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Flaschen, Blasen und Bruch
Ein beliebter Partytrick besteht darin, eine Glasflasche mit Wasser zu füllen und mit einer offenen Hand auf den Flaschendeckel zu schlagen, wodurch der Flaschenboden aufbricht, sagen David Jesse Daily und Kumpel von der Brigham Young University in Provo, Utah.
Die Flaschen zerbrechen nur, wenn sie stilles Wasser gefüllt haben und nicht, wenn sie mit Brause gefüllt oder leer sind. Die Frage ist: Warum?
Heute enthüllen diese Jungs in einem interessanten Video für den diesjährigen Gallery of Fluid Motion-Wettbewerb, eine jährliche Veranstaltung der Fluid Dynamics Division der American Physical Society ( hochauflösender Download oder Download mit niedriger Auflösung ).
Diese Jungs messen zuerst den Moment, in dem die Flasche zerbricht und sagen, dass dies nicht mit dem Moment zusammenfällt, in dem die Flasche angeschlagen wird.
Stattdessen verwenden sie Hochgeschwindigkeits-Videomaterial, um zu zeigen, dass der Aufprall der Hand die Flasche nach unten beschleunigt und dadurch ein Bereich mit niedrigem Druck am Boden der Flüssigkeit entsteht.
Ist die Beschleunigung groß genug, sinkt der Druck unter den Dampfdruck und die Flüssigkeit verdampft unter Blasenbildung. Dies ist ein bekannter Vorgang, der als Kavitation bekannt ist.
Sobald sich der Druck wieder normalisiert, kollabieren die Blasen. Interessanterweise tritt dieser Kollaps jedoch mit etwa der zehnfachen Geschwindigkeit der Blasenbildung auf. Es erzeugt auch augenblickliche Kräfte, die viel konzentrierter sind als diejenigen, die die Beschleunigung erzeugt haben.
Es sind diese Kräfte, die die Flasche zerbrechen.
Daily und Co zeigen weiterhin, dass dieser Vorgang nicht funktioniert, wenn die Flasche mit kohlensäurehaltigem Wasser gefüllt ist. Der Grund ist einfach. Durch den Aufprall der Hand bilden sich nach wie vor Bläschen, die jedoch nicht kollabieren, sondern sich mit Kohlendioxid füllen und davonschwimmen.
Ebenso funktioniert der Effekt bei einer leeren Flasche nicht, da sich die Blasen überhaupt nicht bilden können.
Jetzt wissen Sie es also.
Und die Moral dieser Geschichte? Vermeiden Sie Studentenpartys in Utah.
Ref: arxiv.org/abs/1210.3764 : Katastrophale Rissbildung mit freundlicher Genehmigung von ruhender Kavitation