Bernoulli-Pfeife und -Schlauch

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Bernoulli Pfeife SchwebeballBläst man durch das Röhrchen, so beginnt der Ball zu schweben, selbst wenn man das Blasrohr neigt. Ein verblüffender Trick, der mit dem sogenannten Bernoulli-Effekt zu erklären ist. Danach wird der Druck umso niedriger, je schneller die Luft strömt. Dort wo aber ein niedriger Druck oder Unterdruck herrscht, entsteht ein Sog, der den Ball immer wieder neu in die Mitte des Luftstroms treibt. Hat eine Flüssigkeit oder ein Gas wenig Platz, so fließt es schneller – und umgekehrt. Dem Bernoulli-Effekt verdanken wir es auch, dass Flugzeuge fliegen können.

Bewegt sich der Ball zum Beispiel ein wenig nach links, dann kann die Luft auf der gegenüberliegenden Seite leichter – und damit schneller – vorbeiströmen und der Druck sinkt. So entsteht ein Sog, der dazu führt, dass sich der Ball zurück in die Mitte bewegt.

Das physikalische Spielzeug Bernoulli-Pfeife ist auch bekannt unter dem Namen Schwebeball.

Der Bernoulli-Schlauch oder -Windbeutel

Ein weiteres Physikspielzeug zum Bernoulli-Effekt ist der sogenannte Bernoulli-Windbeutel. Dabei handelt es sich um nicht anderes als eine Art Mülltüte, die allerdings eine ganz besondere Form hat. Sie ist ca. 2 m lang, aber nur 25 cm breit. Die Frage lautet nun: Wie viele Atemzüge braucht es, um eine solche Tüte aufzublasen?

Die meisten Menschen werden versuchen, den Bernoulli-Schlauch oder -Windbeutel wie einen Luftballon aufzupusten – und das mit mäßigem Erfolg.

Tatsächlich braucht es unter anderem mithilfe des Bernoulli-Effekts nur einen einzigen Atemzug – und das geht so: Man rollt den Bernoulli-Windbeutel aus, knotet ihn hinten zu, hält die vordere Öffnung rechts und links fest und im Abstand von ca. 10 bis 20 cm vor den Mund. Dann bläst man hinein und verschließt die Tüte schnell. Man wird feststellen, dass er dann fast ganz gefüllt ist.

Die Erklärung für dieses Phänomen ist dieselbe wie oben. Danach wird der Druck umso niedriger, je schneller die Luft strömt. Dort wo aber ein niedriger Druck oder Unterdruck herrscht, entsteht ein Sog, der in diesem Fall dafür sorgt, dass neben der Atemluft zusätzlich Luft in die Tüte strömt. Also: Wenn Luft schnell strömt, dann sinkt der Luftdruck an dieser Stelle – hier also an der Tütenöffnung.

Da man die Tüte an der Öffnung jedoch festhält, kann sie sich nicht einfach zusammenziehen. Pustet man also in die Tüte hinein, so entsteht an der Öffnung ein Unterdruck, daher muss Luft von der Seite nachströmen und gelangt so in die Tüte hinein. Es landet also nicht nur die Luft in die Tüte, die man selbst hineinpustet, sondern auch Luft aus der Umgebung, die durch den Unterdruck am Tüteneingang anzogen wird. Ein gewisser Anteil an Teilchen gelangt zudem in die Tüte, weil Luftteilchen aus der Umgebung durch das Pusten einfach mitgerissen werden.

ACHTUNG: Es gibt auch die Vermutung, dass der Bernoulli-Effekt bei diesem Experiment keine Rolle spielt und durch das Pusten lediglich Luftteilchen aus der Umgebung mit in die Tüte gerissen werden. Physikalische Nachweise oder Argumente konnten wir zu dieser These jedoch nicht finden. Daher möchten wir um Mithilfe bitten: Wer einen eindeutigen physikalischen Nachweis darüber führen kann, dass der Bernoulli-Effekt bei diesem Experiment eine oder eben keine Rolle spielt, erhält einen Trinkvogel als Dankeschön für seinen Beitrag zur korrekten Klärung des Phänomens.

Der Bernoulli-Windbeutel im Einsatz (amerikanisches Video)