Wieso wird die Materie nicht nach außen geschleudert?
Hallo Physiker,
in ein Glas Wasser gebe ich ein Pulver, welches sich nicht gleich auflöst und auf den Boden fällt, also spezifisch schwerer als Wasser ist. Rühre ich das Ganze um, wird das Pulver nicht nach außen geschleudert, sondern Sammelt sich nach Stillstand in der Mitte am Boden ab. Was passiert da? Welche Gesetze wirken da?
Eine Erklärung wäre schön. Vielen Dank
Mit freundlichen Grüßen
Georg Bächle
3 Antworten
Ich habe da eine Hypothese, die du mal bestätigen könntest, wenn du Lust hast.
Die geht von einem Glas Wasser aus, das sich dreht, das du z.B. auf einen Plattenspieler stellst. Die Oberfläche hat Parabelform, in der Mitte am tiefsten, am Rand am höchsten. Es herrscht ein Gleichgewicht der Kräfte, nichts bewegt sich, von der Rotation mal abgesehen, und ein reingeworfenes Pulver würde sich gleichmäßig am Boden verteilen, sofern es eine höhere Dichte als Wasser hat..
Soweit, so klar. Nun hältst du den Plattenspieler an, das Wasser dreht sich aber noch, wegen der Massenträgheit. Außer ganz am Rand, wo es durch das ruhende Glas gebremst wird. Es hat dort einen hohen Wasserstand, ohne dass dem eine Fliehkraft entgegen stünde. Daher sinkt es am Rand ab. Am Boden angekommen fließt es dann zur Mitte, von da nach oben, kann ja sonst nirgensdwo hin. An der Oberfläche fließt es wieder nach außen, der Kreis schließt sich.
Danke! Die Beschreibung ist logisch und nachvollziehbar.
Wenn Du umrührst, entsteht in der Mitte des Glases ein Unterdruck, weil sich das Wasser dort schneller bewegt — das siehst Du auch daran, daß der Wasserspiegel in der Mitte tiefer liegt als am Rand. Dieser Unterdruck saugt die schweren Brösel nach innen.
Bachus55
Frage: Dreht sich demnach das Wasser im Wirbel schneller las die übrige Wassermenge am Außenrand, die den wesendlich weiteren Weg zuücklegt?
Das Wasser dreht sich im Kreis durch das Rühren, also außen doch schneller. Wodurch entsteht die Rotation von innen nach außen. In so einem Fall ist fließt das Wasser dann innen wegen des geringen Querschnitts schneller. o.K.
Nur Ergänzung: Den tieferen Druck in der Mitte kann man sich anschaulich auch dadurch erklären, als sich durch das Drehen der Flüssigkeit infolge der Zentrifugalkraft ein parabelförmiges Profil der Flüssigkeitsoberfläche ausbildet. Am Rand steht das Wasser also höher, und der Schweredruck am Boden ist grösser.
Durch das Umrühren entsteht in der Mitte ein Strudel dessen Kraft im Zentrum am Größten ist und Alles nach innen zieht und dann dort liegen bleibt wenn der Strudel sich auflöst.
Wo bleibt die Zentrifugalkraft?