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Physik im Alltag und Naturphänomene

Tropfende Abbilder

Die schöne Stadt Bern hat zahlreiche Brunnen. Ich bin immer wieder von den Wasserskulpturen und Spiegelungen der Umgebung in den Wasserbecken und -strahlen fasziniert. Diesmal wird mein Blick auf einen winzigen Nebenschauplatz gelenkt. Neben dem normalen mächtigen Wasserstrahl fallen in regelmäßigem Rhythmus Tropfen vom Wasserhahn ab: Ein winziger „fehlgeleiteter“ Wasserstrom sammelt sich in einem durch die Oberflächenspannung gehaltenen „Säckchen“, das immer dann als Tropfen ins Becken fällt, wenn die Gewichtskraft infolge der zuströmenden Wassermasse größer wird als die Adhäsionskraft, mit der es am Rande des Wasserhahns fixiert ist.
Zwar wächst auch die Adhäsionskraft mit der Fläche (proportional zu Radius hoch 2) des größer werdenden Tropfens, aber die Gewichtskraft wächst mit dem Volumen des Tropfen (proportional zu Radius hoch 3), also „schneller“, sodass der Abriss zwangsläufig ist.
Der Ablöseprozess wird von allerlei Lichtreflexen begleitet, die mit den Formänderungen des Tropfens einhergehen. Ich habe versucht, dies fotografisch zu dokumentieren. Erkennbar ist immerhin, dass der Tropfen unmittelbar vor dem Fall in die Länge gezogen wird und die durch ihn gesehenen Tore abgebildet werden (oberes und unteres rechtes Bild). Man sieht sogar zwei Reihen übereinander, obwohl nur eine Reihe vorhanden ist. Das ist darauf zurückzuführen, dass der Tropfen im unteren Bereich kugelförmig ist und wie eine Kugellinse die Gewölbe kopfstehend abbildet. Und da der Tropfen im oberen Bereich eher zylinderförmig ist, sind dieselben Gewölbe außerdem aufrecht stehend zu sehen.
Das ist natürlich auf dem Foto nur schwer zu erkennen. Daher empfehle ich, sich das Phänomen in einer deutlicheren „makroskopischen“ Version in Form eines ähnlich geformten, wassergefüllten Weinglases anzuschauen, das wir in einem früheren Beitrag dargestellt haben.
Im Bild unten links sieht man übrigens die Situation des fallenden Tropfens unmittelbar danach: Der sich in die Länge ziehende Tropfen, bleibt noch eine Weile mit dem zurückbleibenden Rest durch ein dünner werdendes Wasserband mit dem Wasserhahn verbunden, bis dieses bei einem kritischen Durchmesser instabil wird und in mehrere kleinere Tropfen zerfällt, die dem Haupttropfen hinterher eilen.

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Diskussionen

2 Gedanken zu “Tropfende Abbilder

  1. Ich mag deine Darstellungen, die zugleich die Schönheit wie die Gesetze der Natur erkennbar machen,sehr. Immer wieder: Danke dafür!

    Verfasst von gkazakou | 29. Mai 2018, 12:11
    • Und ich bedanke mich dafür, dass du dich durch meine Texte hindurcharbeitest. Denn ich weiß natürlich, dass trotz meiner Bemühungen zur Einfachheit für Menschen, die nicht vom Fach sind, damit einige Herausforderungen verbunden sind.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 30. Mai 2018, 21:31

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