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"Oscilloni" e motivi sismichi

Eine noch junge Entdeckung bei geschüttelten Flüssigkeitsmodellen aus winzigen Kügelchen sind seit 1996 die Oszillonen; das sind deutlich begrenzte Bereiche, die auf und niederhüpfen, mit anderen lange zusammenhalten und langsam über das ganze Feld wandern.

Bacino idrodinamico

Was ein Windkanal für die Luft ist eine Strömungswanne für das Wasser: Sie machen Verwirbelungen von Objekten sichtbar. Verschiedene Strömungskörper können in der zunächst laminaren, d.h. gleichmässigen Strömung positioniert werden. Unterschiedliche Wirbelstrecken bilden sich hinter den Objekten - je nach Strömungswiderstand.

Bagno di Bolle

Auch grosse Kinder folgen hier gerne Ihrem Spieltrieb. Mit unterschiedlich grossen, in geheimrezeptige Seifenlösung getauchten Stahlreifen lassen sich Seifenblasen von mehreren Metern Länge erzeugen! Oder eine Person lässt sich vollständig in einen Seifenblasen-Schlauch einhüllen!

Bolle d’aria

Mit einer Pumpe kann Luft in ein wassergefülltes Glasrohr gepresst werden. Nicht alle Luftbläschen steigen jedoch senkrecht nach oben. Einige tun dies, andere wählen eher einen Zickzack- oder Spiralweg. Dies hat offenbar etwas mit der Grösse der Bläschen zu tun. Besonders Geschickte schaffen eine besondere Form von Luftblasen: geschlossene Luftringe, die sich erstaunlich stabil ihren Weg nach oben suchen.

Campana d’acqua

Mit einem Handgriff lässt sich die Wassermenge regeln, die von unten gegen die flache Scheibe strömt. Durch diese Scheibe nach aussen gelenkt, formt das Wasser eine Glocke. Die Form dieser Glocke ist jedoch selten gleich, abhängig davon ob man von höherem Druck zu kleinerem Druck oder umgekehrt regelt, ergibt sich eine andere Form. Die Oberflächenspannung des Wassers beim Eintritt ins Becken hat wesentlichen Einfluss auf die Form der Glocke.

Cerchi nuvolosi

Wolkenmacher der besonderen Art! Drückt man auf den Deckel dieses riesigen mit Wassernebel gefüllten Beckens, steigt durch das Loch in der Mitte Nebel auf - bis zu 7 Meter hoch. Aber nicht einfach irgendwie, sondern in Form eines bezaubernden, erstaunlich stabilen Wolkenrings. Dieser entsteht, weil das herauspressende Nebelpaket an der scharfkantigen Lochkante aussen gebremst und damit in Rotation versetzt wird.

Diavoletto di Cartesio

Jeder Körper erfährt einen Auftrieb, wenn er in ein anderes „Medium“ eintaucht – sei es eine Flüssigkeit oder auch ein Gas. Schiffe, Unterseeboote, Heissluft- oder Heliumballons – alle diese „Maschinen“ erfahren auf die gleiche Weise ihren Auftrieb wie das schwimmende Holzbrett, die Luftblase im Wasser oder auch ganz langsam absinkende Nebeltröpfchen.

Disco d’acqua orizzontale

Wenn zwei Wasserstrahlen wie hier aufeinander prallen, wird das Wasser seitlich abgelenkt und bildet meist eine zusammenhängende Wasserhaut in Form einer Scheibe. Die Oberflächenspannung ist dafür die Ursache. Den Druck im unteren Rohr können BesucherInnen ändern und dadurch auch paraboloide Glocken nach oben oder unten schaffen. Lässt man den Wasserstrahl jedoch stottern, gibt es statt einer Scheibe nur Tropfenschauer.

Disco d’acqua verticale

Wenn zwei Wasserstrahlen wie hier aufeinander prallen, wird das Wasser seitlich abgelenkt und bildet meist eine zusammenhängende Wasserhaut in Form einer Scheibe. Die Oberflächenspannung ist dafür die Ursache. Den Druck in den beiden Rohren und damit die stehende Wasserscheibe können BesucherInnen ändern. Lässt man den Wasserstrahl jedoch stottern, gibt es statt einer Scheibe nur Tropfenschauer.

Fiori di ghiaccio

Wasser ist ein besonderer Stoff - und ein ästhetischer obendrein. Das können wir vor allem beim Wachsen von Eisblumen sehen, wenn flüssiges Wasser auf einer kalten Oberfläche zu kristallisieren beginnt. Eisblumen am Fenster kann man immer seltener beobachten, da die Isolation von Fenstern immer besser wird. Hier können sie das Entstehen beobachten und beeinflussen - unter polarisiertem Licht betrachtet ein noch grösseres Spektakel.

Fontana caotica

Die 12 Gefässe am Brunnenrad sind alle gleich gross, besitzen den gleichen Ausfluss und werden oben mit stetigem Wasserzufluss wieder gefüllt. Nach den Gesetzen der Physik ein äusserst langweiliges Exponat, oder? Aber Gesetz bedeutet nicht zwangsläufig Ordnung. Denn durch geringste Änderung in der Durchlaufgeschwindigkeit, werden die Behälter unterschiedlich gefüllt. Damit wird mal die eine, mal die andere Seite des Rades schwerer und die Drehrichtung ändert sich chaotisch - selbst mit Rechenleistung von Supercomputern nicht vorhersagbar!

Fontana stroboscopica

Ohne Übertreibung die grössten Wassertropfen der Welt! Gleich drei Phänomene zeigt der Stroboskop-Brunnen: die Trägheit des Auges, den Stroboskop-Effekt und die Möglichkeit, fliessendes Wasser in Einzelportionen aufzuteilen.

Fronte caldo

Visualisierung der Wolkenbildung an einer Warmfront. Treffen Luftmassen mit unterschiedlichen Temperaturen aufeinander, so werden sie nicht einfach vermischt. Offensichtlich bilden sich verschiedene Schichten. Dies können Sie auch ausserhalb des Technorama beobachten, zum Beispiel, wenn eine warme, nebelige Front auf eine kalte Luftschicht trifft. Sie können verfolgen, wie der wärmere Nebel keilförmig über die Kaltfront steigt.

Icy Bodies

Trockeneis, festes Kohlendioxid bei -78° Celsius, hat die bemerkenswerte Eigenschaft, beim Erwärmen nicht zu schmelzen, sondern gleich gasförmig zu werden – und zwar recht explosiv. Also schiessen rundum Gasstrahlen aus dem Stückchen, sodass es nicht untergeht (obwohl es eine höhere Dichte hat als Wasser), sondern herumtreibt und sich zu drehen beginnt. Das herausgeschleuderte Gas kühlt die Luft ab, ihr Wasserdampf kondensiert zu weissem Nebel – ein ähnliches Schicksal wie dem eines Kometen in Sonnennähe.

Il bacino tettonico

Wenn die Erde bebt, beginnt selbst fest erscheinender Grund und Boden zu fliessen oder gar zu „kochen“ - scheinbar wie eine Flüssigkeit. Bei diesem Experiment laufen die vibrierenden granatroten Sandpartikel aufeinander zu, formen sich zu instabilen Anhäufungen, welche wachsen und wieder zerfallen.

Il disco delle turbolenze

Wenn über dem Wellenreiter vor Hawaii der Wellenkamm zusammenbricht und er eine Salamischeibe davon nach Hause bringen könnte, dann hätte er das Original zum hier gebotenen Nachbau. Zwischen zwei Glasscheiben befindet sich eine Mischung von Seife, Wasser, Farbstoff und Luftbläschen. Indem man die Anordnung um die horizontale Achse rotiert und dann bei verschiedenen Neigungen festhält, bekommt man Wirbel und Chaos pur.

Il globo turbolento

Schon mal einen Globus in Schwung versetzt? Versetzt man die Kugel mit der Strömungsflüssigkeit per Handrad in Drehung, gibt es horizontale Streifen, weil die Flüssigkeit allmählich mitgenommen wird. Interessant wird es vollends beim Stehenbleiben. Jetzt bildet sich plötzlich eine Fülle stürmischer, chaotischer Wirbel – ein getreues Abbild der globalen Wetterküche, vom Satelliten aus gesehen.

Il vortice di nuvole

Die unaufhörlich in den Trichter hineinstürzenden und wirbelnden Nebel erinnern an galaktische Spiralnebel. Der Wasserdampf ist dichter als die umgebende Luft und wird zudem mittels Ventilator nach unten gezogen. Je tiefer der Nebel fällt, um so schneller dreht er sich: der Durchmesser wird kleiner, der Weg pro Umdrehung rasch kürzer.

Im Kleinen steckt das Grosse: Kristalle

Kalliroskop©

Ein Wirbel-Generator oder besser -Spektator par exellence. Der Drehscheibe einen kurzen Schubs gegeben, dann gestoppt oder gar in die Gegenrichtung gedreht - dem Spieltrieb sind keine Grenzen gesetzt, um bezaubernde, scheinbar chaotische und doch irgendwie regelmässe Verwirbelungen entstehen zu lassen.

L’esperimento delle tazze di tè

Farbige Alu-Blättchen in einem zylindrischen Wasser-Behälter (ca. 10 l Inhalt) häufen sich in der Gefäss-Mitte, nachdem der Zylinder kurz und sanft in Rotation versetzt, dann abgebremst und angehalten wurde. Einstein selbst schrieb in einer Abhandlung über die Mäanderbildung von Flüssen: „Ich beginne mit einem kleinen Experiment, das jeder selber wiederholen kann...Versetzt man die Flüssigkeit (in der Teetasse) mit einem Löffel in Drehung, so versammeln sich die Teeblättchen alsbald in der Mitte des Bodens der Tasse...”

La pallina equilibrista

Was lässt Tischtennis-Bälle an der Wasser-Fontäne kleben? Ersichtlich reitet der Ball nicht mitten auf dem Strahl und rotiert dabei, sodass er auf der Aussenseite dem Wasser entgegenkommt. Also wird er dort langsamer vom Wasser umströmt, auf der Strahlseite dagegen schneller. Dort ist nach dem Bernoulli- Gesetz der Sog stärker, also hin zum Strahl! Den Bernoulli-Effekt erkennt man zu Hause, wenn man zwischen zwei parallel gehaltenen Postkarten hindurch bläst – sie klatschen zusammen.

Landfall

Landschaften bilden sich über Jahrmilionen hinweg und sind einem stetigen, aber sehr langsamen Wandel unterlegen. Ob Berge oder Täler - hier können Sie Landschaften in Sekundenschnelle verändern und erzeugen. Der Sand in dieser grossen Glaskugel fliesst durch Löcher im Boden und es entstehen Abbrüche in der Sandoberfläche die dem Bilde unserer Alpen sehr ähneln.

Le onde dell'ombrello

Ein kreisrunder Stoff hängt schlaff um die zentrale Dreh-Achse. In Rotation versetzt (man erinnere sich bspw. an Röcke tragende Frauen beim Volkstanz) bilden sich "Wellen". Ein kleines Loch im Schirm lässt erkennen, dass sich der Schirm selber schneller fortbewegt als die Wellenbewegung. Wellen pflanzen sich also unabhängig von ihrem tragenden Material fort.

LIQUID PERCUSSION - Percussioni con la gocce d'acqua

Fallen Wassertropfen in verschiedene Gefässe, gibt es charakteristische Töne. Hier werden sie durch Schalltrichter verstärkt wie bei antiken Grammofonen, die das Kratzen der Nadel auf der Schallplatte hörbar machten. Die Wassertropfen werden bequem durch Tasten ausgelöst, also die Gelegenheit, seinen Lieblingsrhythmus in Tropfen zu spielen.

Magma pulsante

Nein, es ist kein echtes Magma, aber dieses Modellmagma macht uns trotzdem deutlich, welche Vorgänge tief unter einem Vulkanschlot vor sich gehen. Zwischen zwei mit Glaspulver gefüllten Glasplatten wird Luft von unten eingeblasen. Das Luft-Sand-Gemisch steigt auf, bahnt sich Gänge, bildet Kammern und sinkt andernorts wieder ab. Da kommt tatsächlich das Gefühl auf, einem Vulkanschlot im Querschnitt zuzuschauen!

Manifestazioni delle correnti termiche

Warme Luft oder Flüssigkeit steigt auf, dadurch wird an anderen Orten aber auch ein Absteigen derselben erzwungen. Diese Gebilde werden Konvektionszellen genannt, wie sie beim Wetter aber auch in einer normalen Pfanne kochenden Wassers zu finden sind. Eine zwischen zwei Glasplatten eingeschlossene Flüssigkeit wird von unten erwärmt, was diese blumenkohlartigen Konvektionszellen entstehen lässt.

Mare mosso

Hier kann mit einem dreh- und regelbaren Ventilator in einer mit Wasser gefüllten halbrunden Plexiglasschale nach Belieben Windgott gespielt werden - Aeolus hätte seine Freude daran gehabt! Jetzt sehen Sie, wie die Wellen im Ozean entstehen, vom ersten Kräuseln bis zum Herumschwappen des ganzen Wassers als Riesenwelle.

Meandri

Man nehme ein leicht geneigte Glasplatte und lasse ein wenig Wasser darüber laufen. Man dürfte doch eigentlich annehmen, dass sich das Wasser den schnellstmöglichen Weg nach unten sucht – also entlang der Fallinie. Mitnichten! Genau wie bei „richtigen“ Flüssen, zwingt eine geringe Neigung das Wasser zu schlangenförmigen Bewegungen, so genannten Mäandern. Bereits ein kurzes Antippen einer dieser Flusswindungen mit dem Finger genügt, um seinen Lauf zu verändern!

Mulinello gigante

Meist blicken wir nur von oben ins Auge eines Wasserwirbels – z.B. im Ausfluss der Badewanne. Hier sehen wir ihn endlich mal von der Seite und können die Durchflussmenge per Drehknopf regeln. Dadurch ändert sich Form und Tiefe des Wirbels in dieser halben Tonne Wasser.

Onde interne

Klar, Wellen entstehen auf dem Meer, woran die Luft darüber nicht ganz unbeteiligt ist. Sie gibt es aber auch an der Grenze zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten wie Wasser (blaugefärbt) und Petroleum (durchsichtig). Hierzu muss bloss das Plexiglasaquarium angeschaukelt werden.

Oscillazioni armoniche

Eine Schale mit Wasser, in Vibration versetzt, durchleuchtet und projiziert, lässt erkennen wie sich Flüssigkeiten, wenn sie vibrieren, sprunghaft zu wundersam-dekorativen Gebilden wandeln.

Paesaggi eolici

Der Wind ist neben Wasser und Eis das formende Element der Naturlandschaft. Vergnügliches "Terraforming" von sanft fliessenden und scharf abgegrenzten Sand-Formen erlaubt dieses Exponat über einen dreh- und regelbaren Ventilator im Zeitraffertempo.

Pendolo caotico

Normale Pendel schwingen in höchstem Masse vorhersagbar und unspektakulär wie ein Schweizer Uhrwerk. Nicht so dieses Pendel! Ein längeres leichtes Pendel ist verbunden mit einem kleinen aber schweren Pendel. Ein Drehimpuls am Knauf versetzt das ganze System in Rotation, was sich auf die drei kleineren Pendel völlig unplanmässig auswirkt. Das ganze System wird chaotisch, d.h. nicht vorhersagbar!

Pendolo caotico II

Normale Pendel schwingen in höchstem Masse vorhersagbar und unspektakulär wie ein Schweizer Uhrwerk. Nicht so dieses Pendel! Drei kleinere Pendel sind einem grossen drehbaren Arm angehängt. Ein Drehimpuls am Knauf versetzt das ganze System in Rotation, was sich auf die drei kleineren Pendel völlig unplanmässig auswirkt. Das ganze System wird chaotisch, d.h. nicht vorhersagbar!

Quadri di sabbia

Der rieselnde Sand zwischen Glasscheiben erzählt mehr als eine Sanduhr. Zum Beispiel beginnt er stets beim gleichen Winkel abzurutschen, dem Schüttwinkel, den Verfahrenstechniker für jedes Schüttgut kennen. Bei freiem Fall fliegen die Sandkörner auf Wurfparabeln. Überhaupt verhält sich der Sand fast wie eine Flüssigkeit, bildet Wellen auf der Oberfläche oder lässt grössere Körner oben schwimmen.

Slow Bubbles - bolle lente

Silikonöl ist zäher als Wasser, deshalb lassen sich darin durch kurze Stösse der Luftpumpe schön langsam grosse Blasen bilden, die feierlich aufsteigen. Natürlich haben sie viel Auftrieb, aber auch mehr Reibung im zäheren Silikonöl. Dies ermöglicht die beinahe perfekte Kugelform der Blase. Herausforderung: eine zweite Blase nachzusenden, welche dann die erste schluckt.

Spaccature e fossi

Eine dünne Sandschicht liegt über einer mit Luft gefüllten Membran, in der sich kleine Löcher befinden. Über den Löchern kommt es zu vulkanartigen Sanderuptionen und wenn die Blase wieder in sich zusammensinkt, kommt es auf der ganzen Sandoberfläche zu Verwerfungen und Bruchzonen.

Tanzende Wassertropfen

Nicht nur wir beginnen zu tanzen, wenn uns die Füsse heiss werden. Diese Wassertropfen fallen auf eine ca. 280°C heisse Herdplatte. Dort angekommen beginnen sie über die Platte zu flitzen, getragen von einer Wasserdampfschicht, die aufgrund der hohen Temperatur unter dem Wassertropfen entsteht. Das Phänomen wird nach seinem Entdecker Leidenfrost-Effekt genannt.

Tempesta di sabbia subacquea

Wenn man am flachen Sandstrand ins Meer geht, sieht man eine Unterwasser-Dünenlandschaft, welche die Gezeiten geformt haben. Eine Plexiglaskugel voller Wasser und etwas Sand lässt solche Landschaften selbst erschaffen. Hierzu braucht man bloss mit dem Handrad die Kugel in Drehung zu versetzen. Hat sich der Sand gesetzt, erkennt man schöne rotationssymmetrische Dünen, die man mit einem Sandförmchen nicht besser hätte machen können.

Tensione superficiale

Die Wasseroberfläche kann erstaunliche Kräfte entfalten. Wenn man den Drahtring langsam aus dem Wasser zieht, spürt man, wie die Oberflächenspannung des Wassers versucht, ihn festzuhalten.

Tornado di fuoco

Schaurig schöne Ästhetik wirbelnder Flammen. Auf fünf Metern Länge kann beim Feuer-Tornado das wissenschaftlich immer noch nicht vollständig analysierte Phänomen des alles verwüstenden Tornados auf ungefährliche und unterhaltsame Weise studiert werden.

Tromba d’aria

Ihre zerstörerische Kraft schöpfen Tornados aus ihren extrem hohen Rotationsgeschwindigkeiten von bis zu 500km/h. Nicht ganz so schnell aber auch kein bisschen gefährlich ist dieser Tornado aus Wasserdampf, der durch Ventilatoren in Drehung versetzt wird. Mit blosser Hand reicht man ins Innere des Ministurms oder vermag, ihn mit wischender Handbewegung zeitweise ganz zu zerstören - bis er sich Sekunden später von selbst wieder aufbaut.

Valanghe di sabbia nell'acqua

In einem hauptsächlich mit Wasser gefülltem, drehbaren Glasrohr folgt der ebenfalls darin enthaltene Sand immer der Schwerkraft - er lagert sich am Boden des Gefässes ab. Um den Sand ans andere Ende des Rohres zu bringen, muss dieses logischerweise gedreht werden. Doch wie rutscht der Sand möglichst schnell ans andere Ende: Durch eine sanfte (Rutschungen erzeugende) oder möglichst schnelle (aber Verwirbelungen erzeugende) Drehung des Rohres?

Valanghe sottomarine

Der „Sand“ im runden, mit Wasser gefüllten Gefäss besteht aus winzigen Glaskügelchen. Je nachdem, wie steil man die Scheibe kippt, kommt es zu stark unterschiedlichen Fliessmustern. Die Bewegungsmuster erinnern an schlammige Strömungen und eigentliche Unterwasserlawinen, wie sie in den Tiefen der Ozeane vorkommen.

Vortice a manovella

Das Rührwerk im Innern des Zylinders setzt durch Handkurbelantrieb das Wasser erst in langsame, dann in schnellere Umdrehung. Das Wasser steigt dabei an den Wänden hoch und formiert sich zu einem Strudel mit einem bis zum Boden reichenden Sogtrichter in seinem Inneren.

Vortici di Taylor-Couette

Dieses Experiment besteht aus zwei ineinander gestellten Zylindern. Der Spaltraum von 12 mm Weite ist mit einer Flüssigkeit (Kalliroskop) gefüllt, die Strömungen gut sichtbar macht. Sowohl der innere wie auch der äussere Zylinder können gedreht werden, was sich unterschiedlich auf die Flüssigkeit dazwischen auswirkt. Wenn die Drehzahl des Innenzylinders erhöht wird, erlebt man eine Überraschung: die Flüssigkeit zerlegt sich in horizontale Streifen, die aussehen wie übereinandergelegte Fahrradschläuche. Dreht sich der äussere Zylinder ähnlich schnell, oder befindet sich der innere in Ruhe, so tritt kein solcher Effekt auf. Wie kommt es zu diesem Unterschied?