Hochgeschwindigkeits-Messtechnik



 Wenn der Luftballon platzt
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Die schnellste Kamera der Welt

Ein lauter Knall, und der Luftballon platzt. Kennt jeder. Aber was passiert da eigentlich? Es knallt doch. Also muss er explodieren! Wirklich? Und was hat das mit dem Wiedereintritt eines Raumschiffs in die Erdatmosphäre zu tun? Oder mit der Entwicklung schadstoffarmer Motoren für unsere Umwelt?

Autos und Raumschiffe

Filmt wie ein Forscher mit einer Hochgeschwindigkeits-Kamera ultraschnelle Vorgänge und löst sie zeitlich so detailliert auf, wie es unser Auge nicht vermag! Die Automobil-Industrie optimiert so Einspritz- und Verbrennungsvorgänge zur Entwicklung umweltfreundlicher Motoren. Bei Crash-Tests löst man damit Aufprallverläufe zeitlich detailliert auf, um die Sicherheit für die Fahrzeug-Insassen zu verbessern. Und extreme Schockwellen, sogenannte Verdichtungsstöße, wie sie beim Wiedereintritt von Raumfahrzeugen in die Erdatmosphäre auftreten, können in einem speziellen Windkanal im DLR Göttingen für Sekunden erzeugt und anschließend mit Hochgeschwindigkeits-Kameras analysiert und ausgewertet werden – wichtig für die sichere Rückkehr bemannter Raumflüge.

Einspritzvorgang
Einspritzvorgang

HighTech-Hexerei

Die Ultrahochgeschwindigkeits-Videokamera (UHSV-Kamera) macht eine Million Bilder pro Sekunde – zum Vergleich: Eine normale Videokamera macht 24 Bilder pro Sekunde. Entwickelt wurde die Super-Kamera am Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik des DLR in Göttingen. Als schnellste Kamera der Welt stand sie 1997 und 1998 im Guinness-Buch der Rekorde. Heute wird sie in den USA in Lizenz nachgebaut.

Wenn der Luftballon platzt

Im DLR_School_Lab in Göttingen könnt ihr mit der Super-Kamera ein interessantes Experiment durchführen. Hier kommt auch ein Luftballon ins Spiel: Eine oder einer von euch bringt mit einer kleinen Harpune den mit Konfetti gefüllten Luftballon zum Platzen. Ein lauter Knall, das Konfetti rieselt. Eine Explosion, klar. Die Luft entweicht schlagartig aus dem Ballon. Da sind sich alle einig.

Schüler bestaunen die Kamera

Von wegen: Die Ultrahochgeschwindigkeits-Kamera, die den Vorgang filmt, zerlegt ihn in acht Einzelbilder. Und was sieht man? Ein Riss breitet sich längs über den ganzen Ballon aus, aber das Konfetti bleibt drin. Keine Explosion. Trotz des höheren Drucks im Innern. Nicht mal die Rissränder flabben nach außen. Der Ballon behält seine alte Form bis zum Schluss. Wie ist das möglich?

Berechnet anhand der Einzelbilder die Rissgeschwindigkeit – und erlebt eine Überraschung …


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Hoch­geschwindig­keits­kamera (http://www.dlr.de/schoollab/Portaldata/24/Resources/videos/go/kamera.mpg)
Einspritzvorgang (http://www.dlr.de/schoollab/Portaldata/24/Resources/videos/go/ein_1.mpg)
Experiment­beschreibung Messtechnik (http://www.dlr.de/schoollab/Portaldata/24/Resources/dokumente/go/uhsv.pdf)