Auf Flüssigkeiten laufen

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OobleckMan muss nicht Jesus sein, um auf Wasser laufen zu können. Es reicht, wenn man etwas Maisstärke in einen Pool kippt und damit aus einer newtonschen Flüssigkeit mit idealem Fließverhalten ein nichtnewtonsches Fluid macht, das sich ganz unerwartet verhält. Das Ergebnis ist in dem Video unten zu sehen.

In kleineren Mengen ist diese Pampe, die im amerikanischen den schönen Namen Oobleck trägt, ebenfalls ein herrliches Spielzeug. Hält man sie in der Hand und übt Druck aus, wird sie hart. Öffnet man die Hand, so läuft das Oobleck einfach zwischen den Fingern hindurch.

Bei Oobleck handelt es sich um eine nicht-newtonsche Flüssigkeit. Sie haben die ganz besondere Eigenschaft, dass ihre Viskosität veränderlich ist. Unter Viskosität versteht man die Zähigkeit einer Flüssigkeit. Das wiederum hängt davon ab, wie groß die zwischemolekularen Kräften sind. Nicht-newtonschen Fluide können nun bei konstanter Temperatur sowohl eine hohe als auch eine niedrige Viskosität besitzen. Dies hängt allein davon ab, wie schnell sich die Moleküle gegeneinander bewegen. Je größer die Schergeschwindigkeit zum Beispiel bei Oobleck, desto zähflüssiger.

Im Extremfall führt ein hoher und ruckartig auftretender lokaler Druck dazu, dass sich diese Flüssigkeit plötzlich wie ein Feststoff verhält. Der Grund für das Verhalten dieser nicht-newtonsche Flüssigkeiten liegt vereinfacht gesagt darin, dass das Wasser zwischen den Maisstärketeilchen bei Druck verdrängt wird und diese sich ineinander verhaken. Lässt man die Finger jedoch langsam durch Oobleck gleiten, wirkt das Wasser wie ein Schmiermittel und das Gemisch verhält sich wie sich das für eine Flüssigkeit eben gehört. Setzt man Oobleck auf Lautsprecher bzw. in Vibration, zeigt es zudem ein ganz kurioses Verhalten.

Pudding und Ketchup gehören ebenfalls zu den nicht-newtonschen Flüssigkeiten. Daher fließt Ketchup – wenn auch langsam – so doch willig aus der Flasche, wenn man diese ruhig hält. Es rührt sich jedoch kaum vom Fleck, wenn man auf den Flaschenboden schlägt oder diese kräftig schüttelt. Die Viskosität von Blut verändert sich ebenfalls je nach Druck. Allerdings wird Blut mit der Zeit immer dünnflüssiger, wenn es unter Druck steht. Dieser Trick der Natur sorgt dafür, dass es auch durch die kleinsten Äderchen fließen kann. Der Fachbegriff für diese Eigenschaft ist Thixotropie.

Der Begriff newtonsche Flüssigkeit bzw. nicht-newtonsche Flüssigkeit geht Isaac Newton (1643 – 1727) zruück. Er war es, der das Viskositätsgesetz erstmals mathematisch beschrieben hat.