Basiswissen

Man nimmt eine handelsübliche Wasserwaage aus dem Baumarkt. In der Mitte der Wasserwaage sieht man ein Glasröhrchen^[1], gefüllt mit einer Flüssigket^[2] und darinnen erkennbar eine kleine Gasblase. Wenn man nun die Wasserwaage im Kreis schleudet, und zwar so, dass die Längsache der Wasserwage vom Kreismittelpunkt nach außen zeigt, was passiert dann mit der Luftblase: a) bleibt sie wie vorher in der Mitte solange man die Waage waagrecht hält, b) wandert sie mehr nach außen, wird also nach außen geschleudert oder c) wandert sie nach innen?^[3]

Der Versuch im Video

Der Versuch zeigt, dass die Luftblase nach innen wandert.

Die Luftblase geht nach innen

In dem Video kann man erkennen, wie die Luftblase bei einer starken Schleuderbewegung der Waagerwaage nach innen, hin zum Mittelpunkt der Kreisbewegung wandert. Die nach innen hin zur Mitte wirkende Zentripetalkraft wirkt von der Glaswand der Libelle auf die Flüssigkeit sowie auch auf die Gasblase. Das aber die Flüssigkeit aufgrund ihrer größeren Dichte auch eine größere Tragheit hat, widersetzt sie sich stärker der erzwungenen Kreisbewegung "strebt" mit ihrer Trägheitskraft danach, auf einer geraden Linie zu bleiben. Daher findet sich die Flüssigkeit eher außen als die Gasblase. Siehe auch Zentripetalkraft ↗

Der Einfluss der Drehgeschwindigkeit

Beachte auch, wie die Gasblase in der Libelle mit der Geschwindigkeit der Kreisbewegung hin und hergeht. Bei geringer Winkelgeschwindigkeit, am Anfang und am Ende einer halbkreisförmigen Bewegung, wandert die Gasblase nach innen. In Momenten hoher Geschwindigkeit hingegen herrscht auch eine hohe Radialbeschleunigung. Dann wandert die Gasblase nach innen, beziehungsweise sie wird von der trägeren Flüssigkeit an der Einnahme einer Position weiter außen gehindert.

Zur Abschätzung der Geschwindigkeit

Der Radius der Kreisbewegung war in etwa die Länge eines Unterarms plus die Länge der Wasserwaage, vielleicht 0,4 Meter. Die Winkelgeschwindigkeit kann grob aus dem Video abgeschätzt werden. Fünffache Zeitlupe heißt, dass der entsprechende Filmabschnitt mit 0,2facher Geschwindigkeit, also einem Fünftel der ursprünglichen Geschwindigkeit abgespielt wurde.

Fußnoten

[1] Das Glasröhrchen mit Flüssigkeit und Luft heißt in der Fachsprache des Vermessungswesens auch Libelle. Die Libelle eingefasst in einen Stab gibt dann die ganze Wasserwaage ↗

[2] Als Flüssigkeit in der Libelle verwendet man zum Beispiel Diethylether oder Ethanol [reinerAlkohol] ↗

[3] Die Blase wandert nach innen, oder besser gesagt, die Flüssigkeit wird stärker nach außen geschleudert als das weniger dichte Gas. Die Gasblase erfährt eine Art Auftrieb entgegen dem Kraftfeld ↗