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Tropfen

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Explosionsspuren im Gartenteich

H. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 6 (2019) S. 58 – 59

Was ist aber aus der Blase indessen geworden?
Sie ist ja zerplatzt ins Nichts,
wo ist nun noch eine Spur der Majestät,
mit der sie umkleidet war?
Bettina von Arnim (1785–1859)

 

Luftblasen, die auf der Wasseroberfläche schwimmen, platzen irgendwann – und lösen mehrere physikalische Prozesse aus. Dabei ist die treibende Kraft die Oberflächenspannung des Wassers. Weiterlesen

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Tropfen und Pixel

Tropfen und Pixel habe ich dieses „Kunstwerk“ genannt. Es ist insofern künstlich, als es ein Phänomen auf einem technischen Gerät darstellt. Man sieht hier einen Ausschnitt aus einem Smartphone-Display. Ich hatte dieses mit einem feuchten Finger berührt und wurde durch ein Glitzern auf die hinterlassene Struktur aufmerksam. Von Nahem zeigte sich dann das, was auf dem Foto zu sehen ist.  Die vom Finger auf das Display flächenhaft übertragene Feuchtigkeit hatte sich zu winzigen Tröpfchen umgeformt. Offenbar konnte auf diese Weise Grenzflächenenergie des Wassers mit dem Glas des Displays einerseits und der Luft andererseits eingespart und an die Umgebung abgegeben werden. Denn die Natur strebt dazu unter den gegebenen Umständen immer so viel Energie wie möglich zu entwerten.
Die Farben kommen dadurch zustande, dass das Display ein Gitter enthält, an dem das einfallende Licht der Umgebung auf vielfältige Weise gebeugt und dadurch in Spektralfarben zerlegt wird.
Das kleine Phänomen zeigt einmal mehr, dass sich vieles unterhalb der normalen Wahrnehmungsschwelle abspielt, das uns normalerweise entgeht.

Rätselfoto des Monats März 2019

Wie kommt es zu den Abbildungen?


Erklärung des Rätselfotos des Monats Februar 2019

Frage: Ist die Schneeschicht elastisch?

Antwort: Wenn Kinder einen Schneemann bauen, rollen Sie einen Schneeball über den feuchten Schnee. Durch den Druck, der auf den Schnee ausgeübt wird, kommt es zu Sinterungsvorgängen, in denen der Schnee des anfänglichen Schneeballs mit der Schneeschicht zusammenfriert. Da dieser Prozess fortlaufend stattfindet, wird der Schnee zu einer im Durchmesser und durch seitliche Überhänge auch in der Breite wachsenden festen Schneewalze aufgerollt, bis diese groß genug ist.
Dass dieser Vorgang unter bestimmten Bedingungen von selbst auftreten könnte, kann man sich kaum vorstellen. Aber genau das macht uns die Natur im vorliegenden Beispiel vor. Die verhältnismäßig dünne Schneeschicht auf der Windschutzscheibe eines Autos gefriert zunächst zu einer Art Brett. Als es dann am nächsten Morgen wärmer wird und der Schnee im feinen Regen zu schmelzen beginnt, rutscht tauender Schnee von oben her wie ein Keil unter das noch relativ feste Schneebrett, so dass dieses von der Windschutzscheibe weggedrückt wird. Sobald sich der abgehobene obere Teil des Schneebretts über die Senkrechte hinaus  neigt, kommt zusätzlich die Schwerkraft ins Spiel und das Brett krümmt sich von der Scheibe weg. Dass der obere Teil nicht einfach abbricht, zeugt von einer gewissen „Elastizität“, die dadurch hervorgerufen wird, dass an der gestauchten Seite der so entstehenden Schneerolle feinste Verästelungen im porösen Schnee zusammengedrückt werden und dabei wie beim gepressten Schneeball zusammenfrieren. Man kennt das von Eiswürfel aus dem Gefrierfach, die miteinander „verschmelzen“ sobald sie sich berühren. Dieser Vorgang setzt sich solange fort, wie die  Bedingungen dazu erhalten bleiben.

 

Der Klang des tropfenden Wassers

Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 2 (2019), S. 60 – 61

Das typische Pling entsteht nicht direkt beim Aufprall
auf die Wasseroberfläche, sondern erst darunter – wenn
mitgerissene Luft ins Schwingen gerät.

Und müssen Tropfen fallen,
Wenn wir entzückt werden sollen?
Johann Wolfgang von Goethe (1749–1832) Weiterlesen

Alternative zum Bleigießen

Obwohl der Anlass just vorbei ist, möchte ich dennoch auf die Kommentare zu meinem Silvesterbeitrag eingehen, in dem ich eine Alternative zum Bleigießen in Form des Herstellens von Kerzenmuscheln vorgeschlagen habe. Wer aber gern an den schicksalhaften metallischen Klecksen festhalten möchte, der kann das auch mit Lötzinn tun, indem er den mit einem Lötkolben u.ä. verflüssigten Zinn (eigentlich je nach Verwendungszweck eine Legierung aus Blei, Zinn, Zink, Silber, Kupfer) in ein Wasserbecken oder auf eine andere Unterlage abtropfen lässt. Ich habe Silvester ein wenig damit experimentiert und zeige hier einige Ergebnisse. Nicht nur in der äußeren Form sondern auch in der inneren Strukturierung zeigen sich überraschende Muster. Über deren physikalische Ursachen werde ich mir noch Gedanken machen müssen – spätestens bis zum nächsten Jahreswechsel.

Naturschöne Abstraktion

Nicht nur die Fensterscheiben in einem ausgekühlten Haus überziehen sich mit einer Gänsehaut aus Tröpfchen, auch das Glasdach des Wintergartens zeigte sich von seiner künstlerischen Seite.
Manchmal sind die Tropfen an Fensterscheiben regelmäßig, manchmal unregelmäßig geformt. Eine frisch geputzte Scheibe schmückt sich meist mit eher regelmäßig angeordneten Tröpfchen, die bei geeigneten Sichtverhältnissen wie eine natürliche Vervielfältigung des vom Blickpunkt der einzelnen Tropfen Gesehenen wirkt. Bei verschmutzten Scheiben entstehen meist unregelmäßig berandete Tropfen mit der Folge, dass diese kleinen Minilinsen zu entsprechend verformten Abbildungen führen. Weiterlesen

Kalte Fenster – Geburtsstätte für Wassertröpfchen

Als wir in das ausgekühlte Ferienhaus ankommen, können wir uns während des Bemühens die Zimmer warm zu bekommen, zwischenzeitlich schon einmal über ein Kunstwerk freuen (siehe Foto), das in dem Maße auf den Fensterscheiben Gestalt annimmt, wie im Zimmer die Temperatur steigt.
Durch die Tröpfchen hindurch schimmert die Struktur einer aus einzelnen Holundersträuchern bestehenden Hecke, die ihre Blätter verloren haben.
Die Gesamtstruktur dieser Büsche lächelt uns tausendfach kopfstehend in den einzelnen Tropfen entgegen. Denn diese verhalten sich wie kleine Sammellinsen. Sie bilden die Büsche auf unsere Netzhäute ab – kopfstehend. Weiterlesen

Ein kurzer Blick hinter den Horizont

Die Sonne ist bereits untergegangen. Der graue Himmel enthält nur noch einige blasrötliche Reminiszenzen eines relativ unspektakulär zu Ende gegangenen Tages. Dann aber dies: Wie von einem Feuerstreif wird die herbstliche Szenerie durchschnitten. Ein Flugzeug zieht einen hell erleuchteten Kondensstreifen hinter sich her. Es fliegt offenbar so hoch, dass die Wassertröpfchen seines Schweifs noch von den hellen Sonnenstrahlen des abgetauchten Tagesgestirns getroffen werden und das Licht diffus reflektieren. Auf diese Weise wird das Sonnenlicht umgelenkt und belichtet meine bereits auf Grau eingestimmten Netzhäute…

Rätselfoto des Monats November 2018

Warum rotiert die Kugel fast reibungsfrei? Weiterlesen

Harztränen im Sonnenlicht

Das Foto zeigt einen Ausschnitt der Schnittfläche eines gefällten Baums. Aus den Poren dringt Harz heraus und formt sich zu einzelnen Tropfen, die wie Wassertropfen aussehen und auch ein ähnliches optisches Verhalten in der Sonne zeigen. Sie wirken wie eine Sammellinse und fokussieren das Sonnenlicht in einem Brennfleck. Da auf diese Weise das Licht an anderer Stelle fehlt, werfen die Tropfen trotz ihrer Durchsichtigkeit einen Schatten.
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Mondtropfen

Ich zeigte einmal einer Gesellschaft, die wenig oder nichts von Astronomie wußte, den zunehmenden Mond durch ein Fernrohr, das stark vergrößerte. Verschiedene darunter fragten, ob nicht Tropfen auf dem Glase hingen? Die Flecken im Monde haben in den Vierteln wirklich einige Ähnlichkeit mit Regentropfen an einer Fensterscheibe, in denen sich etwa die gegenüberstehenden Häuser dunkel und der Himmel hell darstellt.
Georg Christoph Lichtenberg (1742 -1799)

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Informationsflut in Tropfenform

Wenn nach einem Regenschauer die Fensterscheiben mit kleinen Tröpfchen besetzt sind, hat man den Eindruck, dass der Durchblick getrübt wird. Besonders störend wäre das beim Autofahren, wenn der Scheibenwischer nicht dafür sorgte, dass die Tropfen immer wieder weggewischt werden. Schaut man sich die Tropfen aus der Nähe an, so entdeckt man, dass sie ihrer Transparenz gehorchend mitnichten den Blick auf den Gegenstand, in diesem Fall ein Haus, verhindern, sondern ihn sogar vervielfältigen. Denn jeder Tropfen wirkt wie eine Sammellinse. Sie vernichten also keine Information, sondern erzeugen sie (jedenfalls im mathematischen Sinne). Ginge ein Bild verloren, so wären noch viele weitere Bilder vorhanden.
Aber so einfach ist es nun auch wieder nicht. Zum einen steht das abgebildete Haus auf dem Kopf und ist sphärisch verzerrt. Gut, daran könnte man sich sogar gewöhnen, zumal die sichtbare Welt ohnehin überkopf auf die Netzhaut abgebildet wird. Durch die Tropfen betrachtet würde man die Welt sogar richtig herum auf der Netzhaut haben, obwohl das der Wahrnehmung nicht zugute kommt.
Zum anderen – und das ist das eigentliche Problem – bewirkt zu viel Information das Gegenteil: Desinformation. Man sieht das Haus vor lauter Häusern nicht mehr. Der Durchblick wird getrübt. Aber immerhin haben die Tröpfchenbildchen zu dieser Erkenntnis geführt, sodass auch eine getrübte Durchsicht dennoch zur Einsicht führen kann.

An der Wurzel des Regenbogens

Springbrunnen_FarbenWo der Regenbogen auf die Erde trifft, soll bekanntlich ein Schatz zu finden sein. Ist er auch, aber anders als man denkt.
Als ich an einem sonnigen Tag am Springbrunnen saß, war mir als ob in den herunterfallenden, von der Sonne durchstrahlten Tropfen – kurz bevor sie auf die Wasseroberfläche des Teichs fielen – Farben aufleuchteten. Es war ein Eindruck, keine Gewissheit. Ich machte einige Fotos und konnte mich dann am Bildschirm davon überzeugen, dass der Eindruck nicht getrogen hatte. Ich sah zahlreiche bunte Lichtpfeile. Es waren die Spuren leuchtender Tropfen, die infolge der endlichen Belichtungszeit der Kamera etwas in die Länge gezogen wurden. Zunächst dachte ich, dass es sich um Fragmente des (normalen) Regenbogens handelte, die ich hier aufblitzen sah. Dann wurde mir aber klar, dass die Sonne bereits zu hoch stand, um noch im passenden Winkelbereich zu sein.
Woher kommen also diese Farben? Schaut man sich die Anordnung der Farben genauer an, so zeigt sich, dass sich nach oben hin eher die Blautöne zeigen, nach unten die Gelb- und Rottöne. Bei einem Regenbogen hätte es umgekehrt sein müssen. Bei diesem Gedanken wurde mir klar, dass dies nur für den normalen Regenbogen, den Regenbogen 1. Ordnung, gilt. Unter größerem Winkel ist noch der Regenbogen 2. Ordnung zu erwarten, der meist vergessen wird, weil er aufgrund einer zusätzlichen Reflexion in den Wassertropfen wesentlich lichtschwächer ausfällt und daher oft nicht zu sehen ist. Und außerdem ist bei diesem Bogen wegen der weiteren Reflexion die Farbreihenfolge umgekehrt: Blau außen, Rot innen. Mit anderen Worten, ich sah tatsächlich Fragmente des Regenbogens, allerdings des Bogens 2. Ordnung.
Zwar sind nicht die leuchtenden Tropfen direkt zu sehen, sondern nur ihre Lichtspuren, die sie während der endlichen Belichtungszeit auf dem Camerachip hinterlassen. Das macht die Sache nicht unbedingt unrealistischer. Denn auch unsere Augen sehen bewegte Vorgänge teilweise verschmiert. So nehmen wir Regentropfen meist als Fäden wahr, was wohl zu der Redensart geführt hat: „Es regnet Bindfäden“. Die in die Länge gezogenen leuchtenden Tropfen haben sogar einen Vorteil. Sie entfalten das punktuelle Farbphänomen zu einer größeren Sichtbarkeit. Ohne dies wär es auf dem Foto wohl kaum zu sehen gewesen.
Teilweise kann man sogar das ganze Farbspektrum sehen, das dem durchlaufenen Winkelbereich des Tropfens entspricht (siehe unten rechts).
Die pfeilartige Zuspitzung der Lichtspuren ist übrigens auf den Kameraverschluss zurückzuführen, der beim Schließen den Lichtstreifen gewissermaßen abschnürt.

Die ebenfalls zu sehenden Blasen befinden sich auf der Teichoberfläche. Sie werden durch größere Tropfen hervorgerufen, die beim Sturz ins Wasser einen Hohlraum hervorrufen, in dem durch das über ihm wieder zusammenlaufende Wasser, eine Luftportion eingeschlossen wird, die dann als Halbblase zur Oberfläche steigt. Normalerweise platzt eine Blase mit einer reinen Wasserhaut sofort wieder. Da das Teichwasser aber teilweise durch tensidartig wirkende Stoffe biologischen Ursprungs entspannt wird, ist ihnen eine gewisse Lebenszeit beschieden. Man kann auf der Halbblase zumindest schemenhaft die komplexe Spiegelung der ganzen Umgebung sehen.

Nasses Gras ist mehr als das

tautropfen_fruehling_img_018Über viele Jahre
und unter großen Kosten
reiste ich durch zahlreiche Länder,
sah die hohen Berge,
die Ozeane.
Nur was ich nicht sah,
war der funkelnde Tautropfen
im Gras gleich vor meiner Tür

Rabindranath, Tagore (1861 – 1941)

Winzige Tröpfchen ganz groß

Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaften 7 (2018), S. 62 – 63

Kleinste Flüssigkeitskugeln entstehen von selbst,
wenn man ihnen nur auf die richtige Weise Energie
zur Verfügung stellt.

Der Sturm fängt das aufsprühende Wasser
auf und treibt es in breiten Nebelgardinen an
der Flutlinie entlang
Harry Mulisch (1927 – 2010) Weiterlesen

Oben hydrophob, unten hydrophil

Schlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 49/3 (2018), S. 151

Weil die Oberseite der Blätter bei einigen Pflanzenarten Wasser abweisend und die Unterseite benetzbar ist, kommt es zu unterschiedlichem Verhalten von Wassertropfen. Weiterlesen

Heiligenschein und Taubogen

Schlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 49/3 (2018), S. 149

Wenn Sonnenlicht durch Tautropfen auf Pflanzenblättern reflektiert wird, kann ein Heiligenschein beobachtet werden. Gleichzeitig kann es durch Dispersion des Lichts zu einem Taubogen kommen.

Ein Vormittag im Herbst, die Sonne hat gerade die letzten Nebel verschwinden lassen, die Blätter der Pflanzen sind mit Tautropfen besetzt. In dieser Situation wird der Schatten des eigenen Kopfes auf den nassen Pflanzen von einem hellen Schein umgeben, einem Heiligenschein. Auf dem Foto umgibt er allerdings die Kamera (PhiuZ 39/4 (1999) 173 – 175). Weiterlesen

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. Weiterlesen

Anhängliche Schönheiten

Wer sind die tausendmal tausend,
wer die Myriaden alle,
Welche den Tropfen bewohnen,
und bewohnten?
und wer bin ich?

Aus: Die Frühlingsfeier von Friedrich Gottlieb Kloppstock (1724 – 1803)

Können Tropfen Tropfen haben?

Die Situation ist an sich trivial. Ich habe wegen leichten Nieselregens den in der Reparatur befindlichen Balkon mit einer transparenten Folie abgedeckt. Nach und nach wurde er mit kleinen Tröpfchen bedeckt, die sich je nach gegenseitiger Attraktivität* allmählich zu größeren Tropfen zusammenfinden und  den unebenen Gegegebenheiten der Folie entsprechend zuweilen längliche Gebilde darstellen. Nur eines tun sie nicht: sie bilden keinen Supertropfen, der die ganze Folie gleichmäßig bedeckt. Vielmehr wahren sie den Abstand soweit die Bedingungen es erlauben. Weiterlesen

Surfende Wassertropfen

H. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaften 2 (2018), S. 60 -61

Manche Wassertropfen driften eine Zeitlang auf einer Wasseroberfläche, ohne mit dieser sofort zu verschmelzen. Das könnte an einem Luftpolster liegen, doch womöglich sind die physikalischen Effekte komplizierter als gedacht.

Und müssen Tropfen fallen,
wenn wir entzückt werden sollen?
Johann Wolfgang von Goethe (1749 – 1832) Weiterlesen

Spitze Nadeln gegen den Wind

raureifnadeln_dsc07791_rvManchmal erbarmt sich der Winter der kahlen Reste der Blumen, Sträucher und Bäume und stattet sie mit nadelartigen Ersatzblättern aus Eiskristallen aus. Das sieht nicht nur schön aus, sondern ist auch physikalisch interessant. Damit diese kalte Raureif-Belaubung entstehen kann, müssen die Temperatur einige Grade unter null Grad liegen und die Wasserdampfkonzentration in der Atmosphäre sehr hoch sein (relative Feuchte über 90%). Weiterlesen

Rätselfoto des Monats Januar 2018

tautropfen_dsc07749aa

Warum nimmt das Tauwasser diese Form an? Weiterlesen

Zuviel ist zuviel

So sieht es aus, wenn man doppelt im Regen steht: es regnet und der Verkehr staut sich. Wird der Scheibenwischer auch nur einen Augenblick ausgestellt, so trübt sich der Durchblick; so sehr, dass nicht einmal das Kennzeichen des vorausfahrenden Fahrzeugs zu erkennen ist. Schuld daran ist nicht das für die Informationsübertragung fehlende Licht. Man bekommt eher im Gegenteil zu viel Licht vor allem von Stellen, wo es völlig fehl am Platze wäre. Weiterlesen

Herbstschönheit im Tröpfchengewand

Als vor ein paar Tagen die morgendliche Sonne die vertrocknenden und verfaulenden Pflanzen beschien, fiel mein Blick zufällig auf eine kleine Insel im Licht. Eine Wildblume scheint sich hier gegen das allgemeine Klischee des grauen Herbstes zu stemmen, indem sie sich nicht nur mit frischen Blüten schmückt, sondern auch mit den Tautropfen der vergangenen Nacht herausputzt. Weiterlesen

Stroboskopische Aufhebung des freien Falls im Zentrum für internationale Lichtkunst

Wir sind in den vorangegangenen Rundgängen im Zentrum für internationale Lichtkunst bereits durch mehrere Räume und Korridore der alten Fabrik gegangen und lassen es uns nicht nehmen, auch noch einen Gang durch den „reflektierenden Korridor“ vom Lichtkünstler Olafur Eliasson (*1967) zu unternehmen, obwohl bereits das Rauschen fallender Wassertropfen ankündigt, dass es hier feucht werden könnte. Aber die Befürchtung erweist sich als unberechtigt, sofern man auf dem vorgesehenen Weg bleibt und nicht versucht, dem Untertitel der Installation „Entwurf zum Stoppen des freien Falls“ entsprechend die Tropfen eigenhändig zum Stillstand zu bringen. Weiterlesen

Tropfen bilden (ab)

tropfen_eichenblatt_img_326Die Natur wiederholt ewig
in weitere Ausdehnung
denselben Gedanken;
darum ist der Tropfen
ein Bild des Meeres.

Friedrich Hebbel (1813 – 1863) Weiterlesen

Sonnenlicht durchstrahlt den Morgennebel

wasserziehen_dscf5422_rvVor ein paar Stunden war es in dieser feuchten Niederung noch sehr nebelig. In dem Maße, wie die Sonne die Luft erwärmt, löst sich der Nebel auf. Die Luft wird langsam klar. Allerdings hauchen die  Lichtbündel, die durch die Lücken in den Bäumen aus dem Sonnenschein herausgeschnittenen werden, dem restlichen Nebel neues Leben ein. Denn dort wird das intensive Sonnenlicht an den verbleibenden kleinen Wassertröpfchen gestreut und zwar aufgrund ihrer Größe vor allem in Vorwärtsrichtung. Weiterlesen

Guttation – ein Notfallprogramm der Pflanzen

Guttation_rvIm Frühtau findet man die Blätter von Pflanzen häufig mit winzigen Tröpfchen besetzt: Tautropfen. Sie entstehen dadurch, dass durch die Abkühlung in der Nacht der Taupunkt unterschritten wird: Weil die maximale Feuchtigkeit mit der Temperatur abnimmt, wird sie kleiner als die absolute Feuchtigkeit, sodass der überschüssige Wasserdampf zu kleinen Tröpfchen kondensiert. Weiterlesen

Tröpfchen hängen an Härchen

tropfen_an_haerchen_dscf348Die Stängl sind mit rauen, kurzen Härchen bedeckt“, sagte Jinny,
„und die Wassertropfen sind an ihnen hängen geblieben.

Virginia Woolf (1882 – 1941). Aus: Wellen.

 

Sogar das Märchen heftet seine Glanztautropfen und Perlen an das unsichtbare Nachsommergespinste einer freien Bedeutung an.

Jean Paul (1763 – 1825)

Die Jagd auf den Regenbogen

regenbogen_25062007070Physiker behaupten immer, dass es das Ende des Regenbogens gar nicht gibt. Damit erledigt sich auch der Traum vom Topf mit Gold, das dort zu finden sein soll. Auf dem hier abgebildeten Foto sieht man aber, dass der Regenbogen genau dort endet, wo das voranfahrende Auto die Gischt der Straße aufwirbelt. Weiterlesen

Física de las telarañas

Schlichting, H. Joachim. Investigación y Ciencia Mayo 2017 Nº 488

La seda de estos arácnidos debe algunas de sus asombrosas propiedades a un revestimiento líquido. Este ayuda a preservar la estructura de la telaraña y, al mismo tiempo, contribuye a tensar los hilos.

Las telas de araña pueden provocar reacciones opuestas. En ocasiones, sus pegajosos hilos nos causan repugnancia, como cuando descubrimos grandes nidos de polvo en las esquinas de una habitación o cuando se nos quedan enganchados al tocarlos. En otras, en cambio, la estética de una telaraña circular perfectamente tensada puede resultar cautivadora. Así ocurre cuando las vemos cubiertas de rocío o cuando despliegan un iridiscente juego de colores a la luz del sol.
Hace decenios que los científicos se interesan por este sorprendente material. ¿Qué lo hace tan elástico y, al mismo tiempo, tan estable? Hay dos razones por las que resulta tan difícil quitar las telarañas: son pegajosas y muy extensibles. Como veremos, ambas propiedades se encuentran estrechamente relacionadas.
Collares de perlas microscópicos
Las arañas construyen su tela a partir de una solución (secreción de espidroína, una especie de cristal líquido) que expulsan de su abdomen. En contacto con el aire, la mezcla se solidifica de inmediato y da lugar a una fibra extraordinariamente resistente. Las arañas pueden producir diferentes tipos de hilo en función del uso que vayan a darle. Para la estructura básica de la tela, numerosas especies, como la araña de jardín europea, tejen hilos radiales. Estos son muy rígidos y enseguida se comban si acercamos sus extremos, aunque solo sea en un pequeño porcentaje.
Sobre esta estructura radial, la araña fija a continuación una espiral fabricada con un «hilo de captura». Al contrario que los primeros, este seguirá estando tenso incluso si lo contraemos hasta un 5 por ciento de su longitud original. Esta propiedad resulta óptima para capturar presas, ya que incluso aquellos insectos que choquen contra la telaraña a gran velocidad solo la deformarán, en lugar de romperla. Por otro lado, que no resbalen por la malla ni sean catapultados en sentido opuesto, como en una cama elástica, se debe a otra importante característica de los hilos de captura: se hallan cubiertos de diminutas gotitas adhesivas, las cuales retienen cruelmente a la presa y evitan que escape. Esos puntos adhesivos se distribuyen a lo largo del hilo a intervalos muy regulares, como las perlas de un collar. Sin embargo, no es la araña la que debe encargarse de disponerlos de esa forma: el ribete de gotitas se crea de manera espontánea por pura necesidad física

PDF: Física de las telarañas

Diesen Beitrag gibt es auch in Deutsch.

Multiplizierte Durchsicht – kopfstehend

tropfenstreifen_rvAuf den beschlagenen Fensterscheiben verdichtete sich die Feuchtigkeit hier und da zu Wassertropfen, die beim Hinuntergleiten dunklere, duchsichtigere Spuren hinterließen. Durch einen dieser Guckstreifen sah Sperber, dass sich die Lippen des alten Mannes bewegten.

Anne Weber. Tal der Herrlichkeiten. Frankfurt 2012 Weiterlesen

Wassertropfen auf der Rennbahn

wassertropfen_auf_rennbahn_Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 12 (2016), S. 48 – 49

Es ist die Asymmetrie,
die das Phänomen hervorbringt.

Pierre Curie (1859 – 1906)

Träufelt man Wasser auf eine heiße Platte, schwebt es für lange Zeit auf dem entstehenden Dampf. Besitzt der Untergrund ein Profil, flitzt der Tropfen sogar mitunter davon.

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Rätselfoto des Monats November 2016

130_tropfen_rvFrage: Wie kommt es zu dieser künstlerisch anmutenden Struktur?

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Erklärung des Rätselfotos des Monats Oktober 2016

Frage eines Kindes: Warum hebt er nicht ab?

Antwort: Keine dumme Frage, denn das Kind weiß, dass wenn es seinen Ballon loslässt, dieser sich unwiederbringlich in die Luft erhebt. Aber eine kleine, sehr grobe Überschlagsrechnung zeigt, dass die Befürchtung des Kindes völlig unberechtigt ist.
Man kann leicht abschätzen, ob die Bedenken des Kindes berechtigt sind. Ein Latexballon mit 30 cm Durchmesser hat ein Volumen von etwa 14 Liter. Ein Liter Luft wiegt 1,2 g. Ersetzt man die Luft durch Helium, das 0,18 g pro Liter wiegt, so ist der Ballon pro Liter ungefähr 1 g, also insgesamt 14 g leichter. Da die Latexhülle etwa 4 g wiegt, so ergibt sich eine Tragkraft von 10 g. Wenn man also 1/10 einer Tafel Schokolade (100 g) dranhängt, würde der Ballon in etwa schwerelos sein. Um genügend schnell aufsteigen zu können, darf man nur einige Gramm (vielleicht 3 Gramm) weniger dranhängen. Es bliebe eine Tragkraft von 7 g. Ein Mensch mit einer Masse von 70 kg würde erst aufsteigen, wenn er an einer Traube von 10000 Ballons hinge.
Das ist viel, wie man sich an der Größe der Traube klarmachen kann, die sich ergäbe, wenn man die kugelförmigen Latexballons kugelförmig zusammenbände, was natürlich nur näherungsweise gelänge, hier aber angenommen wird, um eine einfache Abschätzung machen zu können.
Das Volumen der großen Kugel wäre 10000 mal so groß wie das eines einzelnen Ballons, wenn man davon ausginge, dass die Kugeln ohne Zwischenraum aneinander lägen. Aber das ist nicht realisierbar. Man schafft es höchstens, die Kugeln bei kleinstmöglichen Zwischenräumen aneinanderzupacken. Das wäre – wenn ich mich nicht verrechnet habe – bei einer „unendlichen“ Kugelpackung des Raumes mit einem Füllgrad von 74% möglich. So käme man auf einen Kugeldurchmesser von 7,14 m; in Wirklichkeit wäre es also noch mehr.
Bei Folienballons – mit solchen haben wir es auf dem Foto zu tun – ist die Situation noch ungünstiger. Da der Ballon bei etwa gleichem Volumen ca. 10 g wiegt, würde der Rest kaum noch für eine Nutzlast reichen. Daher reicht ein relativ kleine Masse, um die Ballontraube am Abheben zu hindern. Man gibt meist noch etwas Masse hinzu, um auch gegen normale Windböen gewappnet zu sein.

 

 

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