Wie laut es platscht, wenn ein Gegenstand ins Wasser eintaucht, hängt stärker als erwartet von seinem Äußeren ab. Das haben französische Forscher beobachtet, als sie kleine Glaskugeln ins Wasser warfen, die sich lediglich in der Beschaffenheit ihrer Oberfläche unterschieden: War sie wasserabweisend, tauchte das Kügelchen mit einem satten “Plumps” und heftigem Spritzen ins Wasser. War sie dagegen glatt und sauber, gab es lediglich ein leises “Plopp” und praktisch keine Spritzer beim Eintauchen. Bislang hatten Wissenschaftler angenommen, lediglich Form und Eintauchgeschwindigkeit beeinflussten den Aufprall auf das Wasser, erklärt Studienleiter Lydéric Bocquet von der Universität in Lyon. Die Ergebnisse könnten nun beispielsweise helfen, Schiffe besser durchs Wasser gleiten zu lassen.
Einer der kleinen Bälle, die die Forscher aus einer Höhe von 1,25 Metern ins Wasser fallen ließen, besaß eine normale, polierte Glasoberfläche, während dem anderen dank einer Beschichtung eine Art
Lotus-Effekt verpasst worden war, so dass Flüssigkeiten von ihm abperlten. Obwohl sich die beiden Kugeln ansonsten vollkommen glichen, verursachten sie völlig unterschiedliche Effekte beim Aufprall auf das Wasser, beobachteten die Wissenschaftler: Der beschichtete Glasball zog beim Eintauchen eine große Luftblase hinter sich her, die sich schließlich mit einem hörbaren “Platsch” schloss. Die nicht behandelte Kugel wurde hingegen direkt vom Wasser umschlossen und verursachte keine derartige Blase.
Im Fall der unbeschichteten Kugel schiebt sich im Moment des Eintauchens ein dünner Wasserfilm an den Seiten der Kugel empor, umfließt sie und schließt sich über ihr wieder, erklärt Studienleiter Bocquet. Bei der beschichteten Variante ist das jedoch nicht möglich: Die Kugel bietet dem Wasserfilm keinen Halt, und er weicht von der Oberfläche zurück. Dadurch bildet sich über der eintauchenden Kugel die große Blase, die das laute Platschen erzeugt.
Normalerweise entstehen solche Lufttaschen erst, wenn die Eintauchgeschwindigkeit einen bestimmten Wert überschreitet, so die Wissenschaftler. Dieser Wert hängt von dem Winkel ab, den der Wasserfilm beim Hochklettern an den Kugelseiten annimmt, und dieser Winkel wird wiederum von den Eigenschaften der Oberfläche bestimmt. Bei der Kugel mit dem Lotus-Effekt ist der Abstoßungseffekt jedoch so stark, dass immer eine Luftblase entsteht ? egal, wie schnell der Ball ins Wasser eintaucht.
Die Ergebnisse zeigten, dass immer dann, wenn es um das Eintauchen eines festen Gegenstandes in eine Flüssigkeit gehe, die äußere Beschaffenheit der Oberfläche berücksichtigt werden müsse, erklären die Forscher. Das gelte beispielsweise für Beschichtungsverfahren in Tauchbädern, bei denen die Bildung von Luftblasen unerwünscht ist oder bei vielen Fragestellungen der Schifffahrt.
Nature, Onlinedienst Originalarbeit: Cyril Duez (Universität Lyon) et al.: Nature Physics, Online-Vorabveröffentlichung, DOI 10.1038/nphys545 ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
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