Wirbelkaskade mit Tintentropfen im Wasser

Ein Glas Wasser und ein Tropfen Tinte - damit erzeugen wir Wirbelringe und machen sie sichtbar.

Wirbelkaskade mit Tintentropfen im Wasser

Der Tropfen fällt ins Wasser und bildet einen Wirbelring

Wirbelkaskade mit Tintentropfen im Wasser

Der Wirbelring existiert nur kurz...

Wirbelkaskade mit Tintentropfen im Wasser

...er bildet neue Tropfen!

Wirbelkaskade mit Tintentropfen im Wasser

Die neuen Tropfen wurden zu neuen Wirbelringen

Wirbelkaskade mit Tintentropfen im Wasser

Eine ganze Kaskade aus Tropfen und Ringen entstand

Wirbelkaskade mit Tintentropfen im Wasser

Blick von oben in das Glas

Dieses Experiment ist sehr einfach und sieht noch dazu gut aus! Wir benötigen lediglich ein Glas Wasser und einen Tropfen Tinte. Das Wasser im Glas ein paar Minuten ruhig stehen lassen, damit das Wasser darin vollständig zur Ruhe kommt und sich nicht mehr bewegt. Nun lassen wir aus geringer Höhe (ca. 4-6 cm) eine Tropfen Tinte in das Wasser fallen. Der Tropfen kann direkt aus einer Tintenpatrone gedrückt werden, gut ausgestattete Experimentatoren verwenden eine Tropfpipette.

Wir beobachten, daß ein Teil des Tropfens sofort zu einer flachen Scheibe zerließt und unter die Wasseroberfläche sinkt. Dabei formt sich der Tintentropfen kurz zu einem Ring. Aus dem Ring entspringen neue Tropfen, die seitlich nach unten wandern und ebenfalls zu (kleineren) Ringen werden. Aus den kleineren Ringen entstehen wieder Tropfen und das Spiel wiederholt sich. Es entsteht eine ganze Kaskade von Tintentropfen und Ringen!

Der Wirbel - ein drehendes Flüssigkeitsgebiet
Die Ringe, die wir beobachten konnten, sind kleine rotierende Tintengebiete. Man nennt sie "Wirbelringe". Die Tinte dreht (wirbelt) sich um Drehachsen. Eine physikalische Eigenschaft der Wirbel ("Vortex") ist, daß sie sich ähnlich wie ein fester Körper durch eine Flüssigkeit oder ein Gas bewegen. Eine ähnliche Erscheinung kann man bei Rauchern sehen, die den Rauch mit dem Mund so ausstoßen können, daß ein geschlossener Rauchring entsteht. Auch diese Rauchringe sind Wirbelringe.

Der Wirbel des Tintentropfens entsteht durch Reibungskräfte in dem Moment, in dem der Tropfen ins Wasser fällt. Die Außenhaut des Tropfen reibt sich am Wasser, in das er eintaucht. Dort, am Rand, wird der Tropfen daher "eingerollt" - der Wirbelring entsteht.  

Der Wirbelring erzeugt neue Tropfen und Wirbel
Kleine Unregelmäßigkeiten im Wirbelring führen dazu, daß der Wirbelring nur kurz existiert, er zerfällt in neue Tropfen. Diese neuen Tropfen durchlaufen den gleichen Prozeß erneut: sie bilden neue (aber kleinere) Wirbel, die nach unten wandern. So entsteht die Wirbelkaskade aus Tropfen und Wirbelringen, die im Wasser eine schön sichtbare Spur hinterläßt.


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