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Kunst in der Physik

Es braucht nicht viel, damit eine glatte Flüssigkeitsoberfläche schöne Muster hervorbringt.

Ein stiller Bergsee zeigt es ganz anschaulich: Lässt man Flüssigkeiten in Ruhe, zeichnen sie sich durch ebene, spiegelnd glatte Oberflächen aus. Doch schon kleinste mechanische Einwirkungen – wie etwa Luft, die darüber streicht – können sie kräuseln oder Wellen entstehen lassen. Dabei kommt es keineswegs nur zu einem ungeordneten Durcheinander. Vielmehr kann man die Oberflächen zur Ausbildung erstaunlich vielfältiger Muster anregen.

Die einfachste Möglichkeit, dies systematisch und reproduzierbar zu tun, besteht darin, eine Flüssigkeit in Schwingung zu versetzen. Besorgen wir uns also eine ebene Platte, richten sie horizontal aus und überziehen sie mit einer Flüssigkeitsschicht. Dann bedarf es nur noch eines Lautsprechers, dessen Amplitude und Frequenz sich regeln lassen, und die Experimente können beginnen. Auf diese Weise sind die Oberflächenstrukturen auf den hier gezeigten Fotos entstanden.

Je nach Dichte, Oberflächenspannung und Viskosität der Flüssigkeit, außerdem abhängig von Frequenz und Amplitude der Anregung, entstehen dabei ganz unterschiedliche Muster. Startet man mit fester Tonhöhe (Frequenz) und kleiner Lautstärke (Amplitude), so bleibt die Flüssigkeitsoberfläche zunächst glatt und eben. Sie wird erst ab einem kritischen Wert der Amplitude instabil und bildet dann eine charakteristische Struktur aus. Diese kann aus einfachen Formen wie etwa Linien, Quadraten, Dreiecken, Sechsecken oder Spiralen bestehen, aber auch aus komplexen Mustern...

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  • Quellen

Faraday, M.: On Forms and States Assumed by Fluids in Contact with Vibrating Elastic Surfaces. In: Philosophical Transactions of the Royal Society 121, S. 319 – 340, 1831

Pirandello, L.: Mattia Pascal / Einer, keiner, hunderttausend. Coron, Zürich o. J., S. 332