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Die Schnelldemos sind für eilige BesucherInnen gedacht. Sie zeigen Beispiele für Interaktionen aus den Demomodulen.
Inhalt und Erklärung Ein Alltagsphänomen: Schiebt man eine Kiste über den Boden, braucht man Kraft dafür. Diese Kraft nennen wir Reibung. Wir nehmen intuitiv an, dass Reibung ihre Ursache in der Rauhigkeit der Oberflächen hat und die Folge von Verzahnungen ist. Also dürften atomar glatte Oberflächen keine Reibung aufweisen. In der Praxis weisen aber auch atomar glatte Oberflächen Reibung auf. Der Grund dafür ist der Tomlinsonsche Mechanismus.
Für das Phänomen der Reibung auf atomarer Ebene hat der britische Wissenschafter G.Tomlinson 1929 ein Erklärungsmodell vorgeschlagen: Im Beispiel der Kiste zupfen sich beim Anschieben die Oberflächenatome der Kiste und des Bodens gegenseitig an. Sie springen aber wieder in die Ruhelage zurück, wenn die maximale Spannung überschritten wird. Die Atome oszillieren daraufhin in der Ausgangsposition. Dabei wird Bewegungs-Energie in Wärme umgewandelt und geht somit für die Bewegung verloren.
Das Tomlinson-Modell in der Schnelldemo ist eine Übersetzung der Vorgänge auf ein sichtbar nachvollziehbares Phänomen: Eine Kugel an einer Feder wird durch eine Hügellandschaft gezogen. Dabei entsprechen Kugel und Feder zusammen dem Atom der Kiste; die Feder entspricht der chemischen Bindung; die Hügellandschaft entspricht dem Fussboden.
Dabei zeigt sich, dass die Bewegung der Kugel nicht kontinuierlich sein kann. An einem gewissen Punkt springt die Kugel und vibriert dann. Entsprechend springt das Atom in seine Position zurück und oszilliert.Diese Vibration macht sich auf atomarer Ebene als Erwärmung bemerkbar.
Bedienung In der Anwendung können Sie in der Darstellung "Ortsraum" (links, Bild 1.) die Position der Kugelaufhängung verändern, indem Sie den Balken mit der Federdarstellung verschieben. "Energieraum" (Mitte, Bild 2.) gibt die totale Energie des Systems für fixe Federkonstanten an. (In dieser Darstellung können Sie nichts bewegen). In "Feldraum" (rechts, Bild 3.) lässt sich die Federkonstante verändern, indem Sie die blaue Gerade drehen.