Warum beziehungsweise wie bleiben Flüssigkeiten "waagrecht"?

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9 Antworten

Ich beziehe mich mal auf deine 2. Frage mit den unterschiedlichen Bezugssystemen.

Die Wasseroberfläche stellt sich in ihrem eigenen Bezugssystem immer senkrecht zu dem dort herrschenden LOKALEN Gravitationsfeld ein. Nehmen wir ein sich drehendes Glas. Im rotierenden Bezugssystem wird das lokale Gravititationsfeld aus zwei Feldern gebildet, dem Gravitationsfeld der Erde nach unten und dem Zentrifugalfeld nach außen. Die Summe dieser beiden Felder zeigt vektoriell nach unten/außen. Dies ist auch im rotierenden Bezugssystem dann die Richtung, die man in diesem Bezugssystem als UNTEN definiert. Und genau zu dieser Richtung stellt sich das Wasser senkrecht. Physikalischer Hintergrund ist, dass man seit Einstein weiß, dass Gravitationsfelder und Trägheitsfelder lokal nicht zu unterscheiden sind. Das Zentrifugalfeld ist allerdings nur auf kleinstem Raum homogen, Es nimmt linear nach außen ab, daher ändert sich das lokale Gravitationsfeld im Glas, je weiter man nach außen geht. Das ist der Grund, warum eine drehende Wasseroberfläche gebogen ist (sie hat die Form einer Parabel).

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Kommentar von SlowPhil
16.04.2016, 10:35

Eines Parabloids, meinst Du.

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Kommentar von lks72
16.04.2016, 13:45

ja, ist ja ein Körper, von der Seite betrachtet eine Parabel.

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Zu Frage 2: Fließendes Wasser hat keinen waagerechten Spiegel, sondern ein Gefälle. Dieses ist ungefähr proportional zum Quadrat der Fließgeschwindigkeit, was ja aufgrund des Energieerhaltungssatzes naheliegt. Zur genaueren Abschätzung gibt es empirische Formeln.

In der Wikipedia siehe unter:

  • Strömungen_in_offenen_Gerinnen
  • Fließformel
  • Kanalisation
  • Aquädukt
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Das gilt überall unter dem Einfluss von Gravitation. Siehe Wiki "kommunizierende Röhren"

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Kommentar von Morlord
15.04.2016, 23:20

Hallo dompfeifer,

danke für den Hinweis, jetzt konnte ich mich tiefer in die Materie einlesen.

Beste Grüße

Morlord

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Kommentar von Franz1957
16.04.2016, 17:08

Interessant, daß nicht Morlords ganz natürliche Beobachtung, der waagerechte Flüssigkeitsspiegel, in den Physikbüchern zum begriffsstiftenden Modellbeispiel wurde, sondern die künstliche Anordnung mit den Röhren. Statt von einem "Prinzip des waagerechten Flüssigkeitsspiegels" reden wir vom "Prinzip der kommunizierenden Röhren". Dabei spielen die Röhren selbst in der Erklärung des Phänomens ja gar keine Rolle.

Mir scheint, daß die Röhren hier hauptsächlich als mentales Hilfsmittel dienen, indem sie die Aufmerksamkeit auf einen bestimmten Aspekt fokussieren und dem ans Selbstverständlichnehmen der Dinge gewohnten Bewußtsein das Verwundertsein und Warumfragen erleichtern. Sobald die Frage gestellt ist, muß der Verstand jedoch dazu zu gebracht werden, die Röhren wieder loszulassen, und die Frage so aufzufassen, wie Morlord sie aufgefaßt hat.

Welche "Magie" der Idee der Röhre anhaftet, konnten wir ja vor ein paar Tagen an der Frage sehen, ob man nicht die Saugkraft des Vakuums aus dem Weltall durch eine Art Staubsaugerschlauch hier unten zur Wirkung bringen könnte.

https://www.gutefrage.net/frage/vakuum-aus-dem-all

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In Flüssigkeiten orientieren sich die Moleküle nach den auf sie einwirkenden Kräften. Wenn nur die Schwerkraft auf sie wirkt, bilden sie in einem Gefäß eine praktisch waagrechte Oberfläche. Wirken noch andere Kräfte auf sie, dann orientieren sie sich nach der Summe der einwirkenden Kräfte.

Als ich noch jung und schön war. bin ich oft mit einer Kanne Milch holen gegangen. Es gab da unter Kindern ein beliebtes Spiel.: Man schwingt die Kanne schnell kreisförmig und die Milch bleibt in der Kanne drinnen, auch wenn die Öffnung nach unten schaut.

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Kommentar von Wechselfreund
16.04.2016, 12:19

Hättest du die Kanne gelegentlich mal oben gestoppt wärest du sicher auch heute noch schön (Milchbad ist gut für den Teint ;)

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Die hier wirkende Kraft ist die Gravitation, die Schwerkraft.

Bei Deinem Wein handelt es sich um eine Flüssigkeit. D.h., die Moleküle sind nicht in eine feste räumliche Struktur eingebunden. Daher richten sie sich so aus, dass sie möglichst gleichmäßig auf die Schwerkraft reagieren. Sie nehmen (die Physiker mögen mich korrigieren) das möglichst niedrigste Energieniveau an.

Das Glas hingegen ist fest. Seine Moleküle sind in einem starren Gitter angeordnet, so dass beim Schieflegen des Glases die zuoberst liegende Kante nicht der Schwerkraft folgen kann. Hier sind die Bindungskräfte stärker als der Einfluss der Gravitation.


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Kommentar von ThomasJNewton
16.04.2016, 02:07

Soweit korrekt, und eine leichte Korrektur kommt eher von einem Chemiker:

Nicht alle Stoffe bestehen aus Molekülen. Wein großteils schon, Glas aber definitiv nicht.

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Wein ist gleich schwer, egal ob er am rechen oder linken Glasrand ist. Es gibt die Schwerkraft und der Wein fließt nach unten (zur Erde). Er kann sich innerhalb des Glases bewegen. Der Wein bestrebt, nach unten zu fließen, bis es nicht mehr geht. 

Ich hoffe, das ist dir jetzt bildlich einigermaßen klar.

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Wegen der Gravitation bzw den Erd- anziehungskräften...

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Wegen der Erdanziehungskraft

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Das unglaubliche Phänomen nennt sich Schwerkraft

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