Saal
So funktioniert's
Uhren, Motoren und Schlösser, geöffnet und so langsam laufend, dass man jedem Teil folgen kann.
Die meisten Maschinen verbergen ihr Innenleben hinter einer Abdeckung. Die Exponate in diesem Saal nehmen die Abdeckung ab und lassen Sie den Mechanismus in jedem Tempo laufen, von einem langsamen Durchgang bis zur Echtzeit.
Mit „Innen ansehen“ wird das Gehäuse durchsichtig, mit „Zerlegen“ rücken die Teile auseinander, und der Rundgang folgt der Reihenfolge, in der Kraft und Bewegung durch die Maschine laufen. Die Modelle halten sich an veröffentlichte Maße und Übersetzungen, und jeder Artikel nennt seine Quellen mit dem Datum der Prüfung.
Exponate
Wie funktioniert eine Pendeluhr und wie wirkt ihre Länge?
Eine Pendeluhr zählt Sekunden mit einem 99,4 cm langen Stab. Länge, Temperatur und Ort lassen sich ändern, vier Hemmungen austauschen und ihre täglichen Gangfehler vergleichen.
Viertaktmotor: interaktiver Simulator, Takt für Takt
Bei 3000 U/min zündet jeder Zylinder 25-mal pro Sekunde. Hier dreht der Motor so langsam, dass Sie jedem Takt folgen können, und er lässt sich vom Einzylinder bis zum V8 aufbauen, jeder mit seiner eigenen Zündfolge.
Stiftzylinderschloss: interaktives 3D-Schnittmodell
Bei einem üblichen Schlage-Schlüssel unterscheidet sich eine Einschnitttiefe von der nächsten um 0,381 mm, und diese kleine Stufe reicht, damit sich ein falscher Schlüssel nicht dreht.
Wie funktioniert die Fahrradschaltung am Berg?
Bei 50 × 11 legt ein Rennrad pro Pedalumdrehung 9,57 m zurück, bei 34 × 32 nur 2,24 m.
Differential im Auto: interaktives 3D-Zahnradmodell
Fährt man mit 50 km/h durch eine Kurve mit 10 m Radius, dreht sich das äußere Hinterrad 17 % schneller als das innere, und doch treibt dieselbe Welle beide an.
Jahreszeiten: interaktives Modell der geneigten Erde
Die Erde ist der Sonne in der ersten Januarwoche am nächsten, mitten im Winter der Nordhalbkugel.
Mondphasen und Finsternisse: interaktiver Simulator
Der Mond zieht alle 29,5 Tage zwischen Erde und Sonne hindurch. Warum gibt es dann nicht jeden Monat eine Sonnenfinsternis?
Tragflügel und Auftrieb: interaktiver Simulator
Die Luft über dem Flügel erreicht die Hinterkante zuerst. Sie wartet nicht auf die Luft darunter.
Gezeiten: interaktives Modell von Mond, Sonne und Flut
Der Mond hebt das Meer auf der ihm zugewandten Seite der Erde. Warum gibt es dann auch auf der abgewandten Seite ein Hochwasser?
Wie funktioniert ein Logikaddierer? Summe und Übertrag
Für 7 plus 9 nutzt diese Platine 20 Gatter. Der letzte Übertrag kommt 8 Gatterlaufzeiten nach dem Umschalten an.
Wie funktioniert ein Reißverschluss? Schieber und Zähne
Im Schieber bewegt sich nichts. Trotzdem verbindet derselbe Y-Kanal beim Hochziehen die Zähne und löst sie beim Absenken wieder.
Wie funktionieren Kartenprojektionen? Grönland und Afrika
Auf einer Mercatorkarte wirkt Grönland größer als Afrika, obwohl Afrika tatsächlich etwa 14-mal so groß ist.
Wie entstehen Salzwürfel? Kristallstruktur und Elementarzelle
Ein Salzkorn besteht aus gestapelten Würfeln mit 0,564 nm Kantenlänge. Natrium und Chlor wechseln entlang jeder Kante.
Dampfmaschine von Watt: interaktives 3D-Modell
Die Maschine von Watt leistete dieselbe Arbeit wie eine Newcomen-Maschine mit etwa einem Drittel der Kohle, weil sie den Dampf in einem eigenen Gefäß kondensierte.
So funktioniert Genom-Editierung mit CRISPR-Cas9
Eine Guide-RNA liest nur 20 Buchstaben der DNA, und das genügt meist, um eine einzige Stelle unter den 3 Milliarden Basenpaaren eines menschlichen Genoms zu finden.
Wie funktioniert ein Jettriebwerk? Schub beim Verkehrsflugzeug
Im Turbofan eines Verkehrsflugzeugs passiert nur eines von elf Kilogramm Luft die Flamme. Sechs andere Bauarten verteilen die Arbeit anders; alle lassen sich hier öffnen.
Wie funktioniert ein Gyroskop? Warum es nicht umfällt
Ein Rad mit 3000 rpm liegt nur an einem Achsende auf einer Säule und umläuft sie alle 2,8 Sekunden, obwohl das andere Ende frei bleibt.
Mechanisches Uhrwerk: interaktives Modell zum Ausprobieren
Eine Unruh, so groß wie ein Fingernagel, schwingt achtmal in der Sekunde, und jede Schwingung lässt das Räderwerk um einen halben Zahn weiterlaufen.
Lithium-Ionen-Akku: interaktiver Simulator beim Laden
Bei jeder Ladung einer 18650-Zelle verlassen etwa 7 × 10²² Lithium-Ionen ein Metalloxid und zwängen sich zwischen die Schichten des Graphits.
Flüssigkeitsrakete: interaktiver Simulator, Düse und Schub
Das 75-Tonnen-Triebwerk der Nuri verbrennt jede Sekunde 255 kg Kerosin und flüssigen Sauerstoff, und dasselbe Triebwerk schiebt im Weltraum etwa 13 Prozent stärker als auf Meereshöhe.
Abgasturbolader: interaktives Modell, Schritt für Schritt
In diesem Modell eines 2,0-Liter-Motors drückt eine Welle mit 142.000 rpm fast doppelt so viel Luft in jeden Zylinder.
So funktioniert ein Transistor
Ein Chip mit 16 Milliarden Transistoren schaltet jeden davon mit ein paar Volt an einem Gate ein und aus, das das Silizium darunter nie berührt.
So funktionieren Scheibenbremse und ABS
Auf trockener Straße bei 100 km/h braucht ein blockierter, rutschender Reifen etwa 51 m bis zum Stillstand; hält ABS ihn in Drehung, steht dasselbe Modellauto nach 36 m.
GPS: interaktiver Simulator, Satelliten und Standort
Ein GPS-Signal braucht etwa 70 tausendstel Sekunden, um 20.200 km bis zu Ihrem Handy zu fallen, und eine millionstel Sekunde Fehler verschiebt Sie um 300 m.
Aufzug: interaktiver Simulator mit Seil und Gegengewicht
Ein voll besetzter Fahrkorb kann fast 2 Tonnen wiegen, doch der Motor muss nur etwa ein Viertel davon heben, weil am anderen Ende der Seile ein Gegengewicht hängt.
Herzschlag: interaktives Herzmodell Schritt für Schritt
Ihr Herz wirft mit jedem Schlag etwa 70 mL Blut aus und tut das im Ruhetempo etwa 108.000-mal am Tag.
Windkraftanlage: interaktives Modell, Aufbau und Blätter
Eine Anlage mit 61 Meter langen Blättern liefert im Sturm nicht mehr Strom als bei steifer Brise, denn über 11,4 Metern pro Sekunde dreht sie ihre Blätter aus dem Wind.