Eine eigenwillige Kerze -
Experiment zur Zentrifugalkraft (Fliehkraft)

In diesem Versuch zeigt eine Kerzenflamme ein unerwartetes Verhalten.

Was wird gebraucht?

eine Laterne oder ein Windlicht
eine Kerze oder ein Teelicht
Feuer

Was ist zu tun?

Man zünde die Laterne oder die Kerze im Windlicht an, halte sie in den Händen, drehe sich mit ihr langsam um die eigene Achse und beobachte das Verhalten der Kerzenflamme. Alternativ kann man die Laterne oder das Windlicht auch langsam hin- und herschwenken.

Was ist geschehen?

Erster Fall: Die Kerze neigt sich beim Hin- und Herschwenken in Bewegungsrichtung.
Schwenkt man die Lampe, so will die träge Luft im Glas dieser Bewegung nicht folgen: Sie bleibt, wo sie ist, wird an die Wand gedrückt und schließlich vorwärtsgeschoben. Im Flugzeug erfährt man bei starker Beschleunigung denselben Effekt: Man wird in den Sitz gepresst.
Die Luft im Glas ist nun aber kälter als die Gase, die beim Abbrennen der Kerze entstehen. Sie werden von der kalten Luft verdrängt. Dadurch neigt sich die Kerzenflamme der Bewegung entgegen.
Zweiter Fall: Jede Drehbewegung geht mit der Zentrifugalkraft oder Fliehkraft einher. Diese Kraft wirkt von der Mitte weg nach außen wie zum Beispiel bei einem Kettenkarussel: Die Sitze fangen an zu fliegen. In unserem Versuch wird daher die kalte Luft nach außen gerdrängt und die warme Kerzenflamme neigt sich in Richtung Drehachse. Ihren Ursprung hat die Zentrifugalkraft in der Trägheit von Körpern und ist umso stärker, je größer die Masse eines Körpers. (Foto: Ernst Rose, Pixelio)

Zentrifugalkraft im Alltag

Die Zentrifugalkraft erleben wir auch, wenn wir im Auto flott um eine Kurve fahren. Dort werden wir nach außen gedrückt, nur dass uns Sicherheitsgurt und Karosserie daran hindern einfach wegzufliegen. Anders gesagt: Sie bringen die Zentripetalkraft auf, die uns auf der Kreisbahn hält.
Ein anderes beliebtes Beispiel für die Zentrifugalkraft ist die Zentrifuge. Sie wird verwendet, um Stoffe voneinander zu trennen. Mit ihrer Hilfe kann man beispielsweise Rahm, also Milchfett, und Milch trennen, um aus dem Rahm Butter herzustellen.
Zentrifugen bestitzen einen Motor, der ein Gefäß in schnelle Rotation versetzt. Die Geschwindigkeit kann dabei mehrere hunderttausen Umdrehungen pro Minute betragen. Stoffe mit einer großen Masse wie der Rahm wandern aufgrund der Zentrifugalkraft nach außen und verdrängen dabei Stoffe mit einer kleinen Masse wie die Milch. Diese Stoffe bleiben näher an der Drehachse.

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Die fliegende Murmel

Physikalischer Mini-Versuch: Man nimmt einen Eimer, fülle ein wenig Wasser hinein und schwinge ihn an einer Hand schnell herum. Selbst wenn der Eimer Kopf steht läuft - dank der Zentrifugalkraft - kein Wasser heraus. Eine andere Variante dieses Versuches besteht darin einen Schlauch in den Eimer zu hängen, festzukleben, etwas Wasser anzusaugen und dann den Versuch wie eben zu wiederholen. Das Wasser wird durch die Zentrifugalkraft über den Schlauch aus dem Eimer gepumpt. (Quelle: Nach einer Idee von Wissen macht Ah!)

Physikalischer Mini-Versuch zum Trägheitsgesetz: Jeder kennt den Versuch, in dem eine Tischdecke mit einem Ruck unter dem Geschirr weggezogen wird. Wenn man es richtig macht, bleibt das Geschirr stehen. Nach dem selben Prinzip - aber in einer risikofreien Variante - funktioniert das physikalische Experiment mit Glas, Münze und Spielkarte. Man legt die Karte auf das Glas und darauf die Münze. Dann schnickt man die Spielkarte weg. Die Karte fliegt weg, und die Münze fällt in das Glas. Der Grund für das Verhalten der Münze liegt in ihrer Trägheit.

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