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Es werden einige Teilabschnitte dieses Buches vorgeführt
26-8-2016
14.1.1 Experiment der Expansion von Flüssigkeiten in einem rotierenden Zylinder
Bei diesem Experiment geht es um eine Variante des Newtonschen Eimers. Wie der Leser feststellen wird, handelt es sich hierbei vorrangig um die Sichtbarmachung der materiellen Expansion.
Es werden gleichzeitig gewisse wichtige Details des Verhaltens der Materie bei der Bewegung erkennen können.
Abbildung 14.1.1a Ruhender Zylinder Hierbei ruht alles. Die Wasseroberfläche ist flach.iiiiiiiiiiii
Abbildung 14.1.1b Rotierender Zylinder Bei schneller Rotation bildet die Flüssigkeit einen Ring mit rechteckigem Querschnitt, der nach innen (zur Rotationsachse) wächst, je größer die Drehgeschwindigkeit wird. Diese Gefäße, die aus durchsichtigem Plexiglas sind, könnten eine geeignete Messlatte haben, da möglicherweise – bei hoher Drehzahl – der innere entstehende Luftzylinder merklich kleiner und somit sichtbar wird. Man könnte dabei mit verschiedenen Gefäßdurchmessern, Flüssigkeiten und Wassermengen experimentieren.
Man könnte ein Lineal – wie auf der Zeichnung - befestigen oder sogar auf der Oberfläche des Zylinders konzentrische Kreise anbringen. Ich behaupte nämlich, dass wenn die Drehzahlen hoch sind, dann das Wachsen der Flüssigkeiten nach innen sichtbar wird.
Das Experiment ist im Prinzip folgendermaßen organisiert:
a—Man nehme einen durchsichtigen Plexiglaszylinder, der zum Teil mit einer vorher exakt gemessenen Wassermenge gefüllt wird. (s. Abb. 14.1.1a)
b—Im Zentrum der oberen Seite hat er eine kleine Öffnung zur Füllung mit Wasser, die während der Rotation offen bleibt.
c—Der Zylinder wird durch einen möglichst starken Elektromotor zur Rotation gebracht.
d—Man könnte Zylinder mit verschiedenen Durchmessern, Höhen, Flüssigkeiten und Flüssigkeitsmengen experimentieren, um dadurch das Flüssigkeitsverhalten zu beobachten und untersuchen.
e—Die wachsende Winkelgeschwindigkeit von Zylinder und Flüssigkeit verursacht die entsprechende Expansion der Teile des rotierenden Systems.
f—Dadurch werden die Moleküle der Flüssigkeit zur zylindrischen Außenwand gedrängt, sodass ein Wasser-Torus (Wasser-Ring) entsteht.
Wir machen nun hier kurz einen Gedankensprung, indem wir uns an Newtons Eimer und an gewisse Details seines Verhaltens erinnern. Wir werden dann jenes Experiment mit dem hiesigen vergleichen. (Ich erinnere den Leser daran, dass die detaillierte Analyse und Klärung des Newtonschen Eimers im 8. Kapitel dieses Buches zu finden ist.)
Newtons Eimer
i—-Nehmen wir an, dass der Newtonsche Eimer wie hier zylindrisch ist. Je schneller er rotiert, desto mehr expandieren beschleunigt alle Moleküle des rotierenden Systems. (Das hat allerdings nichts mit der Eimerform zu tun sondern mit den tieferen Ursachen, die dahinter stecken.)
ii—-Am wenigsten werden jedenfalls die Moleküle auf der Eimerachse expandieren, während sich am meisten die zylindrische Molekülmembrane ausdehnen wird, die die Eimerwand berührt. Das hängt damit zusammen, dass sie von allen Eimerwassermolekülen in der gleichen Zeiteinheit einen viel längeren Weg hinter sich bringen müssen. Entsprechend mehr expandiert folglich ihre Zeiteinheit, was für das physikalische Verständnis von kapitaler Bedeutung ist.
iii—-Alle anderen zylindrischen Zwischenmembranen werden folgerichtig entsprechend ihrem Abstand von der Zylinderachse beschleunigt expandieren. Die Folge davon wird sein, dass die inneren Uhren aller Teilchen zwar stets die gleiche Zeit anzeigen werden wie die Teilchen der anderen Moleküle, aber je nach Gesamtgeschwindigkeit grundverschieden sein werden!
iv—-Beim Newtonschen Eimer treibt die Zentrifugalkraft die am meisten expandierenden Molekülmembranen – die sich in der Nähe der Außenwand befinden -, nach oben. Bei schnellerer Rotation flüchten sogar die am meisten expandierenden Wassermoleküle aus dem Eimer, da sie eben diese Möglichkeit haben.
Zurück zum Experiment
g—-Beim hiesigen vorgeschlagenen Experiment ist allerdings diese Flucht nicht so leicht, da das Wasser sich in einem fast geschlossen Gefäß befindet. (Es gibt lediglich die kleine Öffnung auf der Oberseite des Zylinders für die Wasserzufuhr.)
h—-Es ist folgerichtig, dass die (weniger expandierenden) Flüssigkeitsmoleküle, die sich in der Nähe der Rotationsachse befinden, von den restlichen (mehr expandierenden Molekülen) zur der Zylinderachse gedrängt werden. (Alle Moleküle expandieren entsprechend ihrer Entfernung von der Rotationsachse.)
j—-Sollte nun die obige Aussage bestätigt werden, was für mich sicher ist, dann wird man dadurch den endgültigen klaren experimentellen Beweis der materiellen Expansion haben.
k—-Ich behaupte, dass der Zuwachs des Wasserrings nach innen sogar mit bloßem Auge beobachtbar sein wird, wenn die Rotationsgeschwindigkeit genügend groß ist.
Man könnte diesen Effekt forcieren, indem man soviel Flüssigkeit in den Plexiglasbehälter gießt, dass der – durch die Rotation – in der Mitte des Gefäßes gebildete Luftzylinder um die Rotationsachse wenig größer als der Durchmesser der Öffnung sein würde. Bei entsprechend großer Winkelgeschwindigkeit, dürfte dann das Wasser überlaufen, was verständlicherweise nicht geschehen dürfte, wenn das Wasser nicht expandieren sollte.
Wenn das Expandieren des Wasser-Torus nach innen optisch doch nicht feststellbar sein sollte, könnte ich mir vorstellen, dass dies durch Röntgenaufnahmen oder durch Strahler gelingen könnte. (s. nächstes vorgeschlagene Experiment.)
Die folgenden experimentellen Vorschläge werden ausgelassen
14.1.2 Expansion einer Scheibe aus festem Material
14.2 Unschärfeursache – Raum- und Zeitgegenwarten (hier und jetzt)
14.2.1 Das Unschärfeexperiment zweier Kampfflugzeuge
14.2.2 Variante: Das Experiment der zwei Autos
14.2.3 Variante: Mechanische Version des obigen Experiments
