08 Cusps in a Cylinder

Aufgabenstellung

A horizontal cylinder is partially filled with a viscous fluid. When the cylinder is rotated around its axis, unusual fluid behaviour can be observed, such as cusp-like shapes on the walls of the cylinder. Investigate the phenomenon.

Video

Leitfragen

  • Welche viskosen Alltagsflüssigkeiten könntest du für dieses Experiment verwenden?
  • Welche Anforderungen sind an die rotierende Röhre gestellt?
  • Wie beeinflussen verschiedene Rotationsgeschwindigkeiten die Beobachtung?
  • Wie könnte eine qualitative Erklärung des Phänomens aussehen?

Wichtig

Dieses Problem ist enorm komplex. Konzentriere dich bei deiner Arbeit deswegen vor allem auf die experimentellen Aspekte und dort auf eine kleinere Anzahl von Parametern. Versuche diese aber möglichst genau und reproduzierbar zu messen und zu dokumentieren. Für eine erste Messung kannst du z.B. Honig in einem rotierenden, durchsichtigen Rohr beobachten. Bei schneller Rotation des Rohrs wird der Honig das Rohr komplett benetzen (Rimming Flow). Bei langsamer Rotation wird sich der Honig nur unwesentlich auf der Innenseite des Rohrs verteilen. Versuche den Bereich dazwischen möglichst genau auszumessen und (qualitativ!) zu beschreiben.