Ich gebe Zucker in ein Glas und rühre um. Zucker ist schwerer als Wasser. Die Fliehkraft ist daher höher. Warum sammelt sich der Zucker INNEN?
5 Antworten
es ist nicht so, daß das Wasser wie eine Scheibe rotiert, da es durch das Glas außen abgebremst wird. Außen am Rand rotiert es langsamer. Dadurch entstehen veränderte Fliehkräfte, die den Zucker wieder Richtung Mitte ziehen.
Die Dichte des Zuckers ist größer als die des Wassers. Aufgrund der größeren trägen Masse pro Volumen muss mehr Energie aufgewandt werden zu seiner Beschleunigung als beim Wasser, das Wasser kommt also schon schneller in Bewegung. Außerdem erfährt der Zucker am Gefäßboden den größeren Reibungswiderstand. Deshalb wird er vom Wasser wie der Sand am Flußufer dorthin gespült, wo die Strömungsgeschwindigkeit am kleinsten ist, und das ist nahe an der Drehachse der Flüssigkeit.
Weiterhin ist Deine Annahme falsch, dass bei kreisenden Körpern sich die schwereren (bzw. jene mit der größeren Dichte) weiter außen einordnen. Wenn jedem Körper die gleiche Bewegungsenergie in einer Kreisbahn zugeführt wird, dann kreisen die schwereren Körper wegen der größeren trägen Masse weiter innen mit der kleineren Bahngeschwindigkeit. Die Bewegungsenergie ist gleich Masse mal Geschwindigkeit im Quadrat.
Dein Zitat ist richtig. Ich habe zugegebenermaßen die Sache etwas zu undifferenziert dargestellt. Es ist schon richtig, dass für schwerere Körper mehr Energie aufgewandt werden muss, um sie auf eine bestimmte Umlaufbahn zu bringen. Die Sache mit der Fliehkraft sollte ich aber etwas relativieren.
Wenn wir den Tee im Glas umrühren, in dem sich Zucker abgesetzt hat, dann greift der Teelöffel ganz überwiegend am Tee an. Der nimmt also den weitaus größten Teil der zugeführten Bewegungsenergie auf und wird entsprechend beschleunigt. Der abgesetzte Zucker dagegen wird von der Flüssigkeit nur mehr oder weniger mitgeschleift und wird vom Boden abgebremst. Die Flüssigkeit dagegen erfährt wenig Reibungswiderstand, dreht sich deshalb schneller und erfährt damit auch die größere Fliehkraft und strebt deshalb nach außen.
Bei der Zentrifuge verhalten sich die Dinge etwa umgekehrt. Hier wird der Behälter gedreht, und der gesamte Inhalt wird nach einer gewissen Beschleunigungszeit auf die gleiche Winkelgeschwindigkeit gebracht; denn was hinter der Drehzahl des Behälters zurück bleibt, das reibt sich an der Behälterwand (bzw. am Boden oder in der Flüssigkeit). Dazu müssen die schwereren Partikel auch mehr Energie aufnehmen. Wenn die schwereren Partikel aber die gleiche Winkelgeschwindigkeit wie alle anderen haben, dann erfahren sie durchaus die größere Fliehkraft und streben deshalb nach außen.
Ich bin mir nicht sicher, aber wenn du umrürhst erzeugst du einen Wasserstrudel, der den Zucker nach innen Saugt. Kennt man ja aus Filmen und so ;)
Hier ist es erklärt:
Herausgefunden hat die Antwort Albert Einstein 1926.
Mal sehen, ob dieser Link funktioniert:
nimm ein breites Gefäss, so dass die Fliehkräfte sich auswirken können
Weiterhin ist Deine Annahme falsch, dass bei kreisenden Körpern sich die schwereren (bzw. jene mit der größeren Dichte) weiter außen einordnen.
Zitat:
Zentrifugen nutzen die Massenträgheit im Zentrifugiergutraum zur Stofftrennung. Partikel oder Medien mit höherer Dichte wandern aufgrund der höheren Trägheit nach außen.
aus
https://de.wikipedia.org/wiki/Zentrifuge
Ist das dann falsch?!