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Strudel (Physik)



Ein Strudel ist ein Wirbel oder eine Stelle, an der sich das Wasser oder eine andere Flüssigkeit in einer kreis- oder spiralförmigen Bewegung nach unten bewegt, wobei sich in der Mitte eine trichterförmige Vertiefung bilden kann. Norddeutsch wird ein Strudel mit starker Gegenströmung auch eine Neer genannt.[1]

Inhaltsverzeichnis

Ursachen


Von besonderem Interesse sind die Strudel, welche sich in den oberen Läufen der Flüsse infolge der Unebenheiten des Grundes in Verbindung mit Wasserfällen und Stromschnellen bilden. Ihre Erosionswirkung kennzeichnet sich durch die Bildung von Strudellöchern oder Riesentöpfen. An Gewässermündungen ins Meer können Strudel durch Interaktion von Süßwasser zu Salzwasser entstehen, da Salzwasser schwerer ist als Süßwasser. Des Weiteren können Strudel durch Zu- und Abflüsse unter der Wasseroberfläche (im Tiefenwasser) entstehen, beispielsweise durch Ansaugrohre für Kühlwasser (Süßwasser) von Kraftwerken.

Gefahren


Strudel können besonders für Badende und Boote, aber kaum für größere Schiffe gefährlich werden. Die kreis- oder spiralförmige Bewegung des Wassers reißt den Schwimmer oder das Boot mit sich mit und zieht es auf den Grund. Es ist sehr schwer, der wirbelnden Bewegung eines Strudels zu widerstehen. Deshalb besteht die Gefahr darin zu ertrinken. Aus diesem Grund raten führende Experten der Bundeswehr, nicht gegen den Sog des Strudels anzukämpfen, sondern mit aller Kraft Richtung Boden zu tauchen und den Strudel gewissermaßen zu untertauchen, da am Grunde die Sogwirkung am schwächsten ist.[2]

Beispiele in der Natur


Strudel entstehen in reißenden Strömungen, wie sie im offenen Meer gar nicht und in engen Meeresstraßen selten vorhanden sind. Beispiele für Strudel in der Natur sind:

Strudel in Abflüssen


Eine lange Kontroverse gibt es über die Frage, ob das Drehverhalten eines Wasserstrudels, zum Beispiel in einer Badewanne, durch die Corioliskraft entscheidend beeinflusst wird.[3] Nachdem der Abfluss geöffnet wird, müsste sich demnach der entstehende Strudel auf der Nordhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn, auf der Südhalbkugel entsprechend im Uhrzeigersinn drehen, ähnlich wie es in der Atmosphäre in Hoch- und Tiefdruckgebieten geschieht. Unter Idealbedingungen wurde dieser Effekt der Corioliskraft im Jahre 1962 von Ascher Shapiro in Wasserbecken von jeweils zwei Metern Durchmesser bewiesen, wobei eine Versuchsreihe in Watertown (Massachusetts) stattfand,[4] eine zweite mit identischem Aufbau kurz darauf durch andere Physiker in Cambridge, England durchgeführt wurde.[5] Der Wasserinhalt der Becken war vorher absolut in Ruhe gebracht worden. Die Drehrichtung des Strudels beim Abfließen war stets entgegen dem Uhrzeigersinn. 1965 wurde dasselbe Experiment in Sydney durchgeführt.[6] Hier drehte der Strudel stets im Uhrzeigersinn. Da die Corioliskraft in Wasserbecken jedoch äußerst gering ist, funktioniert das Phänomen wenn überhaupt nur unter Idealbedingungen zuverlässig. Dass es in der Praxis beobachtbar ist, wird durch andere Untersuchungen widerlegt.[7][8][9]

Siehe auch


Weblinks


Commons: Whirlpools  – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise


  1. Duden: Eintrag "Neer, die", Abruf am 31. Juli 2018
  2. Die Gefahren beim Baden. (Nicht mehr online verfügbar.) Augsburger Allgemeine/DDP, 26. Juli 2010, archiviert vom Original am 23. November 2010; abgerufen am 27. Juli 2010.  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.
  3. The great plughole debate. In: The Guardian, 13. September 2003 (abgerufen am 16. September 2017)
  4. Ascher H. Shapiro: Bath-Tub Vortex. In: Nature. 196, Nr. 4859, 1962, ISSN 0028-0836 , S. 1080–1081. doi:10.1038/1961080b0 .
  5. A. M. Binnie: Some Experiments on the Bath-Tub Vortex. In: Journal of Mechanical Engineering Science. 6, Nr. 3, 2006, ISSN 0022-2542 , S. 256–257. doi:10.1243/JMES_JOUR_1964_006_037_02 .
  6. Lloyd M. Trefethen, R. W. Bilger, P. T. Fink, R. E. Luxton, R. I. Tanner: The Bath-Tub Vortex in the Southern Hemisphere. In: Nature. 207, Nr. 5001, 1965, ISSN 0028-0836 , S. 1084–1085. doi:10.1038/2071084a0 .
  7. Christoph Drösser: Stimmt’s? Seltsamer Strudel. Auf: zeit.de. 3. März 2010, abgerufen am 14. Dezember 2014.
  8. Jearl Walker: Der fliegende Zirkus der Physik. Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 2007, ISBN 978-3-486-58067-9 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  9. Norbert Lossau: Fünf Minuten Physik: Badewannen und Tiefdruckgebiete. In: Die Welt. 6. Juni 2007.



Kategorien: Strömungsmechanik



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