Sexl Physik 8, Schulbuch

| 66 3.1 Die Natur als unsere Lehrmeisterin Die menschliche Haut und ihre Eigenschaften Die Haut unseres Körpers ist mit ca. 2 m 2 unser größtes und mit etwa 16 % des Körpergewichtes bei normalgewichtigen Menschen unser schwerstes Organ. Sie grenzt das Körperinnere von der Außenwelt ab. Je nach mechanischer Be- anspruchung ist sie an den verschiedenen Körperteilen verschieden dick. Sie besteht aus drei Schichten. Die Oberhaut (Epidermis), die Lederhaut (Corium) als mittlere Schicht und als innere Schicht die Unterhaut (Subcutis) sind un- terschiedlich aufgebaut und erfüllen verschiedene Aufgaben: Die Haut dient als mechanischer Schutz, zur Speicherung von Reservestoffen, sie reguliert den Wasser- und Temperaturhaushalt des Körpers, absorbiert Licht und UV-Strahlen und ist unser größtes Sinnesorgan. Untersuche, überlege, forsche: Die menschliche Haut 66.1 Wiederhole den genauen Aufbau und die Eigenschaften der einzelnen Haut- schichten. Überlege, welche Funktionen diese jeweils für den Körper übernehmen. Konstruktionen der Natur – Eigenschaften von Materialien Im Laufe der Evolution mussten sich Tier- und Pflanzenarten immer wieder ei- ner wechselnden Umwelt anpassen. Dabei entstanden Strukturen (z. B. Knochen) und Konstruktionen (z. B. Spinnennetze), die ihren jeweiligen Zweck mit möglichst geringem Energie- und Materialaufwand erfüllen. An den Baumeisterleistungen von Pflanzen und Tieren, deren Konstruktionen oft unübertroffen sind, können sich Architekt/innen orientieren. Nicht nur Gewicht sparende Bauweise ist in der Natur gefragt, die Materialien müssen auch stabil und haltbar sein und Druck- und Zugkräften standhalten. Außerdem sind alle Materialien und Werkstoffe der Natur wieder verwertbar . Spinnenseide: Sie vereint mehrere Eigenschaften: Maßstabsgetreu betrachtet ist sie fester als ein Stahlseil (ein Spinnenfaden von Bleistiftdicke würde einen Jum- bojet bei vollem Schub festhalten), dehnbarer als Nylon und zudem wasserfest – ein „Wunderfaden“, der für die Industrie ungeahnte Möglichkeiten schaffen kann (Herstellung von künstlichen Gelenksbändern, Sehnen, Nahtmaterial bei Wunden, Drahtseilersatz bei Hängebrücken, Fallschirme, hauchdünnes Verpackungsmateri- al, reißfestes Papier usw.). 66.1 Menschliche Haut, Haihaut und ein Versuch diese nachzubilden bzw. für den jeweiligen Zweck (z. B. Schwimmanzüge) zu verbessern. Wie versuchen Materialforscher/ innen die Eigenschaften von natürlichen Geweben künstlich zu erzeugen? 66.2 Eine neuartige Mensch-Maschinen- Schnittstelle nach tierischem Vorbild: Sensibel wie ein Elefantenrüssel, dient dieser Arm als präzises Greifwerkzeug. Er ermöglicht eine gefahrlose maschinelle Unterstützung in der Montage von Produkten, ebenso wie in der Medizintechnik. 66.3 Der Aufbau eines Spinnennetzes ist be- achtenswert. Dickere und dünnere Fäden sind mit kleinen Leimtröpfchen versehen, an denen die Beutetiere kleben bleiben. 3 MaßgeschneiderteMaterialien In diesem Kapitel erfährst du, − etwas über Konstruktionen der Natur und wie Techniker/innen diese über- nehmen, sie weiterentwickeln und den menschlichen Bedürfnissen anzu- passen versuchen, − was Miniaturisierung bedeutet: Eine Reise in die Mikro- und Nanowelt zeigt, welch verblüffende Möglichkeiten sich aus der Forschung in diesen Bereichen ergeben, − welche physikalischen Grenzen der Miniaturisierung gesetzt sind. Nur zu P üfzwecken – Eigentum des Verlags öbv