Frage:

Warum sammeln sich Teeblätter beim Umrühren in der Mitte an?

Antwort:

Es gibt nichts Schöneres als eine heiße Tasse Tee an einem kalten Wintertag. Einige von uns werden es vielleicht schon bemerkt haben, wenn wir den Tee umrühren, sammeln sich die Teeblätter in der Mitte des Tassenbodens an. Wenn man darüber nachdenkt, ist dies nicht klar, da die Blätter schwerer sind als die Flüssigkeit und damit nach außen gedrückt werden sollten. Was genau geschieht hier?
Mit dem Teelöffel setzen wir den Tee in eine Rotationsbewegung. Sobald wir den Löffel herausnehmen, wird die Rotationsbewegung durch die Reibung an den Wänden gebremst. Die Geschwindigkeit eines Flüssigkeitsteilchens wird also umso geringer, je näher sich das Teilchen an den Tasseninnenwänden befindet.
Ein Flüssigkeitsteilchen, welches in der Tasse rotiert, erfährt eine Zentrifugalkraft nach außen, ähnlich wie ein Mensch in einem Kettenkarussell. Diese Kraft drückt das Teilchen von der Tassenmitte zum Tassenrand, wo es nur nach oben und unten ausweichen kann.

Abb. Gabriel Seiden

Flüssigkeitsteilchen, die sich näher am Tassenboden befinden, rotieren deutlich langsamer als Teilchen nahe der Teeoberfläche und erfahren so auch eine geringere Zentrifugalkraft. Dies führt dazu, dass Teilchen aus höheren Flüssigkeitsschichten stärker gegen die Wand drücken als Teilchen aus tiefer gelegenen Schichten. Deshalb bewegen sich Teilchen, welche die Wand erreicht haben, immer nach unten zum Tassenboden hin. Es entsteht eine Strömung, wie in der Abbildung dargestellt. Die schwereren Teeblätter, welche zu Boden gesunken sind, werden zur Tassenmitte gedrückt und sammeln sich dort an.

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