Falls du den Versuch nicht durchführen konntest, hier ein Video:
Kurzerklärung: Das Wasser, das durch das Rühren nach außen gedrängt wurde, fließt, wenn man mit dem Rühren aufhört, wieder zur Mitte zurück, und nimmt den Tee mit. Dies geschieht nicht auf direktem Wege, sondern aufgrund der Trägheitskräfte ist die Strömung weiterhin kreis- bzw. spiralförmig.
Genauer lässt es sich so erklären: Während des Rührens wirkt hauptsächlich die Zentrifugalkraft, die das Wasser und die Blätter nach außen drückt. Da die Wand der Tasse verhindert, dass sich der Tee beliebig weit nach außen bewegt, entsteht als Gegenreaktion eine nach innen gerichtete Druckkraft. Wenn du mit dem Rühren aufhörst, klingt die Zentrifugalkraft langsam ab, sodass die Druckkraft eine größere Rolle spielt. Hinzukommt, dass es am Boden der Tasse eine Grenzschicht gibt, in der die Strömung stark abgebremst wird. Denn da sich der Boden der Tasse nicht bewegt und Reibungskräfte zwischen den Wasserteilchen und dem Boden wirken, können sie dort nicht mehr so schnell durch die Gegend flitzen. Die Zentrifugalkraft ist in dieser Schicht also viel kleiner, aber die nach innen gerichtete Druckkraft ist gleichgroß, sodass insgesamt eine Kraft nach innen wirkt.
Das Wasser strömt mit den Teeblättern nach innen und steigt dann in der Tassenmitte auf. Aufgrund der Schwerkraft steigen die Teeblätter nicht mit auf, sondern sammeln sich am Boden.
Und was hat das mit Ingenieurwissenschaften zu tun?
Strömungen spielen eine zentrale Rolle in den Ingenieurwissenschaften, insbesondere in Bereichen wie Maschinenbau, Bauingenieurwesen, Verfahrenstechnik und Luft- und Raumfahrttechnik. Hier ein paar Beispiele:
- Um Fahrzeuge, Flugzeuge, Pumpen oder Rohrleitungssysteme zu entwerfen, müssen Ingenieure verstehen, wie Flüssigkeiten und Gase strömen.
- Die Kräfte, die Strömungen ausüben, müssen berechnet oder abgeschätzt werden, um Strukturen zu entwerfen, die Wind- und Wasserkräften standhalten, wie Brücken, Gebäude und Dämme.
- Im Umweltingenieurwesen sind Strömungen z.B. wichtig, um die Ausbreitung von Wasser- und Luftverschmutzungen vorherzusagen oder um Abwasserbehandlungsanlagen zu berechnen.
- Für Kühlsysteme, Heizungen und Klimaanlagen muss die Wärmeübertragung durch Strömungen berechnet werden.
Da Strömungsvorgänge sehr kompliziert sein können, gibt es verschiedene Methoden und Vereinfachungen, um Lösungen für die Probleme der Praxis zu finden. Hierzu gehört zum Beispiel die Betrachtung von Grenzschichten.