Warum Tee im Flugzeug nicht schmeckt und Wolken nicht vom Himmel fallen: Eine Flugreise in die Welt des Wissens (German Edition)

Finger wegnehmen. Jetzt sollten Sie den Halm anheben können, ohne dass Wasser aus ihm herausläuft, obwohl er unten offen ist. Erst wenn Sie den Finger oben wegziehen, läuft das Wasser zurück ins Glas.
    Heben Sie nun das volle Glas in die Luft und stecken Sie das kurze Ende des gebogenen Strohhalms ins Wasser. Stellen Sie das leere Glas unter das lange Halmende. Saugen Sie jetzt vom langen Halmende her Wasser auf, bis der Halm voll ist, und nehmen Sie dann den Mund weg. Das Wasser wird weiter durch den Halm aus dem vollen Glas laufen, bis das kurze Halmende nicht mehr ins Wasser reicht. Damit haben Sie einen Saugheber konstruiert.
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    Zwei interessante Dinge passieren, wenn Sie das Strohhalm-Experiment durchführen. Einmal ist es die Art, wie das Wasser im Strohhalm verbleibt, solange sich Ihr Finger oben auf dem Halm befindet, obwohl er unten offen ist. Zum anderen ist es die Tatsache, dass das Wasser aus dem ersten Glas nach oben in den gebogenen Halm und in das zweite Glas fließt, ohne dass es eine Pumpe dazu zwingt, sobald der Vorgang einmal begonnen hat.
    Der erste Teil des Experiments zeigt, wie stark der Atmosphärendruck sein kann. Normalerweise nehmen wir den Druck der Luft um uns herum nicht wahr, weil er immer vorhanden ist. Doch er ist zu bemerkenswerten Dingen in der Lage. Wie immer, wenn es um Bewegung geht, müssen wir uns an Newton halten und fragen, welche Kräfte hier wirken. In dem Strohhalm mit dem Finger obendrauf gibt es, wenn wir die Reibung ignorieren, die hier ziemlich gering ist, nur zwei Kräfte von Bedeutung – Luftdruck und Gravitation. Die Gravitation zieht das Wasser nach unten – das ist schön einfach. Da Ihr Finger die Luft abhält, kann der Luftdruck nicht von oben auf den Strohhalm wirken. Aber unten ist der Halm der Luft ausgesetzt, daher kommt hier der Luftdruck voll zum Zuge.
    Wir können ein paar Überschlagsrechnungen durchführen, um zu erkennen, wieso der Luftdruck gewinnt. In einen Strohhalm passen normalerweise rund 3,3 Milliliter Wasser. Praktischerweise wiegen die 3,3 Gramm, was 0,0033 Kilogramm sind. Kraft ist laut dem zweiten Newtonschen Gesetz Masse mal Beschleunigung. Hier haben wir also die Masse des Wassers, auf die als Beschleunigung die Erdanziehung wirkt. Die liegt bei rund 9,81 Meter pro Sekunde in der Sekunde. Das ergibt für das Gewicht des Wassers eine nach unten gerichtete Kraft von 0,0324 Kilogramm mal Meter pro Sekunde in der Sekunde, einfacher bezeichnet als 0,0324 Newton (die nach dem großen Wissenschaftler benannte Einheit der Kraft).
    Nach oben wirkt der Luftdruck. Auf Meereshöhe beträgt er rund 101,325 Newton pro Quadratmeter oder 0,101325 Newton pro Quadratmillimeter. Die Fläche, auf die er hier wirkt, ist der Querschnitt des Strohhalms. Der ist eine Scheibe mit einem Radius von etwa 3 Millimetern, also lässt sich die Fläche mit πr² berechnen (wobei r der Radius der Scheibe ist), was rund 28,27 Quadratmillimeter ergibt. Das bedeutet eine nach oben gerichtete Kraft von 28,27 × 0,101325 = 2,86 Newton, die auf das Wasser wirkt. Der Luftdruck gewinnt um den Faktor 88 – das Wasser bleibt also im Strohhalm, solange es nur um den Kampf zwischen Erdanziehung und Luftdruck geht.
    Wenn Sie das Wasser durch den Strohhalm von einem Glas ins andere laufen lassen, haben Sie einen Saugheber konstruiert. Sobald Sie das tun, ändert sich die Balance der Kräfte. Wie zuvor haben wir die nach unten gerichteteGravitation und den Luftdruck, der am unteren Strohhalmende nach oben drückt. Aber jetzt ist der Strohhalm oben offen. Das bedeutet, dass das Wasser im Halm etwas von dem Druck erfährt, den die Luft auf das Wasser im oberen Glas ausübt.
    Das Wasser im Strohhalm beginnt zu tröpfeln. Wenn dieser Fluss unterbrochen würde, würde in ihm ein geringerer Druck herrschen als auf dem oberen Glas, das den Strohhalm speist. Das Zusammenwirken von Gravitation und Luftdruck zwingt das Wasser über die Krümmung des Halms und den langen Teil hinunter. Deshalb läuft das Wasser weiter, solange so viel Wasser im oberen Glas ist, dass das kurze Strohhalmende davon bedeckt ist.
    Eine herkömmliche Toilette im Haus hat hinten eine s-förmige Krümmung, die wie die Krümmung des Strohhalms fungiert. Wenn Sie die Spülung drücken, rauscht eine größere Wassermenge in die Schüssel, und der Luftdruck auf die Schüssel setzt die Saugheberwirkung in Gang, so dass Wasser und Exkremente über die Krümmung und in das Abwasserrohr gedrückt werden. Dieses