Oberösterreichische Landesmuseen Linz-Austria Vol MUPHY-2010-0001-0056

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Museum Physicum
Das Museum Physicum ist eine Sammlung historischer Lehrmittel. Bereits 1754
begannen die Physiklehrer (sie wurden zu jener Zeit lediglich Lehrer genannt) des Linzer
Jesuitengymnasiums, diese Unterrichtsmaterialien zusammenzutragen. Die Objekte sollten
helfen, den Physikunterricht anschaulicher zu gestalten. In den folgenden Jahrhunderten
durchlief diese Lehrmittelsammlung eine ausgesprochen turbulente Geschichte: Zumeist
wurde sie sorgsam bewahrt und vergrößert. Bisweilen erlitt sie jedoch empfindliche
Einbußen, da zahlreiche Objekte verkauft oder gar als Altmetall verwendet wurden. Zur
400-Jahr-Feier des Akademischen Gymnasiums Spittelwiese wurde von Wilfried Nöbauer
eine Gedenkausstellung eingerichtet. Im Zuge dieser Ausstellung traf er die Einteilung in
jene sechs Themenbereiche, denen auch diese Ausstellung folgt. Heute folgt die Physik
einer weiterentwickelten Ordnung. Im Jahre 1960 übergab das Akademische Gymnasium die
Sammlung an die Oberösterreichischen Landesmuseen. Hier werden die rund 250 Lehrmittel
aus den Bereichen Astronomie, Optik, Wärmelehre, Mechanik, Elektrizität und Magnetismus
sorgfältig restauriert. Sie bilden heute einen wichtigen Teil der oberösterreichischen
Technikgeschichte (in der Dauerausstellung Technik Oberösterreich wir der Begriff
Technik(geschichte) etwas von der üblichen Verwendung abweichend als Kompromiss
verwendet. Im Gesamten betrachtet sind die Lehrmittel des Museum Physicum wesentlicher
Bestandteil der oberösterreichischen Wissenschaftsgeschichte).

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Astronomie

Die Astronomie (von griechisch ástron für Stern und nomos für Gesetz) ist die
Lehre von den Gestirnen und vom Bau des Weltalls. Sie ist den Menschen seit

ältesten Zeiten bekannt, entwickelte sich aber erst im antiken Griechenland zur
Wissenschaft. Einen großen Aufschwung erlebte die astronomische Forschung vor
400 Jahren, als Galileo Galilei das Fernrohr einsetzte. Die Untersuchungen galten
zunächst unserem eigenen Sonnensystem und schließlich auch anderen Fixsternen unserer Milchstraße. Im 20. Jahrhundert schließlich ermöglichte der technische Fortschritt immer tiefere Einblicke in das Universum.
Spektakuläre Forschungsergebnisse sowie Fortschritte in der Raumfahrt machen
die Astronomie für viele Menschen zu einer besonders interessanten Wissenschaft.
Dies steht im krassen Gegensatz zum Astronomie-Unterricht an den Schulen: Während die Astronomie von der Antike bis zur Frühen Neuzeit als eine der sieben
freien Künste galt, ist sie aus den modernen Lehrplänen nahezu verschwunden.

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Modelle der Welt
Fast 2000 Jahre lang – von der griechischen Antike bis zum Ende des Mittelalters
– stand die Erde im Mittelpunkt des Universums: Nach dem sogenannten geozentrischen Weltbild kreisen der Mond, die Planeten und auch die Sonne in konzentrischen Bahnen um die Erde. Die Erde selbst bildet das ruhende Zentrum der Welt.
Erst Nikolaus Kopernikus (1473 – 1543) rückte die Sonne endgültig in den Mittelpunkt. Diesem heliozentrischen Weltbild zufolge kreisen die Planeten – und damit
auch die Erde – um die Sonne. Die Erde und mit ihr der Mensch stehen nicht länger
im Zentrum. Daher traf das heliozentrische Weltbild zunächst auf heftigen Widerstand und setzte sich erst im Laufe des 17. Jahrhunderts nach und nach durch.

Ginot d’ Esroys

Geozentrisches Planetarium
Planetaire géocentrique par Mlle. Dinot d’Esroys.
Paris: Audin, 1824
Chromolithographie, 6 übereinander liegende, in ihrem Zentrum mit einem Untergrundkarton
verbundene und Schnüren gesicherte, aber gegeneinander drehbare Kreisscheiben
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 247
2008 Restaurierung (Mag. Doris Müller-Hess/Wien)

Dargestellt wird – stark vereinfacht – das Geozentrische Planetensystem.
Auf den Scheiben erkennt man von innen nach außen: 1. Erde samt Mond, 2.
Merkur, 3. Mars, 4. Jupiter und 5. Saturn. Überraschenderweise fehlt die Sonne,
die eigentlich zwischen Venus- und Marsbahn die Erde umkreisen müsste. Ein
breiter, das System umfassender Ring zeigt die Tierkreiszeichen mit Positionen
wichtiger Sterne, einer Teilung von 12 x 30 sowie die Monate und Tage eines
Jahres.

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Ginot d’ Esroys

Heliozentrisches Planetarium
Planetaire héliocentrique par Mlle. Dinot d’Esroys.
Paris: Audin, um 1824
Chromolithographie, 6 übereinander liegende, in ihrem Zentrum mit einem Untergrundkarton
verbundene, mit Schnüren gesicherte, aber gegeneinander drehbare Kreisscheiben
OÖ. Landesmuseen, Ph 248
2008 Restaurierung (Mag. Doris Müller-Hess/Wien)
Dargestellt wird das 1543 von Nicolaus Kopernikus beschriebene Heliozentrische
Planetensystem. Auf den Scheiben erkennt man von innen nach außen: 1. Sonne
und Merkur, 2. Venus, 3. Erde mit Mond, 4. Mars (noch ohne Monde, sie wurden
erst 1877 entdeckt), 5. Jupiter mit den vier von Galilei entdeckten Monden), 6. Saturn (mit Ring und fünf Monden). Der den Fixsternhimmel repräsentierende Außenring weist die Tierkreiszeichen und eine Teilung in 12 x 30 auf. Uranus und
Planetoiden fehlen, da sie mit freiem Auge nicht sichtbar sind; der Neptun wurde
erst 1846 entdeckt.

Drehbare Sternkarte

um 1900
A. Klippel, Dortmund
Karton
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 032
2008 Restaurierung (Mag. Doris Müller-Hess/Wien)
Sternkarten erleichtern die Beobachtung des Sternenhimmels und veranschaulichen die Bewegung der Sterne. Als sogenannte „Sternfinder“ zeigen sie die Position der Gestirne am Himmel an – und zwar zu jeder Stunde des Jahres. Sie sind
einfach zu bedienen und zudem kostengünstig. Daher erfreuten sich Sternkarten
seit Beginn des 19. Jahrhunderts bei Hobbyastronomen zunehmender Beliebtheit.
In den Schulen wurden sie häufig als Lehrmittel eingesetzt.
Drehbare Sternkarten bestehen aus zwei Scheiben: Auf der Grundscheibe ist der Sternenhimmel mit den bekannten Sternbildern abgebildet, wobei der Himmels-Nordpol das
Zentrum bildet. Eine Skala am äußeren Rand der Scheibe zeigt eine Einteilung in Monate,
Tage und Stunden. Eine entsprechende Einteilung ist auch auf der Deckscheibe zu sehen,
die drehbar über der Grundscheibe angebracht ist. Grundscheibe und Deckscheibe müssen nun gedreht werden, bis Stunde und Tag der Beobachtung auf beiden Scheiben übereinstimmen. Durch ein rundes Fenster in der Deckscheibe lässt sich dann ein bestimmter
Ausschnitt der Sternkarte beobachten. Dieser Ausschnitt spiegelt die Position der Sterne
am Himmel zum Zeitpunkt der Beobachtung exakt wider.

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Uranoskop
1849, Originalglobus erstmals 1970 ergänzt, 2009 erneuert
J. G. Böhm und M. Reiter, Innsbruck
Holz, Eisen, Messing, Glas
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 033
2008 Restaurierung (Mag. Elisabeth Krebs/Wien)
Das Uranoskop ist – genau wie eine Sternkarte – ein „Sternfinder“. Es besteht aus
einem Himmelsglobus und zwei Teleskopen, die mit dem Globus parallel zu seiner
Achse verbunden sind. Das Gerät wird nun nach der Sternenzeit eingestellt und zudem so ausgerichtet, dass die Achse des Globus zum Himmelspol zeigt. Auf diese

Weise kann jeder durch das Teleskop beobachtete Stern eindeutig auf dem Globus
des Uranoskops identifiziert werden; umgekehrt kann jeder auf dem Globus verzeichnete Stern durch das Fernrohr am Himmel anvisiert werden.
Der Erfinder dieses – vor allem für Hobbyastronomen überaus nützlichen – Instrumentes
ist Josef Georg Böhm (1807-1868), Professor an den Universitäten in Salzburg, Innsbruck
und Prag und Leiter der Prager Sternwarte.

Johann Hieronymus Löschenkohl

Mond

Der Mond nach den neuesten Beobachtungen durch Herschels Téléscope 1796

Wien, 1796
Kolorierter Kupferstich
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 031
Der Mond wurde lange Zeit für eine perfekte Kugel gehalten – bis Galileo Galilei im
Jahre 1610 erstmals sein Teleskop auf ihn richtete. Galilei erkannte, dass der Mond
Krater, Berge und Täler besitzt. Mitte des 17. Jahrhunderts wurden schließlich erste
Mondkarten angefertigt. Diese Karten zeigen den Mond so, wie man ihn von der
Erde aus mit einem Fernrohr sehen kann. Mit Landkarten der Erde sind sie daher
nur bedingt vergleichbar.
Der Rheinländer Hieronymus Löschenkohl (1753-1807) fertigte in Wien u. a. zahllose
höchst beliebte Kupferstiche zu aktuellen Ereignissen an. Entgegen seiner Ankündigung
dürfte der Künstler für seine Darstellung des Mondes nicht neueste Beobachtungsergebnisse mit einem vom berühmten Astronomen Friedrich Wilhelm Herschel (1738-1822)
entwickelten Teleskop, sondern eine bereits hundert Jahre alte Zeichnung des Franzosen
Philippe de la Hire (1640-1718) als Vorlage verwendet haben.

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Modell astronomischer Koordinatensysteme
um 1900
Zusammengelötete Drahtringe, auf Holzständer montiert
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 050
Koordinatensysteme dienen dazu, die Position eines bestimmten Punktes im
Raum anzugeben. Zur Ortsbestimmung auf der Erde etwa wird das geographische
Koordinatensystem verwendet – ein gedachtes Netz aus 360 Längen- und 180
Breitengraden. Um sich am Himmel zurecht zu finden, werden dagegen astronomische Koordinatensysteme verwendet.
Mit Hilfe von astronomischen Koordinatensystemen kann die Position der Sterne bestimmt werden. Dazu stellt man sich eine unendlich große „Himmelskugel“ vor, auf der
die Gestirne liegen. Diese Himmelskugel wird – genau wie die Erde – in Längen und Breitengrade eingeteilt und besitzt einen Äquator und zwei Pole. Der Ort des Beobachters
liegt im Mittelpunkt der Kugel.
Das offenbar als Lehrmittel für das Linzer Jesuitengymnasium angefertigte Gerät diente
dazu, Aufbau und Verwendungsweise von Armillarsphären („Bandkugeln“) aber auch um
die verschiedenen in der Astronomie verwendeten Koordinatensysteme (Horizont- Äquator- und Ekliptiksystem) zu demonstrieren. Diese seit dem Altertum benutzten astronomischen Multifunktionsgeräte, deren Bänder (Horizont, Äquator, Ekliptik, Koluren, etc.)
allerdings beweglich und mit Gradteilungen versehen sein mussten, dienten dem Bestimmen von Sternpositionen.

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Zeitmessung
Sonnenuhren gehören zu den ältesten astronomischen Instrumenten. Sie fanden
bereits in verschiedenen alten Hochkulturen (wie zum Beispiel in Mesopotamien
und China) Verwendung. Besonders beliebt waren sie während der griechischen
und römischen Antike. Im Mittelalter regelten Sonnenuhren das klösterliche Leben, indem sie die täglichen Gebetszeiten anzeigten. Seit Ende der Renaissance
erlebte die Sonnenuhr eine neue Hochblüte. Künstlerisch ausgeführte Modelle –
darunter auch verschiedene tragbare Sonnenuhren – waren weit verbreitet. Heute

zieren ortsfeste Sonnenuhren Gärten, Parks und öffentliche Plätze.
Die Funktionsweise einer Sonnenuhr beruht auf der Tatsache, dass sich der Sonnenstand im Laufe des Tages ändert.
Ein Schattenzeiger – etwa ein in die Erde gesteckter Stab – macht diesen vermeintlichen
Lauf der Sonne sichtbar. Zusammen mit einer Stunden-Skala wird aus dem Schattenzeiger
(auch Gnomon genannt) eine vollwertige Sonnenuhr.
Einfache Sonnenuhren mit einem Gnomon und einer Stunden-Skala haben einen entscheidenden Nachteil: Ihre Zeitanzeige ist von den Jahreszeiten abhängig. Dies lässt sich durch
die Verwendung eines besonderen Schattenzeigers vermeiden. Der sogenannte Polstab
steht nicht länger im rechten Winkel zur Ebene der Sonnenuhr. Er verläuft parallel zur
Erdachse und zeigt dadurch zum sogenannten Himmelsnordpol. Sonnenuhren mit einem
solchen Polstab zeigen das ganze Jahr hindurch gleich lange Stunden an.

Hohlflächensonnenuhr
H. Schmeisser, A. Meissner
Berlin, 1861
Steingut, Messing
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 034
Becher- oder Hohlflächen-Sonnenuhren (sogenannte Skaphen) sind aus dem antiken Griechenland bereits sei dem 3. Jahrhundert v. Chr. bekannt. Sie gehören zu
den tragbaren Sonnenuhren. Schattenzeiger und Zeit-Skala befinden sich im Inneren einer hohlen Halbkugel. Als Gnomon wird zumeist ein Metallstab verwendet,
doch auch Fäden können als Zeitzeiger dienen.
In der Innenfläche dieser Hohlflächensonnenuhr ist das feine Lineament des Zifferblattes
aufgetragen. Der Schatten des Kreuzungspunktes zweier Fäden, die normal aufeinander
stehen und am Becherrand befestigt sind, zeigt die Zeit und das Datum an. Durch Stellschrauben an der Bodenplatte ist die Uhr für verschiedene Polhöhen einsetzbar.

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Phantasieuhr
1729

Messing, Holz
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 037
Das Gerät ähnelt einer Äquatorialuhr. So wie diese besitzt es eine Art rundes Zifferblatt, dessen Neigung der jeweiligen Polhöhe entsprechend geneigt werden kann,
und den darauf normal stehenden Schattenstift. Das Zifferblatt besitzt jedoch keine Stundeneinteilung sondern eine Einteilung in 60 Grade.

Äquatoriale Tischsonnenuhr
um 1800
Holz, Messing
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 046
2009 Restaurierung (Mag. Elisabeth Krebs/Wien): Ergänzung Schattenzeiger und Lot
Das runde Zifferblatt der Äquatorialuhr mit 2 x 12 Stunden- und Halbstundenlinien
kann über einen Quadranten von 0 bis 90 Grad geneigt und mit einer Schraube
fixiert werden. Der fehlende Schattenstift und das fehlende Lot wurden ergänzt.

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Sanduhr
2. H. 19. Jh.
M. Kahorn, Marienbad-Franzensbad-Eger
Holz, Glas
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 245
2008 Restaurierung (Mag. Elisabeth Krebs/Wien)
Sanduhren werden seit Anfang des 14. Jahrhunderts zur Zeitmessung eingesetzt.
Sie bestanden zunächst aus zwei einfachen Glaskolben, die am Hals miteinander
verbunden waren. Erst mehr als 300 Jahre später konnten Sanduhren aus einem
Stück gefertigt werden. Der Sand, mit dem ein solches Stundenglas gefüllt ist,
muss möglichst feinkörnig sein, dazu unempfindlich gegenüber Schwankungen in

Temperatur und Luftfeuchtigkeit.
Sanduhren können – je nach Größe – Zeitintervalle von wenigen Sekunden bis hin zu mehreren Stunden anzeigen. Besonders beliebt waren Modelle mit einer 30-minütigen Laufzeit – wie etwa diese Sanduhr aus der 2. Hälfte des 19. Jahrhunderts. Der empfindliche
Glaskörper ist thermometerartig in ein drehbares Holzgehäuse eingebaut, wodurch er vor
Stößen geschützt ist.

Wussten Sie,...
... dass längst nicht alle Sanduhren mit Sand gefüllt sind? Heute verwendet man anstelle
des Sandes häufig kleine Glaskügelchen. Im Mittelalter dagegen dienten als Füllung neben
Zinn- oder Bleisand auch Marmorstaub und vor allem fein gemahlene Eierschalen.

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Mechanik

Die Mechanik – die Lehre von den Kräften und ihrer Wirkung auf starre und deformierbare Körper – ist das älteste Teilgebiet der Physik. Ihre Geschichte reicht
bis ins Altertum zurück. Als ihr Begründer gilt der griechische Physiker und Philosoph Archytas von Tarent (um 430 -350 v. Chr.). In der frühen Neuzeit erlebte die
Mechanik durch Galileo Galilei (1564-1642) und insbesondere durch Isaac Newton
(1643-1727) einen neuen Aufschwung. Diese sogenannte klassische Mechanik mit
ihren Teilgebieten Statik und Dynamik prägte die Physik bis zum Ende des 19. Jahrhunderts. In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurde die klassische Mechanik
um neue Erkenntnisse aus Relativitätstheorie und Quantenmechanik erweitert. Bis
heute nimmt die Mechanik eine zentrale Stellung innerhalb der Physik ein und bildet die Grundlage für eine breite Palette technischer Anwendungen.

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Mechanik der festen Körper

Messingspirale
1835
Stadler, Linz
Messing, Holz
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 067
Mit Hilfe dieser Messingspirale wurde die Auswirkung der Schwerkraft demonstriert. Im Zentrum der Spirale, die auf einem runden Holzbrett montiert ist, befindet
sich ein Messingstab. An diesem Stab ist ein kurzer Arm mit einem drehbaren
Zylinder befestigt. Dieser kann auf der Spirale abgerollt werden.

Schiefe Ebene
um 1880
Holz, Messing, Messing versilbert, Eisen
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 055
2008 Restaurierung (Mag. Elisabeth Krebs/Wien)
Eine der einfachsten mechanischen Maschinen ist die schiefe Ebene. Sie wird verwendet, um bei der Bewegung schwerer Körper Kraft zu sparen. Allerdings muss
man die Kraftersparnis mit einem längeren Weg bezahlen. Die physikalische Arbeit
bleibt also dieselbe.
Anwendung findet die schiefe Ebene beispielsweise als Rampe; aber auch Rolltreppen,
Transportbänder und Serpentinen funktionieren nach diesem Prinzip.
Im Museum Physicum findet sich eine schiefe Ebene aus dem späten 19. Jahrhundert. Der
Neigungswinkel kann verstellt und mit Hilfe eines Gradbogens gemessen werden. Zudem
kann ein walzenförmiges Metallgewicht auf der schiefen Eben abgerollt werden. Es ist
über eine Schnur mit einer Waagschale verbunden. Auf diese Weise wird der Zusammenhang zwischen Neigungswinkel und Hangabtriebskraft sichtbar.

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Doppelkegel mit schiefer Ebene
2. H. 18. Jh.
Hartholz, schwarz lackiert
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 054
Setzt man einen Doppelkegel auf eine (speziell konstruierte) schiefe Ebene, so
bewegt er sich nach oben – und zwar ohne erkennbare Antriebskraft von außen.
Dies widerspricht nicht nur unserer alltäglichen Erfahrung, sondern auch unserem physikalischen Grundwissen. Dennoch handelt es sich nicht um eine optische
Täuschung.
Die Erklärung für dieses Phänomen ist denkbar einfach: Die schiefe Ebene wird aus zwei
Schienen gebildet, die nach oben hin weiter auseinander laufen. Der Kegel sitzt mit seinen
Spitzen auf diesen Schienen auf. Bei der Bewegung nach oben wandert der Auflagepunkt
des Kegels auf den Schienen nach außen, zu den Kegelspitzen. Der Kegel (und somit sein
Schwerpunkt) sinkt dadurch weiter nach unten. Auf diese Weise liefert sein eigenes Gewicht die Antriebskraft für seine Bewegung.

Äquilibrist
Barocke Holzplastik
Holz, Kreidegrund, vergoldet und bemalt, Eisen, Blei
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 132
2008 Restaurierung (Mag. Elisabeth Krebs/Wien)
Ein Äquilibrist (von lateinisch aequilibrium für Gleichgewicht) ist ein Gleichgewichtskünstler, insbesondere ein Seiltänzer. Aber nicht nur Artisten werden mit
diesem Begriff bezeichnet: Auch Gegenstände – zumeist kleine Figuren –, die sich
durch ihre besondere Machart auf einem dünnen Seil oder einer Schnur im Gleichgewicht halten, nennt man Äquilibristen.
Der barocke Äquilibrist des Museum Physicum zeigt den römischen Götterboten Merkur. Die Figur ist aus Holz gefertigt, bemalt und mit Blattgold verziert. Sie steht auf einer
kleinen Rolle und wird durch zwei Bleistücke, die an einem Eisendraht befestigt sind, im
Gleichgewicht gehalten. Derart ausbalanciert kann sie auch auf einem schrägen Drahtseil
abgerollt werden.

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Treppengaukler
Vertreiber: W. Batke, Prag
Holz, Textil, Papier, Eisen, Quecksilber, Messing
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 84
2008 Restaurierung (Mag. Elisabeth Krebs/Wien)
Treppengaukler, auch Purzelchinesen oder Sturzmännel genannt, sind Bewegungsspielzeuge. Sie laufen meist purzelbaumschlagend eine kleine Treppe hinab. Erste
Spielzeuge dieser Art wurden bereits vor 1500 erzeugt. Zunächst waren die kunstvoll
ausgeführten Treppengaukler jedoch eher kostbare Schaustücke als tatsächliches
Spielzeug. Sie bereicherten vor allem die Raritätensammlungen reicher Bürger.
Der Treppengaukler des Museum Physicum besteht nicht nur aus einer, sondern aus zwei
kleinen Holzfiguren, die über zwei Eisenstäbe miteinander verbunden sind. Diese Stäbe
sind mit Quecksilber gefüllt. Durch das Fließen des Quecksilbers bewegen sich die beiden
Figuren über die vierstufige Holztreppe hinunter.

Modell einer Schraube
Holz
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 133
2008 Restaurierung (Mag. Elisabeth Krebs/Wien)
Schrauben sind wichtige Befestigungs- und Verbindungselemente. Als sogenannte Bewegungsschrauben dienen sie außerdem dem Pressen und Festhalten von
Gegenständen – wie etwa beim Schraubstock. Je nach ihrer Funktion bestehen
Schrauben aus einem zylindrischen oder kegelförmig zugespitzten Stift mit einem
Gewinde.

Wussten Sie, ....
...dass die ersten Schrauben keine Verbindungselemente, sondern Vorrichtungen für den
Transport von Wasser waren? Bereits in der Antike wurden die Felder mit Hilfe sogenannter Archimedischer Schrauben bewässert. Zudem verwendete man im Mittelmeerraum
schon vor rund 2.000 Jahren große Holzschrauben zum Pressen von Wein und Öl. Metallschrauben dagegen wurden zwar bereits im Mittelalter mühevoll per Hand gefertigt,

traten ihren Siegeszug aber erst mit der Industriealisierung im späten 18. Jahrhundert an.

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Modell einer „Schraube ohne Ende“
2. H. 18. Jh. (um 1770)
Eisen, Holz
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 076
2008 Restaurierung (Mag. Elisabeth Krebs/Wien)
Eine „Schraube ohne Ende“ (Schnecke) dient zum Übertragen einer Bewegung.
Ihre Schraubspindel, die stets nur wenige Gänge hat, wird mit Hilfe einer Kurbel
angetrieben. Sie greift in die Zähne eines Zahnrades und versetzt dieses dadurch
in Bewegung. Diese Bewegung ist sanft und langsam. Daher wird die Schraube
ohne Ende bis heute als Stellschraube für verschiedene Messinstrumente verwendet: für Messtische etwa, für Fernrohre oder Mikroskope.

„Wellrad mit Verzahnung“ (Wellrad mit Getriebe)
Linz, um 1770
Holz, Stahl
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 065
2008 Restaurierung (Mag. Elisabeth Krebs/Wien)
Ein Wellrad ist eine einfache mechanische Maschine, die schon im Altertum zum
Heben von Lasten eingesetzt wurde. Noch heute dienen Wellräder als Grundelement von Winden und Kränen.
Ein Wellrad besteht aus zwei Bauteilen: einer Welle (einem stabförmigen Element) und
einem daran befestigten Rad. Durch die Drehung des Rades wird ein Seil auf der Welle
aufgewickelt, an dem die Last befestigt ist. Die Kraftwirkung hängt dabei von der Größe
der beiden Bauteile ab. Sie ist umso stärker, je kleiner der Durchmesser der Welle und je
größer der Durchmesser des Rades ist.

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Wellenmaschine
Ende 19. Jh
Houdek und Hervert, Prag
Holz, Messing (z. T. geschwärzt und lackiert), Eisen, Federstahl, Bein
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 143
2008 Restaurierung (Mag. Elisabeth Krebs/Wien)
Eine mechanische Erregung – etwa wenn ein Stein ins Wasser fällt oder eine Gitarrensaite gezupft wird – verursacht mechanische Wellen (wie zum Beispiel Wasserwellen oder Schallwellen). Diese können mit Hilfe einer sogenannten Wellenmaschine veranschaulicht werden.
Eine Wellenmaschine veranschaulicht die Eigenschaften mechanischer Wellen. Bei diesem Modell aus dem späten 19. Jahrhundert wird dazu eine Reihe von Metallstiften in Bewegung gesetzt. Die Anregung erfolgt durch Verschieben der Holzleisten. Die Metallstifte
zeigen die Form der Welle, also ihre Länge und Höhe, sowie ihre Ausbreitungsrichtung
und -geschwindigkeit. Mit Hilfe moderner Konstruktionen lassen sich auch die Brechung,
Überlagerung oder die Reflexion von Wellen darstellen.

Wussten Sie,...
...dass eine Welle Energie, aber keine Materie transportiert? Eine Welle ist nichts anderes
als die Ausbreitung einer Schwingung im Raum. Mechanische Wellen sind dabei an ein
Übertragungsmedium gebunden: Ein Gas, eine Flüssigkeit oder auch ein Festkörper leiten
die Schwingungsenergie weiter. Elektromagnetische Wellen (wie zum Beispiel Licht) können sich dagegen auch im Vakuum ausbreiten.

Sprachrohr
um 1875

Akustik

Blech, braun lackiert

OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 163
Das Sprachrohr, auch Megaphon genannt, ist ein Schalltrichter. Es lenkt und bündelt den diffusen Schall durch die Reflexion an seinen Innenwänden. Verständlichkeit und Reichweite gesprochener Worte werden dadurch erhöht. Trompetenförmig
gebaute Sprachrohre, deren Ende wie eine Exponentialfunktion etwas nach außen
gebogen ist, leiten den Schall besonders wirksam. Als Baumaterial wird bevorzugt
Blech verwendet.

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Polychord
Barock, um 1770
Holz
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 158
Musik und Mathematik sind untrennbar miteinander verbunden. Um akustischmathematische Gesetzmäßigkeiten zu erforschen, benutzte Pythagoras bereits im
6. Jahrhundert v. Chr. ein einfach gebautes Instrument: das Monochord. Es besteht
lediglich aus einem Resonanzkörper mit einer darüber gespannten Saite. Mit Hilfe
eines Stegs kann die Saite in verschiedene Proportionen unterteilt werden.
Das Polychord ist eine Weiterentwicklung des einsaitigen Monochordes. Wie dieses ist
es sowohl Mess- als auch Musikinstrument. Allerdings besitzt es nicht nur eine, sondern
viele Saiten. Diese Saiten sind gleich lang und auf den gleichen Ton gestimmt. Das Polychord dient vor allem dazu, die Obertöne der Saiten zum Klingen zu bringen. Sein überaus
harmonischer Klang dient heute auch meditativen und sogar therapeutischen Zwecken.

Orgelpfeifen
Holz
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 172
2008 Restaurierung (Mag. Peter Kopp/Wien)
Orgelpfeifen sind die Klang erzeugenden Bauteile einer Orgel. Sie arbeiten nach
dem selben Prinzip wie eine Blockflöte. Durch das Zuführen von Luft wird ein Ton

in bestimmter Höhe und Klangfarbe erzeugt. Genau wie bei der Flöte entscheidet
dabei die Länge der Pfeife über die Höhe des Tons: Je länger die Pfeife, desto tiefer
der Ton. Gleich lange Pfeifen haben also die gleiche Tonhöhe, können sich aber – je
nach Bauart und Form – in ihrer Klangfarbe deutlich unterscheiden.
Orgelpfeifen werden entweder aus Holz oder aus Metall gefertigt – wobei Metallpfeifen
in der Regel rund, Holzpfeifen dagegen eckig sind. Die Luft, die in den Fuß der Orgelpfeife einströmt, fließt durch die sogenannte Kernspalte. Wenn der Luftstrom dann auf
einen Kante (das sogenannte Oberlabium) trifft, beginnt die Luftsäule im Pfeifenkörper zu
schwingen. Es bildet sich eine stehende Welle aus.
Die beiden Orgelpfeifen des Museum Physicum haben eine weitere Besonderheit. An der
Stelle des Druckmaximums befindet sich ein Anschluss für eine barometrische Flamme.
Über zwei Schläuche wird Gas zugeführt bzw. zu einem Bunsenbrenner abgeführt. Der
Luftdruck im Inneren der Orgelpfeifen versetzt eine Membran in Schwingung, dadurch ändert sich der Gasdruck im Schlauch und mit diesem die Höhe der Flamme. Die wechselnde
Flammengröße ließ sich auf einem Drehspiegel beobachten.

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Wussten Sie, ...
...dass die Orgel den größten Stimmumfang aller Musikinstrumente besitzt? Die größten
Orgeln erreichen einen Stimmumfang von bis zu zehn Oktaven. Und auch ihr Klang ist
überaus vielfältig: Machen Orgelpfeifen erinnern an Blasinstrumente, andere klingen wie
Streichinstrumente und manche ähneln sogar der menschlichen Stimme. Nicht umsonst
gilt die Orgel daher als die Königin der Instrumente.

Sirene nach Cagniard de la Tour
1893, Blasebalg [19]45 ergänzt
Holz, Messing, Glas
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 057

Die Sirene ist ein Gerät zur Schallerzeugung. Sie wurde im Jahr 1819 vom französischen Ingenieur und Physiker Charles Cagniard de la Tour (1777-1859) erfunden
und ist damit die erste künstliche, nicht-musikalische Schallquelle. Mit Hilfe der
Umdrehungszahlen der Sirene konnte Cagniard de la Tour erstmals die Frequenz
eines Tones messen. Heute dient die Sirene als akustisches Warn- und Alarmsystem, etwa bei der Feuerwehr, in Fabriken oder auf Schiffen.
Die Sirene nach Cagniard de la Tour besteht im Wesentlichen aus zwei Scheiben, die mit
Löchern versehen sind. Bringt man diese Scheiben zum Rotieren, so entsteht durch die zyklische Unterbrechung des Luftstroms ein Ton. Dieser ist umso höher, je schneller sich die
Scheiben drehen. Die Sirene des Museum Physikum wird mit Hilfe eines Blasebalgs betrieben und ist bis heute funktionstüchtig. Das Zählwerk allerdings, das die Umdrehungszahl
anzeigen soll, funktioniert nicht mehr.

„Hess´ sche Wasserhebemaschine“
um 1840

Mechanik der Flüssigkeiten

Glas, Messing
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 069
Bei der „Hess´ schen Wasserhebemaschine“ handelt es sich vermutlich um eine
einfache Rotationspumpe: Das Wasser im Glasbehälter wird durch Drehen einer
Kurbel in Bewegung versetzt. Durch die Fliehkraft wird es am Rand des Gefäßes
nach oben gedrückt. Es steigt in zwei Messingrohre und ergießt sich schließlich in
einen Messingring. Von hier aus rinnt das Wasser über drei weitere Messingrohre
wieder zurück in den Glasbehälter.

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Modell einer Wasserschraube
1761

Holz, Glas, Weißblech, Messing, Schmiedeeisen
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 063
2008 Restaurierung (Mag. Elisabeth Krebs/Wien)
Die Archimedische Schraube, auch Schraubenpumpe genannt, ist eine Förderanlage. Sie wird klassischerweise zum Transport von Wasser verwendet. Das wesentliche Bauteil ist ein schraubenförmiges Element, die sogenannte Schnecke. Diese Schnecke befindet sich in einem schräg gestellten Rohr. Mit Hilfe einer Kurbel
kann sie um ihre Längsachse gedreht werden. Dadurch wird Wasser in der Schnecke nach oben transportiert.
Benannt ist die Archimedische Schraube nach ihrem Erfinder: dem griechischen Mathematiker, Physiker und Ingenieur Archimedes (287-212 v. Chr.). Sie wird bereits seit der
Antike zur Förderung von Wasser und zur Bewässerung der Felder eingesetzt. Aber auch
moderne Maschinen arbeiten nach dem Prinzip der Archimedischen Schraube; so zum
Beispiel der Schneckenförderer, mit dem Schuttgüter, wie Kies, Sand, oder auch Getreide
transportiert werden.

Springbrunnen aus Glas
Anfang 19. Jh.
Glas, Eisen verzinnt
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 072
2008 Restaurierung (Mag. Elisabeth Krebs/Wien)
Dieser gläserne Springbrunnen aus dem frühen 19. Jahrhundert ist ein sogenannter „magischer Brunnen“. Er besteht aus zwei Teilen: Auf einer barocken Schale
steht ein Kelch, der von einer schmiedeeisernen Leiste eingefasst wird. Im Inneren
dieses Kelches befindet sich ein gebogenes Glasrohr. Wird das Gefäß randvoll mit
Wasser befüllt, so steigt dieses im Rohr nach oben. Hat das Wasser die Biegung
des Rohres und damit seinen Höchststand erreicht, so rinnt es auf der anderen
Seite nach unten. Es tritt am Stiel des Kelches aus insgesamt drei Öffnungen aus
und ergießt sich in die Kelchschale.

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Mechanik der Gase

„Gefäße der brüderlichen Eintracht“
und „Absetzende oder unterbrochene Brunnen“
1794
Johann Jechel, Krumau
Holz, Glas, Messing
H 112 cm, Ø 75 cm
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 180 und Ph 181
Zu den besonders aufwendig gearbeiteten Lehrmitteln des Museum Physicum
zählen zwei „Brunnen“, die vor mehr als 200 Jahren von Johann Jechel in Krumau
gefertigt wurden: der Brunnen der brüderlichen Eintracht und der absetzende oder
unterbrochene Brunnen.
Der Brunnen der brüderlichen Eintracht demonstriert das Prinzip der kommunizierenden
Gefäße: Stehen zwei oder – wie in diesem Fall – auch mehrere flüssigkeitsgefüllte Gefäße miteinander in Verbindung, so erreicht die Flüssigkeit in den Gefäßen stets dasselbe
Niveau. Dies gilt übrigens auch dann, wenn die Gefäße ganz unterschiedlich geformt sind
– solange sie nur miteinander verbunden sind.
Der absetzende oder unterbrochene Brunnen erstaunte die Schüler mit seinem periodischen Abfließen des Wassers. Das zugrundeliegende Prinzip ist einfach: Das Wasser aus
einem luftdicht verschlossenen, gläsernen Ballon fließt durch vier Röhren ab. Wenn sich im
Ballon jedoch schließlich ein Unterdruck ausbildet, kommt der Abfluss des Wassers zum
Erliegen. Er setzt erst wieder ein, wenn ausreichend Luft durch die Röhren in den Ballon
eindringt und sich der Druck in seinem Inneren wieder erhöht. Die Benennung der Brunnen
lässt den Schluss zu, dass sie im Zusammenhang mit der Linzer Freimaurerloge „Zu den sieben Weisen“ stehen. Die Linzer Loge war 1793 aufgehoben worden. Die beiden wohl danach
entstandenen Brunnen könnten als Denkmäler der Freimaurerei geschaffen worden sein.

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Wasser-Barometer
vermutl. 19. Jh.

Glas
24 cm
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 059
2008 Restaurierung (Mag. Elisabeth Krebs/Wien)
Das Wasserbarometer dient genau wie das Quecksilberbarometer dazu, den atmosphärischen Luftdruck zu messen. Da man ein solches Gerät in Goethes Nachlass
fand, wird das Wasserbarometer bis heute auch als Goethe-Barometer bezeichnet.
Es besteht aus einem bauchigen Glasgefäß mit einem langen, schnabelförmigen
Rohr. Das Gefäß ist knapp zur Hälfte mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit gefüllt. Die Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Rohr zeigt den Luftdruck an: Bei hohem
Luftdruck sinkt das Wasser, bei niederem steigt es – ein verbaler Gegensatz, der
dem Goethe-Barometer die Bezeichnung „Kontrabarometer“ eingetragen hat. Da
außer dem Luftdruck auch die Temperatur Einfluss auch den Wasserstand hat, ist
das Wasserbarometer nicht besonders genau.

Heronsball
19. Jh.
Glas, Zinn, Siegellack, Harz, Leder, Papier
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 211
2008 Restaurierung (Mag. Elisabeth Krebs/Wien)
Der Heronsball verdankt seinen Namen seinem angeblichen Erfinder Heron von
Alexandria (1. Jh. n. Chr.). Das Gerät verdeutlicht auf besonders anschauliche Weise das Ausdehnungsverhalten von Gas. Praktische Anwendung findet das Prinzip
des Heronsballs bis heute in Spritzflaschen, in Parfümzerstäubern oder in Schankgefäßen.
Der Aufbau des Heronsballes ist einfach. In einem zum Teil mit Wasser gefüllten Gefäß
(klassischerweise einer Kugel aus Glas oder Metall) steckt ein Rohr. Wenn der Luftdruck
im Inneren des Heronsballes den äußeren Luftdruck übertrifft, wird Wasser in das Rohr
gehoben und sprudelt schließlich heraus. Erreichen lässt sich dies, indem man entweder
den Luftdruck im Inneren erhöht (etwa durch Hineinblasen von Luft oder durch Erwärmen
des Gefäßes), oder aber indem man den Luftdruck außen verringert (wie zum Beispiel
unter der Glocke einer Luftpumpe).

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Vakuumpumpe
um 1840
Johann M. Ekling, Wien
Holz, Messing, Glas
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 070
Vakuumpumpen dienen dazu, ein Vakuum (also einen luftleeren Raum) zu erzeugen. Zu den einfachsten Vakuumpumpen gehören zum Beispiel die sogenannten
Kolbenhubpumpen.
Die Vakuumpumpe des Museum Physicum ist eine zweistiefelige Pumpe – das heißt, sie
besitzt zwei Kolben. Die Luft unter dem Glassturz wird mit Hilfe dieser Kolben durch ein
Einlassventil angesaugt, verdichtet und anschließend durch ein Auslassventil wieder ausgestoßen. Betrieben wird die Pumpe per Hand mit einer Kurbel.

Wussten Sie, ...
...dass es auch die beste Vakuumpumpe kein perfektes Vakuum erzeugen kann? Ein Vakuum (von lateinisch vacuus für leer) bezeichnet einen vollkommen leeren Raum. Dieser Zustand ist auf der Erde jedoch nicht zu erreichen. Man kann lediglich die Dichte der Gasteilchen reduzieren. Mit modernen Hochleistungsvakuumpumpen lässt sich ein sogenanntes
Ultrahochvakuum erzeugen. Dabei werden Drücke von bis zu 10-11 Pascal erreicht.

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Optik

Optik ist die Lehre vom Licht. Die Anfänge dieser Wissenschaft liegen in der Antike. Die moderne Optik dagegen entstand im 17. Jahrhundert. Sie beschäftigt sich
mit der Entstehung und der Ausbreitung sichtbarer elektromagnetischer Strahlung. In ihrer klassischen Form, der sogenannten geometrischen Optik, wird die
Wellennatur des Lichtes vernachlässigt. Mit dem Modell des Lichtstrahls erklärt
die geometrische Optik zahlreiche optische Phänomene: die Ausbreitung des Lichtes, Reflexion und Brechung sowie die Bildentstehung an Spiegeln, Linsen und

optischen Geräten. Andere optische Erscheinungen dagegen, wie etwa Interferenz,
Beugung oder Polarisation, lassen sich nur mit Hilfe der Wellenoptik und dem Modell der Lichtwelle erklären.

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Linsen, Spiegel, Prismen

Konvexlinse
vor 1836
Glas, Holz
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 006

Konvexlinse
2. H. 18. Jh.
Glas, Holz
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 008

Konvexlinse
um 1770
Glas, Holz, Pappe
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 002

Große Konvexlinse
Anfang 19. Jh.
Glas, Holz
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 028
2009 Restaurierung (Mag. Peter Kopp/Wien): Ergänzung des Stativs

Linsen sind lichtdurchlässige Körper mit zumindest einer gewölbten Fläche. Tritt
ein Lichtstrahl durch eine Linse, so ändert sich seine Richtung. Sammellinsen
(auch Konvexlinsen genannt) sammeln parallel einfallendes Licht und bündeln
es im sogenannten Brennpunkt. Ganz anders dagegen wirken Zerstreuungs- oder
Konkavlinsen: Es scheint, als würden die parallelen Strahlen von einem Punkt auf
der Einfallsseite des Lichtes auseinanderlaufen.
Sammellinsen besitzen nach außen gewölbte (konvexe) Flächen, sind in der Mitte also
stets dicker als am Rand. Sie erzeugen vergrößerte Bilder und werden daher als Vergrößerungsgläser (Lupen) und als Brillengläser für Weitsichtigkeit eingesetzt. Darüber hinaus
finden Sammellinsen in zahlreichen optischen Geräten Verwendung: in Fernrohren, Fotoapparaten oder Mikroskopen. Häufig werden sie dabei mit anderen Linsen kombiniert.

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Wussten Sie,...
... dass der Brennpunkt von Sammellinsen seinen Namen nicht umsonst trägt? Sonnenstrahlen, die durch eine Sammellinse treten und im Brennpunkt gesammelt werden, können tatsächlich Gegenstände in Brand setzten. Daher ist es auch gefährlich, Lupen oder
Brillen mit stark positiven Dioptrien im Sonnenlicht liegen zu lassen. Auch bauchige, mit
Wasser befüllte Flaschen sollten nicht der Sonne ausgesetzt werden.

konvex

konkav

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Dreiseitiges Glasprisma

2. H. 18. oder A. 19. Jh.
Bleikristall
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 126
Unter einem Prisma versteht man einen geometrischen Körper, dessen Grundfläche aus einem Vieleck besteht und dessen Seitenkanten parallel und gleich lang
sind. In der Optik kommen vor allem Prismen mit dreieckiger Grundfläche zur Anwendung. Die optischen Eigenschaften eines solchen Prismas sind von zwei Größen abhängig: von den Winkeln des Dreiecks und von der Brechzahl des verwendeten Materials.
Licht, das durch ein Prisma tritt, wird gebrochen – das heißt, es ändert seine Richtung.
Diese Richtungsänderung ist bei kurzwelligem Licht stärker als bei langwelligem. Daher
wird weißes Licht beim Durchgang durch ein Prisma in seine insgesamt sieben Spektralfarben zerlegt.

langwellig
800nm

kurzwellig
380nm

Glasprisma
2. H. 18. oder A. 19. Jh.
Flintglas
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 127
In Abhängigkeit von seinem Einfallswinkel kann Licht, das auf ein Prisma trifft,
nicht nur gebrochen, sondern auch vollständig reflektiert werden. Bei dieser Totalreflexion tritt das Licht nahezu verlustfrei wieder aus dem Prisma aus. Die Bilder,
die dabei entstehen, sind allerdings verkehrt. In zahlreichen optischen Instrumenten (wie zum Beispiel in Fernrohren) dienen Strahlumlenkprismen daher der Bildumkehr.

Kegelprisma
um 1800
Glas, Holz
OÖ. Landesmuseen, Inv. Nr. Ph 061
Ein Kegelprisma ist kein echtes Prisma im geometrischen Sinn. Es handelt sich
dabei vielmehr um einen lichtdurchlässigen, kegelförmigen Körper. Mit einem solchen Glaskegel kann man – genau wie mit einem richtigen Prisma – Licht in seine
Spektralfarben zerlegen. Heute kommen Kegelprismen unter anderem in der Lasertechnik zur Anwendung.

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