campus sachbuch

Die Geschwindigkeit des Honigs

Die nächsten drei Kapitel sollten Sie beim Frühstück lesen, und ein bisschen körperliche Aktivität täte Ihnen auch nicht schlecht. Wir wollen nicht herumexperimentieren, sondern ein paar ganz simple Beobachtungen anstellen - was den Vorteil hat, dass Sie das, was Sie beobachtet haben, am Ende auch essen und trinken können. Alles, was Sie brauchen, ist: ein paar Scheiben Toast, flüssiger Honig, ein
Löffel oder einer jener Honigspender mit Rillen an einem Ende und eine Tasse Kaffee. Was wir hier machen, ist eine stark gesüßte Version Ihrer allerletzten Physikstunde.
Beginnen Sie damit, dass Sie eine Scheibe Toastbrot auf einen Teller legen. Nehmen Sie dann mit dem Löffel oder dem Honigspender ein bisschen Honig und halten Sie ihn direkt über das Brot. Beobachten Sie ihn genau, während Sie langsam den Löffel heben. Der Honig fließt in einem dünnen Strom auf die Toastscheibe, aber kaum halten Sie den Löffel ein bisschen höher, beginnt der Honigstrom sich auf eine Art und Weise zu verhalten, die einerseits vertraut, andererseits aber auch fremd wirkt. Der Honig fließt nicht in alle Richtungen über die Toastscheibe und dann auf den Teller, wie zum Beispiel Wasser fließen würde. Honig ist zu viskos - er fließt nur widerwillig -, also beginnt er sich an jener Stelle aufzuhäufen, an der er den Toast berührt. Sobald sich eine kleine kegelförmige Anhäufung bildet, ist es, als würde der Honigstrom auf eine Straßensperre treffen. Er fällt nicht mehr direkt auf die Toastscheibe, sondern auf die Spitze des Kegels und beginnt dann, den Hang des Kegels hinunterzufließen. Aber das lenkt den Strom ab und schafft mächtige Kräfte, die den Strom zurück in die ursprüngliche Bahn drängen wollen.
Normalerweise ergibt das eines von zwei Resultaten. Wenn Sie zum Aufnehmen des Honigs etwas benutzen, das dem herabfallenden Honigstrom eine zylindrische Form verleiht, dann beginnt der Honig sich auf dem Toast wie ein Seil aufzuwickeln. Wenn Sie jedoch etwas benutzen, das ein Honigband erzeugt (wenn Sie den Honig zum Beispiel aus einem Gefäß mit einer breiten Öffnung gießen), dann ringelt sich das Band bei seiner Landung auf dem Toast nicht zusammen wie ein Seil, sondern klappt einmal nach rechts, dann nach links. Unregelmäßigkeiten entstehen dabei vor allem, wenn Ihre Hand zittert: Dann wandert der Honig, während er sich aufwickelt oder nach rechts und links klappt, auf der Oberfläche des Kegels herum - der Strom reagiert sehr sensibel auf Veränderungen seiner Ausgangsposition.
Die physikalischen Gesetzmäßigkeiten, die hier wirksam sind, werden deutlicher, sobald Sie Ihre Hand auf und ab bewegen. Senken Sie den Löffel, bis er sich knapp oberhalb der Toastscheibe befindet, und Sie werden sehen, dass die zusammenrollende oder die Faltbewegung nach links und rechts aufhört. Es ist eine Frage der Schwerkraft: Berührt der Honig den Kegel, bevor er eine gewisse Geschwindigkeit erreicht hat, dann bewegt er sich langsam genug, sodass er aufgrund seiner Viskosität genug Zeit hat, um wegzufließen, bevor er sich aufhäufen kann. Hebt man jedoch den Löffel nur ganz leicht an, dann beginnt der Honig sofort wieder sich zusammenzurollen. (Wenn Ihnen danach ist, dann könnten Sie berechnen, mit welcher Geschwindigkeit sich der Honig bewegen muss, um diese Schwelle überschreiten zu können.)
Eine Beziehung zwischen der Höhe des Löffels und den Mustern des Aufwickelns bleibt auch dann bestehen, während Sie den
Löffel immer höher halten, allerdings tritt hier eine Veränderung ein: Je höher der Löffel, desto schneller die Bewegung, wenn der Honig auf etwas trifft. Als Wissenschaftler in den späten fünfziger Jahren das erste Mal dieses Phänomen untersuchten, verwendeten sie Getriebeöl statt Honig (es erleichtert die Arbeit, wenn Sie wissen, dass jede Charge immer die gleiche Qualität aufweist). Dabei fanden sie heraus, dass sich der Strom bei einer Höhe von 9 Zentimetern mit 120 Windungen pro Sekunde ablegt. Floss er jedoch von einer größeren Höhe - 18 Zentimeter - herab, betrug die Rate 300 Windungen pro Sekunde. Diese Windungsraten sind ganz schön hoch, und das Auge kann dieser Bewegung unmöglich folgen. Fällt der Honig aber aus sehr geringer Höhe herab - genau oberhalb der Stelle, wo die Windungen vollkommen verschwinden -, kann man normalerweise die Geschwindigkeit dieses Sichaufwickelns mit bloßem Auge wahrnehmen.
Ist der Strom zylindrisch oder röhrenförmig, dann beginnt er sich einzurollen, wenn er sich auf dem Toast anhäuft, denn er ist ja viskos genug, um sich wie ein fester Körper - zum Beispiel wie ein Seil - zu verhalten. Ein Seil rollt sich ein, wenn Sie es auf den Boden hinablassen, weil das der Weg des geringsten Widerstands ist: Es ist schwer vorstellbar, dass sich ein Seil hin- und herdreht, denn dafür
müsste es sich zu abrupt auf sich selbst zurückfalten. Wenn der Honig jedoch wie ein Band fließt und sich beim Auftreffen hin und her faltet, braucht er weniger Energie als zum Aufwickeln.[...]