Physikalische Effekte
Die meisten technischen Aufgabenstellungen beziehen sich darauf, dass etwas „gemacht“ werden soll: Zum Beispiel ist ein Küchenherd dafür da, einen Kochtopf zu erhitzen. Es soll also eine Funktion (erhitzen) auf ein Funktionsobjekt (Kochtopf) angewendet werden. Details zu dieser Nomenklatur befinden sich im Kapitel „Funktionsmodelle“ und können bei Interesse dort nachgelesen werden.
Eine technische Aufgabe kann im Erhitzen eines Kochtopfs bestehen.
Der Kochtopf kann mittels eines traditionellen Elektroherdes erhitzt werden, es gibt jedoch auch andere Möglichkeiten: Durch Verbrennung eines Materials, z.B. Erdgas, kann Wärme erzeugt werden, die dann den Kopftopf erhitzt. Ein moderner Ansatz ist die Anwendung des Prinzips, dass ein induzierter Wirbelstrom in einem nichtperfekten Leiter zu Wärmeentwicklung führt. Umgangssprachlich wird dieses als Induktionsherd bezeichnet.
Zwei alternative physikalische Effekte, die zum Erhitzen eines Kochtopfs genutzt werden können: Verbrennung und Wirbelstromerhitzung (Induktionsheizung)
Die Induzierung eines Wirbelstroms ist ein Beispiel für die Anwendung eines physikalischen Effektes. Chemische Reaktionen zählen ebenfalls zu den physikalischen Effekten, und daher handelt es sich auch bei der Verbrennung von Erdgas um die Anwendung eines physikalischen Effektes. Wie man geeignete physikalische Effekte finden kann, wird bei den Effektendatenbanken beschrieben.
Ein exotischerer Effekt zum Erhitzen eines Objektes ist das Nutzen der Wärme, die bei einer Kristallisation frei wird. Dieser Effekt wird zum Beispiel in Taschenöfen genutzt.
Mittels physikalischer Effekte können für viele Aufgabenstellungen unerwartete Lösungen realisiert werden. Zum Beispiel kann die latente Wärme, die bei der Kristallisation einer amorphen Masse frei wird, genutzt werden, um etwas zu erhitzen. Dieser physikalische Effekt wird in Taschenöfen ausgenutzt. Mittlerweile kann man jedoch auch Campingnahrung kaufen, die mittels dieses Effektes auf Knopfdruck heiß wird.
Mittels eines physikalischen Effektes, nämlich des photoelektrischen Effekts, kann die vorhandene Ressource „Umgebungslicht“ in eine Ressource, die für den Betrieb des Taschenrechners genutzt werden kann, umgewandelt werden.
Mittels physikalischer Effekte können also Probleme gelöst werden. Gute Lösungen zeichnen sich jedoch dadurch aus, dass möglichst viele Ressourcen (im engeren Sinne) genutzt werden. Ein Beispiel ist ein solarbetriebener Taschenrechner,der die Ressource „Umgebungslicht“ ausnutzt. Ein Taschenrechner kann mit Licht jedoch gar nichts anfangen – seine Elektronik benötigt elektrischen Strom. Mittels einer Solarzelle kann das Licht jedoch in Strom umgewandelt werden.
Physikalische Effekte können also sehr zielführend genutzt werden, um vorhandene Ressourcen, die nicht direkt für die Aufgabenstellung nutzbar sind, derart umzuwandeln, dass sie nutzbar werden. Die Berücksichtigung denkbarer physikalischer Effekte ist daher ein wichtiger Schritt im Entwicklungsprozess.