Asterix-Wissenschaft: Käse und eine Explosion

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Comedix
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Asterix-Wissenschaft: Käse und eine Explosion

Beitrag: # 72139Beitrag Comedix »

FogeoP9XgAAudeM.jpg
Das vorstehende Bild habe ich mir mal näher angesehen und zuerst meinte ich, einen Fehler festgestellt zu haben. Wenn der das Segel am Mast und das vordere Segel wegfliegen, müssten sie eigentlich durch den Luftdruck in die andere Richtung gewölbt sein. Und dann bekam ich die nachfolgende Antwort, die einen wissenschaftlichen Blick auf die Szene richtet:

Eine Implosion wird dort nicht stattgefunden haben, dann würden die "Sachen" nicht von der Schiffsmitte wegfliegen.
Eine Verpuffung oder Deflagration scheidet wohl auch aus, dagegen spricht der laute Knall.

Das "Rabadawumm" lässt eher auf eine ordentliche Detonation schließen; diese zeichnet sich dadurch aus, dass durch Entzündung eine lawinenartig sich fortpflanzende chemische Reaktion stattfindet, bei der sowohl eine rapide Temperatur- (gezeichnete Flammenspuren) als auch ein Druckanstieg stattfindet, und zwar mit Überschallgeschwindigkeit. Diese Druckwelle pflanzt sich vom Explosionszentrum allseitig aus, würde also sowohl die Masten als auch die Segel vom Zentrum wegtreiben.

Das aus der Reaktion entstandene, ausgedehnte Gas würde auch nach der Detonation nicht einfach wieder ins Zentrum zurückfallen; die Explosion kehrt sich ja nicht um, die chemische Reaktion hat eine Oxidation bewirkt, die von selbst auch nicht wieder verschwindet. Die Abgasschwaden, die entstanden sind und für die Gasausdehnung verantwortlich waren, sind auch nach dem "Knall" noch vorhanden, lediglich die Temperatur wird allmählich wieder sinken (Mischung mit Umgebung).

Der "Luftwiderstand", der den Segeln angeblich eine andere Biegung verleihen soll, spielt hier im Verhältnis kaum eine Rolle.
Wahrscheinlich ist allerdings, dass die Segel die Detonation gar nicht aushalten können und schlicht zerfetzt würden.

Worüber man streiten kann: Wie weit sich die Detonation auswirken würde, also quasi wie weit der Explosionsradius reichen würde, um in der gezeichneten Entfernung auch weiterhin den Segeln diese Krümmung verleihen zu können.

Das käme auf ein Experiment an. Hat jemand ein Segelschiff übrig, das nicht mehr gebraucht wird?

Toll, diese Asterix-Wissenschaft, oder?
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Michael_S.
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Re: Asterix-Wissenschaft: Käse und eine Explosion

Beitrag: # 72140Beitrag Michael_S. »

In der Tat, das ist wirklich schöne Asterix-Wissernschaft. :-)
Taugenix
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Re: Asterix-Wissenschaft: Käse und eine Explosion

Beitrag: # 72141Beitrag Taugenix »

Diese Wissenschaft macht Laune!
Welche Auswirkungen hat eine Explosion durch offenes Licht und das Käsedunst-Luftgemisch unter Deck?
Nehmen die Segel ähnliche Schäden, wie im Sturm? Dazu gibt es genug Erfahrungswerte und historische Abbildungen. Oder entfaltet sich eine ganz andere Dynamik?

In vergangenen Jahrhunderten sind immer mal wieder Segel-Kriegsschiffe explodiert. (Der antike korsische Käse scheint in Vergessenheit geraten zu sein, so dass man nun auf Schwarzpulver als Treibmittel für die Kanonen setzte.) Die „Kronan“ ein schwedische Dreimaster, flog 1675 während einer Seeschlacht spektakulär in die Luft. Zu sehen auf einem bekannten zeitgenössischen Gemälde (Wikimedia):

Bild

Natürlich war der Maler nicht live vor Ort. Interessanterweise stellte er die hochgeschleuderten Segel nicht völlig zerfetzt dar, sondern vom Explosionsdruck gebaucht oder flatternd. Alle anderen Schiffe beider Flotten fahren mit kraftvoll geblähten Segeln.
Ob realitätsgetreu oder symbolisch – diese Darstellung wurde damals auch vom nautisch fachmännischen Publikum akzeptiert.

Möglicherweise kannte Uderzo dieses Gemälde (oder ähnliche). In Asterix-Alben finden sich ja einige Umsetzungen klassischer Vorbilder.
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Iwan
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Re: Asterix-Wissenschaft: Käse und eine Explosion

Beitrag: # 72142Beitrag Iwan »

Ehrlich gesagt kann ich nicht ganz nachcollziehen, warum die Segel denn in die andere Richtung gewölbt sein sollten. Bei einer Explosion wird ja die Luft vom Explosionsort weggeschleudert - zumindest war das immer meine Vorstellung.
Interessant an dem Gemälde ist übrigens, dass der Wind offensichtlich aus unterschiedlichen Richtungen bläst - denn sonst könnten ja gar nicht alle Schiffe gleichzeitig fahren
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WeissNix
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Re: Asterix-Wissenschaft: Käse und eine Explosion

Beitrag: # 72144Beitrag WeissNix »

Comedix hat geschrieben: 9. Februar 2023 18:49 ...Und dann bekam ich die nachfolgende Antwort, die einen wissenschaftlichen Blick auf die Szene richtet:
Könnte sich der wissenschaftliche Blick nicht mal auf die gesprengte North-Stream-Pipeline richten? Ich bezweifle nämlich, dass dafür ein korsischer Käse verantwortlich zeichnet... aber das scheint eigentlich niemanden sonst wirklich zu interessieren, wer mal eben so 12 Miliarden € in das Sediment der Ostsee setzt 8)
Dafür könnte man eine Menge korsischen Käse kaufen - samt einer Flotte für den Transport.
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Comedix
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Re: Asterix-Wissenschaft: Käse und eine Explosion

Beitrag: # 72145Beitrag Comedix »

WeissNix hat geschrieben: 9. Februar 2023 23:40 Könnte sich der wissenschaftliche Blick nicht mal auf die gesprengte North-Stream-Pipeline richten? [...]
Mal davon abgesehen, dass das Einflechten aktueller Geschehnisse in Asterix-Diskussionen mich eher langweilen, kann ich noch einen weiteren wissenschaftlichen Analyseansatz ergänzen, der im Zusammenhang mit der Beschreibung des Bildes aus Asterix auf Korsika von einem anderen Kommentator beschrieben wurde:

Das Bild mischt mehrere Zeitebenen:

Am Beispiel der Explosion der Düngemittellagerstätte in Beirut im Sommer 2020 kann man die Phasen einer Explosion sehr gut beschreiben: Am Anfang (0:01) sieht man den Feuerball. Der entsteht durch die in kurzer Zeit freigesetzten Energie die die Umgebung in einen Plasmaball verwandelt, der sich mit Überschallgeschwindigkeit ausbreitet (das ist quasi die Definition einer Explosion) und eine Stosswelle erzeugt.

Die Stoßwelle sieht man dann kurz darauf als undurchsichtige Glocke, die sich schnell ausbreitet. Warum ist die Glocke undurchsichtig? An der Vorderseite der Stoßwelle steigt der Druck stark an. Da sich die SW mit Überschallgeschwindigkeit ausbreitet, dahinter stark abfällt, kann die Luft kann nicht schnell genug nachströmen. Durch diesen Druckabfall kühlt sich das Gas ab und die Temperatur fällt unter den Taupunkt, d.h. es bildet sich Nebel. Wenn die Druckwelle den Beobachter erreicht, hört man den Knall.

In geringem Abstand zur Explosionsquelle wirkt die Stoßwelle nicht wie ein starker Wind, sondern wie ein Hammerschlag. Es wird nichts weggeweht sondern in kleine Stücke zerschlagen. Erst in einiger Entfernung, wenn die Stoßwelle unter die Schallgeschwindigkeit gesunken ist hat sie den Effekt eines starken Windstoßes.

Bei dem Piratenschiff sieht man den Plasmaball aber nicht die Schockwelle, daher kann man wohl davon ausgehen, dass es keine Detonation war sondern 'nur' eine Deflagration, sich die Druckwelle also mit Unterschallgeschwindigkeit ausbreitet. Dafür spricht auch, dass sich die Teile des Schiffes, die sich noch relativ dicht am Explosionsort befinden, bereits weggeschleudert werden und nicht einfach zerstäubt werden. In jedem Fall liegt der Zeitpunkt zu dem der Mast kurz über dem Schiff fliegt, nach der Explosion.

Das ist also nach dem Plasmaball die zweite Zeitebene. Die dritte Zeitebene wird durch das Explosionsgeräusch belegt, dass erst deutlich später beim Beobachter ankommt. Was ist aber nun mit den Segeln?

Das ist noch nicht ganz klar. Klar ist, dass es einen Zeitpunkt sehr kurz nach der Explosion gibt, zu dem die Segel noch ganz normal befestigt sind. Zu einem späteren Zeitpunkt, sind sie gänzlich losgerissen und flattern wie Fahnen im Wind vom Mast weg.

Zu einem noch späteren Zeitpunkt, wenn die Masten ballistisch durch die Gegend fliegen (Physiksprech für 'runterfallen'), werden sie vom Gegenwind an die Masten gedrückt oder flattern hinterher. Der Moment der Zeichnung liegt zwischen dem ersten und zweiten Zeitpunkt.

Wie genau da die Segelform aussieht - gebläht wie gezeichnet oder bereits flatternd, dazu braucht man vermutlich eine Simulation der Luftströmungen. Für unmöglich halte ich es nicht dass sie aufgrund ihrer Trägheit einen kurzen Zeitraum in der gezeichneten Form existieren.

Vielleicht kann ja eine Kollegin mit Zugang zu einem Fluiddynmiksimulator genaueres sagen. Aber ich hatte ja noch ein Detail versprochen. In den verlinkten Videos hört man einen Knall ("Bumm"), beim Piratenschiff aber ein "Rabadaboum". Woher kommt das?

Ein Knall enthält viele Frequenzen, die so miteinander wechselwirken, dass der zeitliche Ablauf des Knalls kurz ist. Wenn sich der Schall durch die Luft ausbreitet, dann werden hohe Frequenzen stärker gedämpft als tiefe Frequenzen, desto dumpfer wird der Knall. Um das Geräusch zusätzlich noch länger zu machen, braucht es Reflexionen an Oberflächen bzw. Beugung, all das wird einfacher wenn man weiter entfernt ist. "Rabadaboum" deutet also an, dass der Zeichner ein gutes Stück vom Schiff entfernt ist.

Zusammenfassung:
  • Wir haben mehrere Zeitebenen in dem Bild: Plasmaball, Druckwelle, Schall
  • Das Explosionsgeräusch zeigt, dass wir die Situation aus größerer Entfernung beobachten
  • Wie so häufig haben wir auf die eigentliche Frage keine eindeutige Antwort.
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Michael_S.
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Re: Asterix-Wissenschaft: Käse und eine Explosion

Beitrag: # 72146Beitrag Michael_S. »

Bahnt sich da etwa ein neues Themenspecial an? Untersuchenswerte Explosionen gibt es ja noch weitere in den Asterix-Bänden. Ich habe mich zum Beispiel schon oft gefragt, wie man es schafft, einen Trank in einem Kessel so zur Explosion zu bringen, dass der Kessel anschließend unbeschädigt und in hohem Bogen durch die Luft fliegt (siehe Kampf der Häuptlinge). :-) Vielleicht lässt sich ja Randall Munroe dafür begeistern, die eine oder andere Szene zu untersuchen...

Ein Themenspecial zu strafrechtlchen Konsequenzen hast du ja schon - was droht einem eigentlich bei Verstößen gegen die Gesetze der Physik? :-D
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WeissNix
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Re: Asterix-Wissenschaft: Käse und eine Explosion

Beitrag: # 72147Beitrag WeissNix »

Comedix hat geschrieben: 10. Februar 2023 08:20 [*]Wir haben mehrere Zeitebenen in dem Bild:...
In der Fotografie nennt man das Langzeitbelichtung...

Hubble macht das zum Beispiel bei den Depp-Space-Aufnahmen ja auch. Und was Hubble mittels Digitalfotografie kann, kann ein Uderzo mit dem Zeichenstift schon lange... :-D
Michael_S. hat geschrieben: 10. Februar 2023 09:00 ...einen Trank in einem Kessel so zur Explosion zu bringen, dass der Kessel anschließend unbeschädigt und in hohem Bogen durch die Luft fliegt (siehe Kampf der Häuptlinge).
Da der Kessel oben ja weit offen ist, halte ich das Szenario "unbeschädigt" für sehr realistisch - einzig der hohe Bogen verlangt wohl das Zusammentreffen einiger dafür günstiger Umstände. Meisstens würde er sich wohl eher seitwärts entfernen, wenn man den Versuchsaufbau derart oft wiederholt wie im Kampf der Häuptlinge.
Hören Sie mal, würde es Ihnen was ausmachen, wenn ich jetzt einfach aufgebe und verrückt werde? (Arthur Dent in "Per Anhalter durch die Galaxis" von D. Adams)
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