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Physik im Alltag und Naturphänomene

Fallende Tropfen und ihre Schatten

Kürzlich hatte Gerhard dieses Foto gezeigt, das sich lohnt auch noch einmal aus dem physikalischen Blickwinkel betrachtet zu werden. Wir sehen hier Wassertropfen, die aus einer Regenwasserrinne herunterfallen. Der langsame Wasserstrom – vermutlich Reste eines Regenschauers – erreicht die Kante der Rinne und wird hier kurzfristig aufgehalten.
Das Rinnsal fließt nicht kontinuierlich über die Kante, sondern wird noch ein wenig durch die Adhäsion zwischen Rinne und Wasser aufgehalten. Schließlich ist die Masse des Wasserstaus so groß, dass ihre Schwerkraft die Adhäsionskraft überwiegt. Es wird eine kleine Wasserportion abgegeben, die sich sofort abschnürt und zu einer Kugel formt. Da die Kugeloberfläche und damit die Oberflächenenergie für ein gegebenes Volumen minimal sind, kann maximal viel Energie an die Umgebung abgegeben werden. Damit wird dem sogenannten 2. Hauptsatz der Thermodynamik Rechnung getragen, soviel Energie wie unter den gegebenen Umständen möglich an die Umgebung abzugeben.
Inzwischen hat sich wieder der Wasserstau soweit aufgetürmt, dass erneut eine Portion Wasser abgegeben wird und der nächste Tropfen fällt.
Ein im Schwerefeld der Erde frei fallender Tropfen wird beschleunigt und damit immer schneller. Die auf dem Foto zu sehenden just als Tropfen gestartenen Wasserportionen sind noch recht langsam, sodass der Luftwiderstand der mit der Geschwindigkeit zunimmt, noch klein ist und der Form des runden Tropfens nicht viel anhaben kann. Das ändert sich aber sehr schnell und der Tropfen wird durch den Luftwiderstand deformiert. Das ist aber auf dem Foto nicht zu sehen.
Schaut man sich die Tropfen genauer an, so sieht man zwei spiegelnde Reflexionen der Sonne – eine an der zum Beobachter gerichteten Vorderseite und eine auf der Rückseite.
Interessant und auf den ersten Blick irritierend dürften die Schatten der Tropfen sein, die auf die Rückwand geworfen werden. Ist Wasser nicht transparent? Ist es, aber beim Eintritt in den Tropfen werden die Lichtstrahlen gebrochen und in einem engen Bereich dicht hinter dem Tropfen fokussiert. Wäre die Projektionsfläche so dicht am Tropfen würde man hier einen hellen Brennfleck sehen, den man von der Sammellinse kennt. Danach laufen die Strahlen wieder auseinander, sodass hinter dem Tropfen ein lichtverdünnter Raum von der Größe des Tropfen entsteht. Er macht sich als Schatten an der Wand bemerkbar. Der Tropfen blendet also an dieser Stelle das Sonnenlicht aus. Da die kugelförmigen Tropfen iherseits die Umgebung abbilden, kann man in ihnen je nach Blickwinkel, entsprechende Ausschnitte sehen. Da zur unmittelbaren Umgebung auch die Schatten der Tropfen gehören, kann man ihre Abbilder teilweise in den Tropfen selbstals dunkle Stellen erkennen.
Soweit zu dem, was man auf dem Foto sieht. Was man hätte hören können, ist leider im Bild nicht enthalten und wurde bereits früher in einer spannenden Geschichte erzählt.

Diskussionen

9 Gedanken zu “Fallende Tropfen und ihre Schatten

  1. Toll!

    Muss es nicht statt
    Danach laufen die Tropfen wieder auseinander,
    Danach laufen die Strahlen wieder auseinander,
    heissen?

    Ich finde es witzig, dass die Tropfen einen Schatten „fabrizieren“ und dann gleichzeitig als Abbild in sich integrieren,
    Alles hat seine zwei Seiten, Was Du tust, wirft es auch auf Dich zurück,.

    Verfasst von kopfundgestalt | 10. Juli 2021, 00:12
  2. …immer wieder interessant 🙂

    Verfasst von Lopadistory | 10. Juli 2021, 00:30
  3. Mit Faszination las ich hier darüber, wie ein fallender Tropfen, physikalisch gesehen, eine völlig andere semantische Bedeutung erhält als in der Betrachtung eines, sagen wir, in der Meditation Befangenen und Konzentrierten.

    Verfasst von tinderness | 10. Juli 2021, 00:45
  4. „Ich trag dich durch
    Die schweren Zeiten
    So wie ein Schatten
    Werd ich dich begleiten“
    (Refrain aus Udo Lindenbergs Song: „Durch die schwere Zeiten“)
    PS: Na wenn dass nicht mal der „Schatten“ aus intrauterinen Zeiten ist der uns in den extrauterinen Zeiten folgt?

    Verfasst von paulpeterheinz | 10. Juli 2021, 05:12
    • Beim Schatten wird oft der Urheber vergessen – die Lichtquelle. Es gibt Situationen, in denen sich die Form der Lichtquelle in der Form des Schattens eines Gegenstands zeigt.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 10. Juli 2021, 08:39
      • Ich kann es nicht lassen, nehmen sie es mir nicht übel aber ohne esoterischen Anstrich gedacht:
        Kann die „Lichtquelle“ nicht auch in uns liegen und schon intrauterin gelegen haben?
        Vielleicht hob sich ja dort das „Schwarze-Schwarz“ schon vom Dunkel-Grau ab?
        Wir wissen das der Fötus schon früh eine Hinhör-Fähigkeit bei angenehmen und eine Weghör-Fähigkeit bei unangenehmen Tönen entwickelt. Warum nicht auch eine frühe „Schatten-Sehfähigkeit“ ohne externe Lichtquelle, also ein „gespürter Schatten“ vielleicht durch die Pulsierung der Plazenta hervorgerufen?
        Hören oder sehen wir nicht auch später etwas und dann doch nicht, ein nur gespürtes etwas?

        Wie heißt es bei Goethe:
        „Wär nicht das Auge sonnenhaft,
        Die Sonne könnt es nie erblicken;
        Läg nicht in uns (wo denn, seit wann denn) Gottes eigne Kraft,
        Wie könnt uns etwas göttliches entzücken?“

        Verfasst von paulpeterheinz | 10. Juli 2021, 15:56

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