Frage von NitrodeXXer, 43

Physik-Frage, wer sich auskennt?

Hey Leute, Ich hatte eben eine richtig kranke Idee und wollte mal von euch Physikprofis da draußen wissen, ob ich recht habe:

Nur mal angenommen, ich hätte einen normalen Kugelschreiber und einen sehr großen Kugelschreiber, sagen wir mal, 2 Meter hoch. Die Kugeln sind beides exakte Kugeln, ohne irgendwelche Macken oder Unebenheiten.

Wenn ich jetzt einen sehr harten und ebenen Boden nehmen und beide Kugelschreiber mit der Selben Kraft auf den Untergrund drücke würde, dann müssten theoretisch beide eine exakt gleich dicke Linie erzeugen, weil die Kugel ja nur an einem winzigen Punkt aufliegt.

Oder liege ich da falsch???

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von dan030, 19

Du hast in Deiner Rechnung die Viskosität bzw. Fließgeschwindigkeit der Tinte nicht berücksichtigt. Nehmen wir mal an, Die Kugel und die "Halterung" derselben seien in beiden Kugelschreibern gleich groß und präzise gefertigt. Dann wird in dem großen Kugelschreiber zunächst einmal die Tinte mit größerem Druck auf der Innenseite der Kugel aufliegen.

Abhängig von der Konsistenz der Tinte wäre nun zu prüfen, ob ggf. durch den höheren Druck beim Bewegen der Kugel (also Bewegung des Stiftes auf dem Papier) mehr Tinte auf die Außenseite transportiert wird.

Weiterhin wäre dann zu prüfen, was die Tinte genau macht, wenn sie auf dem Papier ankommt. Fließt sie ein wenig auseinander? Oder bekommst Du einen gleich dünnen Strich, aber mit mehr Färbungsgrad?

In Summe würde ich bei handelsüblicher Kugelschreibertinte vermuten, dass der große Stift tatsächlich eine etwas dickere Linie produziert als der dünne Stift. Und die Linie, die der große Stift zeichnet, würde länger zum trocknen brauchen. (Ja, auch mit Kugelschreibern geschriebene Schrift ist erst leicht "feucht" und trocknet erst innerhalb einiger Sekunden.)

Kommentar von NitrodeXXer ,

Danke für deine Antwort!

P.S.: Ich hab ja nicht "gerechnet" nur nachgedacht. ;D

Expertenantwort
von SlowPhil, Community-Experte für Physik, 5

Unter der Voraussetzung, dass das Papier ideal starr wäre und die Tinte nur genau dort übertragen würde, wo die Kugel es exakt berührt, müsste die Linie sogar unendlich dünn werden. Natürlich ist das realiter aus mehreren Gründen nicht möglich:

  • Die Tinte besteht aus Molekülen (meist auch mehreren Sorten, ein Teil ist Wasser), d.h. ein Tintenstrich muss mindestens so dick sein wie ein Farbstoff-Molekül groß ist.
  • Diese Moleküle - respektive vor dem Trocknen auch die Wassermoleküle, die ja auch noch elektrische Dipole sind - hängen zusammen und werden nicht nur da übertragen, wo die Kugel den Untergrund berührt, sondern überall, wo der Abstand zwischen Untergrund und Kugel eine gewisse Grenze unterschreitet. Je größer die Kugel, desto größer ist diese Fläche.
  • Der Untergrund mag hart sein, er wird gleichwohl nachgeben und daher auch nicht mehr nur in einem Punkt berührt, sondern es wird sich an einer kleinen Fläche regelrecht um die Kugel schmiegen.

Fazit: Der große Kugelschreiber macht in jedem Fall dickere Linien, wenn er nicht ohnehin willenlos ausläuft, da die Gewichtskraft der Tinte wichtig wird. Deren Verhalten ist nicht invariant unter Hochskalieren. Umgekehrt verhält sich Wasser in kleinem Maßstab eher wie Honig und Luft eher wie Wasser.

Antwort
von Raph101, 13

Wenn man bedenkt, dass die tintennicht nur dort auf das Blatt kommt wo die Kugel ankommt dann nicht. Die Tinte kommt ja auch dort aufs Blatt wo die Kugel Nähe genug am Boden ist. Und dieser Bereich ist beim Großen doch größer^^

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