geladenen Seite und umgekehrt. Dadurch entstehen zwei gegensätzliche elektrische Felder in der Umgebung und im Käfig, die sich gegenseitig einfach aufheben. Im Innenraum des Körpers herrscht also kein elektrisches Feld, er ist von jeglicher Ladung abgeschirmt. Das Ganze funktioniert auch andersherum. Wird innerhalb eines Faradayschen Käfigs eine elektrische Ladung erzeugt, so dringt davon nichts nach außen. Für diesen Effekt ist es nicht wichtig, ob es sich um einen vollständig von Metall umschlossenen Raum handelt. Ein Metallgitter reicht schon aus, um den elektrischen Strom über die Gitterstäbe abzuleiten und so den Innenraum zu schützen.

Faraday-Käfige in unserem Alltag

Auch Autos sind Faradaysche Käfige, denn ihre Karosserie besteht aus Metall. Sitzt du also bei einem Gewitter in einem Auto, kann dir nichts passieren, auch wenn ein Blitz einschlägt. Dieser entlädt seinen Strom in die Oberfläche das Autos und weil das Metall besonders gut leitet, bahnt er sich seinen Weg durch die Karosserie und entlädt sich direkt in den Boden. Die elektrische Ladung, die für den Menschen eigentlich gefährlich werden könnte, gelangt also gar nicht erst in den Innenraum des Autos. Auch bei Cabrios reicht zur Abschirmung schon das Metallgestänge aus, mit dem das Verdeck gehalten wird.

Faraday-Käfige werden überall da benutzt, wo äußere elektrische Felder die Funktion eines Gerätes beeinträchtigen können oder wo innere Felder nicht nach außen gelangen sollen. Neben Autos schirmen natürlich auch Flugzeuge die Passagiere ab. Oder auch bei elektrischen Geräten wie Mobiltelefonen und Fernsehern oder der Mikrowelle wird das Prinzip des Faraday-Käfigs zur Abschirmung der Umgebung genutzt.

Beitragsfoto: Adobe Stock // marcorubino

Magnete sind Körper, die andere Gegenstände anziehen können. Das funktioniert aber nicht immer. Es ist wichtig, aus welchem Material der Gegenstand besteht. So kannst du zum Beispiel eine Büroklammer aus Eisen mit einem Magneten anziehen. Andere Stoffe, die Gegenstände magnetisierbar machen, sind Nickel und Kobalt. Die Kraft, die zwischen diesen Körpern wirkt, bezeichnet man dann als Magnetismus.

Aber wie funktioniert das? Stoffe, die magnetisierbar sind, bestehen aus vielen winzigen Einzelteilen, den sogenannten Atomen. Um ihren Kern kreisen noch kleinere Teilchen, die Elektronen. Durch diese Bewegung wird ein magnetisches Feld erzeugt und sogenannte Elektromagneten bilden sich. Man kann es sich also so vorstellen, dass ein Magnet aus vielen kleinen Magneten besteht, die sich wie Kompassnadeln durch die gegenseitig wirkenden Kräfte in die gleiche Richtung ausrichten. So entstehen zwei verschiedene Pole, die den Gegenstand magnetisch machen.

Nord- und Südpol

Ein Magnet hat also immer zwei Pole, an denen die Magnetkraft besonders stark ist, einen Nord- und einen Südpol. Da musst du jetzt vermutlich direkt an Schnee und Eisbären denken. Und eigentlich liegst du da gar nicht so falsch. Die Erde ist nämlich selbst der größte Magnet unserer Welt und die magnetischen Nord- und Südpole sind nach denen der Erde benannt. Nimmt man nun zwei Magneten, so stoßen sich jeweils gleiche Pole ab. Nur Gegensätze – also Nordpol und Südpol – ziehen sich an.

Auch die Erde hat ein Magnetfeld // Bild: Adobe Stock — Petrovich12

Es gibt verschiedene Arten von Magneten. Permanentmagnete, die dauerhaft magnetisch sind, oder sogenannte Elektromagneten, deren Kraft durch elektrischen Strom erzeugt wird.

Magnetismus in der Automobilindustrie

Auch bei Autos wird die Anziehungskraft zwischen Körpern genutzt. Hier sind einige Elektromagneten zu finden. Zum Beispiel überall, wo ein elektrischer Motor benötigt wird. Bei den Scheibenwischern, beim Schließen des Kofferraums und zum Hoch- und Runterfahren der Fenster. Der Anlasser, der den Motor des Autos startet, funktioniert ebenfalls über Magnetismus. Nicht zu vergessen sind die Elektroautos. Durch die anziehenden und abstoßenden Kräfte von Magnetfeldern kann der elektrische Motor Drehbewegungen erzeugen, die das Auto zum Rollen bringen.

Beitragsbild: Adobe Stock // wittayayut

Die Geschichte der Luftfahrt geht weit zurück. Schon in der Antike haben sich Menschen mit der Theorie des Fliegens beschäftigt. Die ersten Schritte in die Lüfte gelangen allerdings erst den Gebrüdern Montgolfier mit ihrer Erfindung des Heißluftballons im 18. Jahrhundert. Bis zum Flugzeug dauerte es aber noch gut 100 Jahre.

Tüftler versuchten oft, durch vogelähnliche Modelle ein Flugzeug zu konstruieren – bis letzten Endes die Gebrüder Wright mit dem ersten motorbetriebenen Flugzeug den Grundstein für die moderne Luftfahrt gelegt haben. Ihnen gelang im Jahr 1903 der erste Flug mit einer solchen Flugmaschine.

Was hält ein Flugzeug in der Luft?

Wie können sich nun aber tonnenschwere Flugzeuge in der Luft halten? Die Antwort darauf ist der sogenannte Auftrieb oder auch Auftriebskraft. Stark vereinfacht erklärt, funktioniert das so: Der Auftrieb entsteht durch hohe Geschwindigkeiten und die Moleküle in der Luft. Die Luftmoleküle kann man sich beim Fliegen vorstellen wie das Wasser in der Schifffahrt. Auch wenn wir Luft nicht sehen können, sind darin schier unendlich viele Teilchen, die dafür sorgen, dass Flugzeuge in die Lüfte steigen.

Bei hohen Geschwindigkeiten strömt ganz viel Luft an den Flügeln vorbei. Sie sind, im Querschnitt betrachtet, leicht nach oben gewölbt, um den Auftrieb zu ermöglichen. Und das funktioniert so: Da diese Teilchen in der Luft aber immer gleichmäßig angeordnet sein wollen, fließt die Luft über dem Flügel schneller als unter dem Flügel. Dadurch entsteht ein sogenannter Unterdruck. Dieser sorgt dafür, dass das Flugzeug nach oben gezogen wird. 

Ein Flugzeugflügel im Querschnitt: So strömt die Luft — Bild: Adobe Stock // thingamajiggs

Dieses Phänomen kannst du auch selbst erleben, wenn du zum Beispiel beim Autofahren deine Hand aus dem Fenster streckst. Bei hohem Tempo und je nach der Stellung deiner Hand kannst du dann deutlich spüren, wie es deine Hand nach oben oder unten drückt.

Eingespieltes Team: die Flügel und der Motor

Beide sorgen gemeinsam dafür, dass das Flugzeug auch tatsächlich fliegt. Der Motor sorgt nicht dafür, dass ein Flugzeug in der Luft bleibt, sondern für hohe Geschwindigkeiten. Erst dann können die Flügel genügend Auftrieb erzeugen, sodass der Flieger abhebt und in der Luft bleibt. Der Motor muss deshalb sehr viel Leistung besitzen, um das Flugzeug einerseits in der Luft zu halten und andererseits beim Start in kürzester Zeit auf ein sehr hohes Tempo zu beschleunigen.

Auftrieb statt Motor: So funktionieren Segelflieger

Wie kommt es nun aber, dass Segelflieger ganz ohne Motor auskommen? Segelflugzeuge beziehen ihre Energie zum Fliegen aus dem Auftrieb der Luft. Warme Luft dehnt sich aus und steigt deswegen auf. Diese aufsteigende Luft, auch Thermik genannt, nutzen Segelflieger, um aufzusteigen. Durch eine geneigte Bahn kommt der Flieger voran bzw. baut Geschwindigkeit auf. Er fliegt sozusagen “bergab”. Da der Flieger aber kontinuierlich von der warmen Luft nach oben getragen wird, kann er sehr lange in der Luft bleiben oder die ganze Zeit “bergab” fliegen.

Beitragsfoto: Adobe Stock // Jag_cz

„Künstliche Intelligenz“, kurz KI, das sind Computerprogramme, die menschliche Intelligenz nachahmen. Ziel ist es, Maschinen zu entwickeln, die selbstständig Probleme lösen, indem sie auf ihre Umwelt reagieren. Computersysteme sollen auf Fragen keine vorprogrammierte Antwort geben, sondern die Frage selber interpretieren und „intuitiv“ darauf reagieren.

Schon heute ist KI aus vielen Bereichen unseres Lebens nicht mehr wegzudenken. Auch du bist bestimmt schon mehrere Male mit künstlicher Intelligenz in Berührung gekommen, ohne es zu merken. Hast du schon einmal den Sprachassistenten deines Smartphones – also zum Beispiel Siri – etwas gefragt? Hinter dieser Technik steckt KI. Auch im Bereich Spiele wird sie eingesetzt. So kann man Schach zum Beispiel nicht nur gegen einen menschlichen Mitspielenden spielen. Wenn niemand mit dir spielen will, kannst du auch gegen einen Schachcomputer antreten – und die zu besiegen ist gar nicht so leicht, im Gegenteil!

Genius Wissenscommunity von Daimler: Was ist künstliche Intelligenz? Wie funktioniert künstliche Intelligenz? Schachcomputer, selbstlernende Maschinen
Gegen einen Schachcomputer zu gewinnen, ist ganz schön schwer. — Bild: Pixabay

Und wie machen die Maschinen das?

Künstliche Intelligenz funktioniert mit „künstlichen neuronalen Netzen“: Das sind Programme, die die Funktionsweise des Gehirns nachahmen.

Sogenannte Neuronen verknüpfen die Nervenzellen im menschlichen Körper. Jeder Mensch hat unfassbar viele Neuronen – circa 20 Milliarden, die an vielen Stellen miteinander verbunden sind. Diese Verbindungen heißen Synapsen und diese bilden ein sehr komplexes Netzwerk. Auf diese Weise verarbeitet das Gehirn Informationen und ermöglicht dir zum Beispiel das Lernen. Dein Gehirn ist dabei theoretisch viel leistungsfähiger als jeder Computer – allerdings im Vergleich recht langsam.

Computer stellen diese Informationsverarbeitung des Gehirns durch künstliche neuronale Netze nach. Informationen werden als Input auf der einen Seite eingegeben, verarbeitet und das Ergebnis wird auf der anderen Seite als Output wieder ausgegeben. Solche Systeme setzen sich aus sogenannten Algorithmen zusammen. Hinter diesem Fachbegriff versteckt sich eine Aufeinanderfolge von verschiedenen Regeln in Computersprache, um Aufgaben zu lösen.

Genius Wissenscommunity von Daimler: Was ist künstliche Intelligenz? Wie funktioniert künstliche Intelligenz? Neuronale Netze, Nervenzellen, Algorithmen, selbstlernende Maschinen
So sehen Nervenzellen im menschlichen Gehirn aus. — Bild: Pixabay

Künstliche Intelligenz in der Automobilindustrie

Auch in der Automobilindustrie wird an KI geforscht, denn sie ist wesentlicher Bestandteil zukünftiger Mobilität.  Bereits heute sind die neuesten Auto-Modelle mit künstlicher Intelligenz ausgestattet. Viele Assistenzsysteme, zum Beispiel der Einparkassistent, funktionieren auf diese Weise. Im Bereich Bildverstehen werden in der Forschung große Fortschritte gemacht. Assistenzsysteme erkennen Radfahrer/innen und Fußgänger/innen auch dann, wenn die Straße regennass ist und spiegelt.

Die Zukunft sind nicht nur selbstfahrende Autos, sondern intelligente Fahrzeuge, die selber dazulernen, damit du künftig noch sicherer und gleichzeitig noch komfortabler unterwegs sein kannst.

Genius Wissenscommunity von Daimler: Was ist künstliche Intelligenz? Wie funktioniert künstliche Intelligenz? Fahrerassistenzsysteme, intelligente Autos, Einparkassistent
Auch Assistenzsysteme im Auto funktionieren mit Künstlicher Intelligenz. — Bild: Mercedes-Benz Group AG

Beitragsbild: Pixabay

Mit Stau wird beschrieben, wenn die Autos zum Beispiel auf der Autobahn sehr stockend und langsamer fahren müssen oder wenn sie sogar ganz stehen bleiben müssen, weil es vor ihnen nicht mehr weitergeht. Das Ganze passiert, weil zu viele Autos in einem zu kurzen Zeitabstand gleichzeitig die Straße befahren möchten. Die Autos werden dann ganz eng aufgereiht, wie Perlen auf einer Perlenkette und können nicht mehr so schnell fahren, wie wenn sie ganz alleine auf der Strecke wären. Schließlich muss man ja aufpassen, damit man nicht in seinen Vorgänger kracht!

Was ist so nervig an Staus?

Staus dauern nicht nur, sondern sind auch teuer. Da die Autofahrenden trotzdem oft noch den Motor laufen lassen, werden geschätzt 824 Millionen Euro an Kraftstoff verschwendet. Rechnet man die verschwendete Zeit in Arbeitszeit um, kommt man sogar auf 4,8 Milliarden Euro. Da ärgern sich also nicht nur deine Eltern – sondern auch ihre Chefs, die auf der Arbeit auf sie warten.

Jeder deutsche Autofahrende steht pro Jahr im Schnitt 36 Stunden im Stau. Also mehr als einen ganzen Tag! Aber das ist nichts gegen den längsten Stau, der jemals gemessen wurde: Das Guinness Buch der Weltrekorde verzeichnete 2009 in der brasilianischen Stadt Sao Paolo einen Stau, der knapp 290 Kilometer lang war. Da richtet man man sich besser auf eine seeehr lange Wartezeit ein.  

Genius Wissenscommunity von Daimler: Stau Verkehrsschild auf der Autobahn, "Was ist Stau?", "Wie entsteht Stau?"
Bei diesem Zeichen können deine Eltern schonmal genervt reagieren — Bild: Pixabay

Wie entsteht ein Stau?

Autos auf Straßen funktionieren so ein bisschen wie Wasser in einem Fluss. Nur dass der über die Ufer tritt, wenn er zu viel Wasser führt. Sind zu viele Autos auf einer Straße, reihen sie sich hingegen in die Länge auf. Gerade zu Beginn und zum Ende der Ferien sind die Straßen voll mit Leuten auf dem Weg in den Urlaub.

Genius Wissenscommunity von Daimler: Wie entsteht Stau? Stau zur Ferienzeit, Hauptreisezeit
Zur Hauptreisezeit in den Ferien kann es auf der Autobahn auch mal so aussehen. — Bild: ©Aamon – stock.adobe.com

Aber auch wenn deine Eltern morgens zur Arbeit fahren möchten und viele andere gleichzeitig ebenfalls im Auto sitzen, um pünktlich arbeiten zu können – dann reihen sich die Autos auf und wieder heißt es: Stau. Staus können außerdem entstehen, weil die Straße durch eine Baustelle, Spursperrung oder einen Unfall enger geworden ist. Dann kann man zum Beispiel eine Spur nicht mehr benutzen und die Autos müssen sich auf die übrig gebliebenen quetschen.

Wichtig bei Staus durch Unfälle: Nicht gaffen!

Gerade Unfälle führen oft zu Staus. Hier ist es ganz wichtig, dass Autofahremde nicht langsamer werden dürfen, um das Geschehen auf der Straße zu beobachten. So ein Verhalten beschreibt der Begriff Gaffer. Das ist zum einen unfair den Leuten gegenüber, die in den Unfall verwickelt sind – schließlich sind die verletzt und wollen nicht angestarrt werden. Zum anderen führt es zu Stau. Die gaffenden Autofahrenden werden langsam, um besser gucken zu können und bremsen die hinter ihnen aus.

Damit Einsatzwagen wie Feuerwehr, Notarzt und Polizei schnell am Unfallort sind, ist es außerdem sehr wichtig, dass die Autofahrenden im Stau eine sogenannte Rettungsgasse bilden. Hierbei fahren die Fahrzeuge auf den linken beiden Spuren zur Seite und lassen so Platz in der Mitte, damit die Rettungswagen mit Blaulicht ganz schnell durchflitzen und helfen können. Hier müssen dann alle mitdenken, denn wenn einer in der Mitte stehen bleibt, dann ist das gefährlich für alle anderen. Wichtig ist auch, die Rettungsgasse schon zu bilden, wenn weit und breit noch gar kein Blaulicht zu sehen ist. Im Ernstfall muss es dann nämlich richtig schnell gehen!

Genius Wissenscommunity von Daimler: Stau, Wie bilde ich eine Rettungsgasse?
So sieht eine Rettungsgasse aus — Bild: ©Alex – stock.adobe.com

Wie vermeidet man Stau?

Irgendwann werden wir vielleicht in autonom fahrenden Autos sitzen, die sich intelligent miteinander abstimmen und so nicht mehr aufstauen. Dann sind Staus etwas, über das man im Geschichtsunterricht spricht.

Aber auch heute lassen sich Staus klug umfahren. Wer sich geschickt anstellt und im Radio die Staumeldungen hört und seine Route danach plant, kann Stau zum Beispiel vermeiden. Aber auch Technik kann helfen: In manchen Mercedes-Benz-Fahrzeugen gibt es extra Assistenzsysteme für Stau. Spezielle Luftfederungen helfen, das Auto an die Straßenverhältnisse anzupassen und Bremsassistenten helfen, das Auto immer im richtigen Moment und möglichst sanft abzubremsen. Dann ist es auch nicht so ruckelig, wenn man im stockenden Verkehr festsitzt. Außerdem messen Sensoren, wie viel Abstand man zu den Autos vor und hinter sich hat. Daraufhin kann das System den perfekten Abstand vorschlagen und man muss sich keine Sorgen machen, dass der Nachfolger in einen hineinkracht.

 

Beitragsfoto: ©Thaut Images – stock.adobe.com

Das Wort “Adresse” ist in der Umgangssprache gebräuchlich. Genau genommen wird unterschieden zwischen Wohnadresse, Postadresse und Gebäudeadresse. Das klingt jetzt vermutlich ziemlich kompliziert mit den vielen Bezeichnungen und jede hat ihre eigene Definition – meistens jedoch weißt du intuitiv genau, was mit “Adresse” gemeint ist.

Deine eigene Hausnummer kennst du auswendig. — Bild: Pixabay

Längen- und Breitengrade auf See

Wie ist das jedoch mit anderen Orten auf der Welt, wo keine Häuser stehen und wo es keine Briefkästen gibt? Auf See zum Beispiel – oder mitten in der Wildnis? Wie kann man da einen Standpunkt angeben?

Hier gibt es verschiedene Systeme. Mit dem Koordinatensystem, das der Erde Längen- und Breitengrade zuordnet, lässt sich jeder Punkt ganz genau bestimmen, egal wo. Dieses System findet vor allem in der Seefahrt Anwendung. Auf dem Meer gibt es ja keine anderen Punkte, an denen man sich orientieren kann.  

Mit einem sogenannten Sextanten kann man auf See navigieren. — Bild: Pixabay

Das Navigationssystem im Auto bringt dich ans Ziel

Was machst du, wenn du eine Adresse finden musst, wo du noch nie zuvor warst? Wer mit dem Auto unterwegs ist, wird diese Frage vermutlich so beantworten: Mit dem Navi natürlich! Vor dem Losfahren gibt man seine Ziel-Adresse ins Navigationsgerät ein und dieses berechnet dann den schnellsten Weg zum Ziel – oder den benzinsparendsten oder den mit der schönsten Aussicht. Bei den meisten Adressen funktioniert das auch problemlos. “Sie haben Ihr Ziel erreicht.” Worte, die du bestimmt im Auto deiner Eltern schon oft gehört hast.

Das Navigationssystem arbeitet dabei mit sogenannten GPS-Koordinaten. Es ist ständig mit mehreren Satelliten in Kontakt, über die es seine Position bestimmt und berechnet, welche Strecke zum Ziel führt.

Auch ein Smartphone kann als Navigationsgerät dienen. — Bild: Pixabay

Diese Systeme haben jedoch ihre Grenzen

Allerdings stößt man mit klassischen Adressen-Systemen und GPS-Koordinaten schnell an seine Grenzen. Viele Straßennamen gibt es mehrfach – in welcher Bahnhofsstraße war die Geburtstagsfeier nochmal? Und in vielen Gebieten gibt es gar keine Adressen – wie etwa in Parks oder auch in der freien Natur. Finden möchte man die Orte mit dem Auto trotzdem, zum Beispiel wenn du mit deiner Familie einen Wochenendausflug machst.

GPS-Koordinaten sind zwar ziemlich genau – aber die komplizierten Zahlenfolgen kann sich wohl keiner merken. Und unübersichtlich zu lesen wären sie auch – so kannst du deinen Freunden keine Tipps geben, wo man besonders toll Schlitten fahren kann.

Manche Orte sind einfach zu finden, andere nicht. — Bild: Pixabay

Das muss doch einfacher gehen!

Das haben sich auch die Gründer des Start-up-Unternehmens what3words gedacht – und haben ein völlig neues System entwickelt, wie man nicht nur jedem beliebigen Ort auf dem Planeten eine “Adresse” zuordnen kann, sondern sich diese auch einfach merken kann. Dafür braucht man nicht mehr als drei einzelne Wörter.

Wie das funktioniert? Die Gründer des Unternehmens haben die Welt in viele kleine Quadrate eingeteilt, die jeweils drei Meter lang und breit sind. Ein Algorithmus hat jedem dieser Orte drei Wörter zugewiesen, deren Kombination einzigartig ist. Damit kann jeder Ort genau bestimmt werden. Verwechslungen durch Tippfehler ausgeschlossen: Wenn du einen Ort in deiner Nachbarschaft suchst, aber dich vertippst, merkst du das sofort – denn wenn dann ein Ort in einem ganz anderen Land angezeigt wird, kann das ja nicht stimmen.

Adressen ganz neu definiert: bald auch in Mercedes-Benz-Fahrzeugen

Auch die Mercedes-Benz Group AG ist auf dieses einfache und zugleich genaue System aufmerksam geworden. Innerhalb des nächsten Jahres wird Mercedes-Benz als erster Autohersteller what3words in das Navigationssystem eines Automodells integrieren. Auf der IAA konnte man das System schon mal ausprobieren. Der Ort, an dem der Mercedes-Benz-Stand auf der IAA zu finden war, heißt in dem neuen System übrigens: ///demnächst.entdeckt.wort

Du fragst dich wahrscheinlich, was die Wörter ///demnächst.entdeckt.wort mit Autos zu tun haben. Gar nichts – die drei Wörter, die jedem Ort zugeteilt sind, hat der Algorithmus nach Zufallsprinzip bestimmt. Sie werden sich auch in vielen Jahren nicht mehr ändern. So kann man den Ort immer wiederfinden – auch wenn dort irgendwann ein anderes Gebäude steht.

Probiere es aus – am PC oder mit dem Smartphone

Und wie soll das gehen? Du kannst es auf der Website von what3words mit einer Landkarte selber ausprobieren: Gib zum Beispiel deine eigene Adresse ins Suchfeld ein und entdecke deine eigene Drei-Wort-Adresse. Es gibt außerdem eine Smartphone-App von what3words, mit der du unterwegs jederzeit Adressen bestimmen und weiterleiten kannst. Je mehr Menschen und Systeme in Zukunft what3words nutzen, desto besser wird es funktionieren.

Die Welt in drei Wörtern: das Adresssystem von what3words — Bild: Mercedes-Benz Group AG

Beitragsbild: Pixabay