Sommerrätsel: Das perpetuum mobile des Hans Weidenbusch

Von Ulrich Berger / 26. August 2010 / 198 Kommentare / Seite 2 von 2 / Auf einer Seite lesen

Ich glaube das Weidenbusch’sche Prinzip für das perpetuum mobile inzwischen soweit verstanden zu haben, dass ich im Kopf eine verfeinerte Variante angefertigt habe. Die folgende Zeichnung ist natürlich nicht maßstabsgetreu, soll aber das Grundprinzip veranschaulichen. Und so funktioniert’s:

Der linke Schwimmer (grün) steht in einem geneigten Kapillarröhrchen, in dem der Wasserspiegel erhöht ist. Der rechte Schwimmer (rot) steht in einem Wasserbecken, das mit der Kapillare verbunden ist. Die punktierten Linien sind Führungsschienen, in denen die Schwimmer reibungsfrei gleiten können. Die Schwimmer bestehen aus einem Material mit der halben Dichte von Wasser. Sie sind aus jeweils fünf identischen Würfeln aufgebaut.

1.: Ein elfter Würfel (gelb) wird anfangs von außen auf den rechten Schwimmer fallen gelassen und treibt im Fallen eine Turbine an, die die kinetische Energie des Würfels in z.B. Strom umwandelt.
2.: Durch das nunmehr erhöhte Gewicht sinkt der rechte Schwimmer um etwa eine halbe Würfelhöhe ab, woraufhin Würfel A über das Ende der Führungsschiene geschoben wird und durch den unter Wasser herrschenden Auftrieb senkrecht nach oben steigt.
3.: Sobald Würfel A am grünen Schwimmer unten angekommen ist, schiebt er diesen ein Stück nach oben, woraufhin Würfel B über die Führungsschiene kippt.
4.: Würfel B fällt der Schwerkraft folgend nach unten, Richtung Turbine. Wir sind also wieder bei Bild 1. angelangt. So dreht sich das Würfelwerk ewig weiter und treibt noch dazu bei jedem Umlauf eine Turbine an, die Strom und damit Energie aus dem Nichts erzeugt.

Jetzt wissen wir natürlich alle, dass das Ding nicht funktionieren kann. Aber wieso eigentlich nicht? Als Antwort hätte ich gerne eine Erklärung, was hier genau passieren würde, wenn man diese Maschine tatsächlich baut und wie beschrieben in Betrieb nimmt. Ein lapidarer Verweis auf den Satz von der Energieerhaltung oder die Hauptsätze der Thermodynamik genügt mir nicht – das ist eine Begründung für das Scheitern der Maschine, aber keine Erklärung!

Ich persönlich finde das Prinzip der Weidenbusch-Maschine durchaus interessant. Zumindest habe ich beschämend lange gebraucht, um von selbst auf die Erklärung zu kommen. Und all jenen, die die Beschäftigung mit der dreihundertneunundvierzigsten Variante eines perpetuum mobiles für reine Zeitverschwendung halten, möchte ich entgegnen: Sie schult das kritische Denken und die physikalische Intuition! Wie Martin Gardner es einmal ausdrückte:

Even when a pseudoscientific theory is completely worthless, there is a certain educational value in refuting it.

Also los geht’s mit unserem heurigen Sommerrätsel! Refuten Sie! Ich möchte Ihre ernstgemeinten (und bitte nicht gereimten) Erklärungen lesen. Profi-Physiker sind ausgeschlossen und werden um freundliche Zurückhaltung ersucht. Troll-Kommentare werden ohne Vorwarnung gelöscht. Die Auflösung kommt dann nächste Woche.

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Kommentare (198)

#1 perk
27. August 2010

ich sag mal
wenn a andockt wird nicht b herausgehoben sondern der kapilarwasserstand sinkt ein stück da die kräfte zwischen wand und wasser die gleichen sind aber nun einen würfel mehr halten müssen.. also kann der wasserspiegel unter konstanter gravitation nicht gleichhoch bleiben
#2 michael
27. August 2010

Ich rat mal, dass A gar nicht andockt, weil er das Wasser zwischen ihm und den anderen Würfeln in der Kapillare nicht verdrängen kann. Dann werden aber die anderen 5 Würfel nicht weit genug nach oben geschoben.
#3 Dietmar Hilsebein
27. August 2010

Gesetzt, der gelbe Würfel führt zum Absinken des Schwimmers, so ist nicht einzusehen, warum er auf der anderen Seite eine gegenteilige Wirkung erzielt. Entweder die Würfel würden schwimmen oder sinken, sie können nicht beide Eigenschaften gleichzeitig besitzen.
#4 SingSing
27. August 2010

Zuerst eine Frage: “Führungsschienen, in denen die Schwimmer reibungsfrei gleiten können”. Reibungsfreies Gleiten, das gibt es doch gar nicht, oder?

Reibung wäre jedenfalls das eine Stichwort, das mir einfiele. Bei ihrer Bewegung durch das Wasser reiben sich die Würfel an den umgebenden Wassermolekülen und verlieren so an kinetischer Energie, das Wasser erwärmt sich.

Zweitens gibt jeder Würfel beim Aufschlag auf einen “Flügel” der Turbine etwas von seiner kinetischen Energie ab und hat dadurch weniger Aufprallenergie beim Sturz auf den “Stapel” im Wasser, dessen unterster Würfel in jedem aufeinanderfolgenden Durchlauf mit etwas weniger Kraft nach unten gedrückt wird und dementsprechend jedes Mal mit etwas weniger Kraft nach oben “zurückschnellt”.

Alles falsch? Na, macht nichts. Wir werden die Lösung schon noch erfahren 🙂
#5 Torsten
27. August 2010

So, ich versuch es auch mal 🙂

Klar könnte man in einem realen Aufbau die Reibung vernachlässigen, aber für die Grundüberlegung spielt sie keine Rolle, da ja die Energie an der Turbine abgezapft wird und wir ja diese als “Übeltäter” betrachten wollen.

Wenn man sich das ganze noch schematischer Vorstellt, dann bleibt am Ende ein “einfaches” schwingendes System übrig. Ob man jetzt mit Kräften arbeitet oder direkt mit der Energie rechnet, ist prinzipiell egal. Man erkennt recht schnell, dass die Beschleunigung abnimmt, da immer wieder Energie an die Turbine abgegeben wird. dadurch wird kommt der Würfel A nicht mehr so weit nach unten und nach ein paar mal hin und her, wenn überhaupt, kommt das schwingende System zum erliegen.

Ich finde die Idee eigentlich wirklich gut, weil man sich bei dieser Überlegung viele Gedanke über so “schwamige” Themen wie z. Bsp. Trägheit machen muss.

Wie bei allen wissenschaftlichen Dingen möchte ich auch hier betonen, dass meine Meinung, keinen Anspruch auf gültigkeit hat 🙂

Falls ich falsch liege, dann lasse ich mich gerne eines besseren belehren 😉

wünsche allen noch eine gute Nacht
#6 Basilius
27. August 2010

Ahhrrg! Ich hab’ technische Probleme und Perk war schneller! Du Schuft!
Ich war doch noch am Nachhirnen.
Egal. Ich tippe jetzt einfach mal so weiter.

Also gar keine Reibung vorhanden? Schade, das hätte die Sache vereinfacht 🙂

Nach meinem Bauchgefühl sehe ich den PudelKern auch wie @Perk in der ominösen unaufhörlichen Wunderhebung auf der Linken Seite im Würfelpaternoster. Da befindet sich eine Masse von Würfelstange in einem Gleichgewicht mit dem Auftrieb des Wassers in der Kapillare. Von unten kommt ein weiterer Würfel, der aufgrund der Auftriebskraft nach oben strebt. Die Dichte der Würfel sei ja die halbe von Wasser. Also würde ich erwarten, daß die Auftriebskraft ein Gleichgewicht mit der Gewichtskraft erreichen würde, wenn a/2 aus dem Wasser ragt. Die linke Würfelstange wird also um einen halben Würfel angehoben. Das bedeutet aber auch zwangsläufig, daß der Wasserspiegel im Ganzen sinken muss, da ja das halbe Würfelvolumen nun nicht mehr unter Wasser ist. Und mit dem Wasserspiegel geht leider auch die Würfelkette etwas nach unten.
Hmm? Eigentlich steigt ja der Wasserspiegel schon zu Anfang, wenn zum ersten Mal der Würfel eingebracht wird und die rechte Würfelkette nach unten schiebt. Hier drückt der zusätzliche Würfel mit seiner Gewichtskraft wegen der halben Dichte von Wasser also um einen halben Würfel nach unten. Der Wasserspiegel steigt also schon mal um das Volumen eines halben Würfels. Damit dürfte auch der Wasserspiegel in der Kapillare steigen. Kippt jetzt auf der linken Seite schon der erste drängelde Würfel herunter? Der wäre für die Maschine ja wohl zu früh Also muss die Führungsschiene auf diesen höheren Wasserstand vorbereitet sein. Aber wenn der Würfel seinen Weg nach oben fertig genommen hat, habe ich dann jetzt ein Problem? Ich habe schon vorher gezeigt, daß durch das Aufsteigen des Würfels um einen weiteren halben Würfel gleichzeitig der Wasserspiegel um das Volumen eines halben Würfels wieder sinkt. Das hängt jetzt also vom Gesamten Volumen ab, wieviel Höhenänderung das ausmacht. Können wir also durch entsprechende Maßnahmen minimieren. Jetzt fällt der Würfel herunter und treibt den Generator. Wieder wird der Wasserstand sinken, da die linke Würfelkette befreit vom Würfel um einen weiteren halben Würfel nach oben wandert. Auf der anderen Seite wird also wieder das Spiel losgehen wollen. Aber moment mal!. Eigentlich kommt die Maschine doch spätestens jetzt zum Halt, oder? Ich schiebe ja immer nur um einen halben Würfel weiter! Wenn die Öffnung zum Säulenwechsel so ausgelegt ist, daß der nächste Würfel anfangs schon zur Hälfte hereinragt, dann kann er zu Wandern anfangen, wenn ich oben den ersten nachschiebe. Aber spätestens im nächsten Zyklus schiebe ich wieder nur um einen halben Würfel weiter. Da wandert doch noch nichts? Ich müsste jetzt einen zweiten Würfel nachlegen, damit der “Zyklus” wieder beginnen kann. Es wäre einen ganzen Würfel weitergeschoben, wenn ich einen Würfel mit der Dichte von Wasser benutzen würde. Aber dann bliebe die Maschine ja schon im ersten Durchlauf auf der linken Seite stehen, weil hier gar nix nach oben aufgetrieben würde. Ich brauche also schon etwas mit geringerer Dichte. Aber es führt für mich kein Weg daran vorbei. Der Gewinn an potientieller Energie zur Nutzung verlangt links einen Höhengewinn von einer Würfelhöhe. Diese muss ich aber mit zwei Würfeln auf der rechten Seite bezahlen, da die Würfel jeweils nur um eine halbe Würfelhöhe weiterwandern.
Curare humanum est?

Nee, heute schon wieder so spät geworden. Ich hoffe, daß mein Geschreibsel noch halbwegs verständlich ist. Ich wollte schon kurz nach dem ersten Post von Perk fertig sein, hatte dann aber technische Probleme, was im Nachhinein auch mein Glück war. Musste dann nämlich leider noch mal den Ansatz völlig wechseln wegen totalem Holzweg. Aber so lasse ich es jetzt stehen. Morgen sieht es vielleicht schon wieder ganz anders aus, wer weiß?

P.S. Herr Weidenbusch tut mir aufrichtig leid.
#7 perk
27. August 2010

nanu jetzt wo ich das lese kommt mir das pm wieder total vertraut vor als hätte ich diese 2 vs 1 würfelargumentation schonmal gelesen, kann aber auf anhieb im netz nichts derartiges finden
#8 Hansi
27. August 2010

Die höhe der Wassersäule im Kapilargefäß ist ja vom Durchmesser der Röhre und der Oberflächenspannung des Wassers abhängig. Nicht von der Masse oder Volumen des Schwimmers, was aber nach dem Motto “Je grösser der Schwimmer, desto höher der Kapilareffekt” suggeriert wird. Und hier wird auch übersehen, dass der von unten nachgeschobene Würfel ja nicht nur das “Schwimmersystem” um eine halbe Würfellänge angehebt – Nein, der zusätzliche von unten nachgeschobene Würfel verdrängt ja auch wieder Wasser im Gesamtsystem.

Imho wird hier der Kapilareffekt als “Ablenkung” eingesetzt, er ist eigentlich für dieses Experient vollkommen unnötig, das Prinzip mit den Schwimmer würde auch ohne ihn aussehen, als würde es funktionieren. Nur dann hätte man ein pendelndes System mit Schwimmern, von den jeder sehen würde, dass es evtl. eine weile läuft, aber niemals endlos und erst rechnt nicht, wenn man den Pendelvorgang Energie entzieht.

Jeder von uns kennt doch den Kapilareffekt aus Kindheitstagen, wenn man versucht mit einen dünnen strohhalm aus einer vollen Flasche zu trinken: Am Anfang ist es schwierig, den Strohhalm überhaupt tief genug in die Flasche zu bringen, er “schiesst” geradezu wieder heraus. Eben weil der die Höhe der Wassersäule in der Röhre am meisten vom Durchmesser des Strohhalmes abhängig ist und nicht von der Wassermenge, die sind darin befindet – und bei einer sehr tief eingesetzen Röhre (für einen vermeindlich höheren Kapilareffekt) – funktioniert es plötzlich genau in die andere RIchtung. Das Wasser im Strohhalm sink ab auf “Durchschnitssniveau” und der Strohhalm schiesst aus der Flasche heraus.

Das erstaunt den Laien bei den Youtube-Experiment ja so sehr, er denkt an die “Magische Kraft” aus kindheitstagen beim trinken mit einen dünnen Strohhalm – aber der effekt verschwindet vollständig, wenn das Kapilargefäss starr bleibt und nicht immer wieder neu eingetaucht wird.

Aber noch ein praxisnaher Grund, warum dieses Ding nicht unendlich laufen kann. Die Wasseroberfläche muss sich bewegen können (minimal sinkt sie leicht im gesamten Becken), Wasser lässt sich bekanntlich nur minimal komprimieren: Wenn man diese Wundermaschine aber nicht Luftdicht abriegelt, wird früher oder später das Wasser verdunsten und spätestens dann ist der Spass zuende. Baut man das Ding aber Luftdicht, funtioniert das Pendeln auch wieder nicht – auch weil Teil des Kapilareffektes ja auch der herschende Luftdruck ist. Die Luftsäule über der Gesamtoberfläche “drückt” ja quasi das Wasser in das Kapilargefäss herein.
#9 kenner
27. August 2010

@ alle

ccc @ Ulrich Berger

Na, jetzt wirds ja echt Spannend. Herr Berger sagt uns in einer Woche wo das Haar in der Suppe ist, obwohl sämtliche damit vertrauten Physiker nach deren eigenem Bekunden genau dazu nicht in der Lage sind. Seit nun schon über einem Jahr.

Diverse ad hominems und Unterstellungen gelöscht. UB

Der folgende Arikel wurde auch nie von Herrn Bögel, SZ verfasst, und selbstverständlich ist der Artikel auch nicht in der Süddeutschen Zeitung erschienen, sonst wärs ja im Kurrier gestanden:

SZ-Ausgabe Montag, 26. April 2010
Ebersberg Seite R4
SZdigital: Alle Rechte vorbehalten – Süddeutsche Zeitung GmbH, München A47152597
Jegliche Veröffentlichung exklusiv über http://www.sz-content.de wiboegel

Und es bewegt sich doch

Erfinder stellt in Vaterstetten Unmögliches vor
Hans Weidenbusch mit Perpetuum Mobile
Mobile“. Foto: Endt

Vaterstetten

Zu einer Weltpremiere gehört immer auch gespanntes Warten auf das einmalige Ereignis. Deshalb ist es nur passend, dass sich die erste Vorführung des „einzigen funktionierenden Perpetuum Mobiles“ verzögert. Erst mit über einstündiger Verspätung präsentierte Hans Weidenbusch amSamstag in der Realschule Vaterstetten seine Errungenschaft. Die Feinjustierung seines Apparates sei eben „eine sensible Sache“, so der Erfinder. Weidenbuschs Maschinchen wirkt tatsächlich filigran und auf den ersten Blick wenig spektakulär:

In einem Wasserbecken befindet sich ein Zylinder, aus dessen hinterem Ende regelmäßig eine winzige Luftblase aufsteigt. Diese heftet sich an eine auf einer Achse sitzende Nadel, welche dadurch an die Oberfläche steigt. Dort trennen sich Blase und Nadel, letztere sinkt wieder ins Wasser zurück, um durch das nächste Bläschen wieder nach oben zu steigen. Durch das Auf und Ab der Nadel wird die Pumpe betrieben, welche die Luft unter Wasser drückt. Doch der Erfinder versichert, dass sein Versuch eine einzigartige Sache sei, er zeige Phänomene,
die es eigentlich nicht geben dürfe.

Denn Weidenbusch ist es tatsächlich gelungen einen außergewöhnlichen physikalischen Effekt darzustellen. Dazu hat er über der Stelle, an welcher die Nadel die Wasseroberfläche berührt, ein sogenanntes Kapillar, ein dünnes Röhrchen, angebracht. Da das Wasser dort ein wenig höher steht, als in dem umliegenden Becken, steigt die Nadel mit der Blase ebenfalls höher als der Wasserspiegel des Gefäßes. Doch das sollte sie normalerweise nicht tun, versichert der anwesende Fachschaftsleiter Physik, der Realschule Vaterstetten, P. Gruber. Weidenbusch erklärt dieses Paradoxon mittels einer Analogie: Lässt man einen Stein von einem 100 Meter hohen Turm fallen, wird beim Aufprall des Steines genau so viel Energie frei, wie man braucht, um ihn auf den Turm zu schaffen. Würde die gleiche Kraft aber bereits beim Fall aus nur 90 Metern erzeugt, hätte man Energie aus dem Nichts gewonnen.Weidenbuschs Maschine scheint nun genau dies zu tun: Sie transportiert Luftblasen unter Wasser, um aus ihrem Aufsteigen mehr Energie zu gewinnen, als für das Herabpumpen aufgewendet wurde. Eine ähnliche Apparatur sei bereits seit vier Monaten in Betrieb und liefere genug Strom, um eine Uhr anzutreiben, versichert Weidenbusch.

Die Energie reiche indes noch nicht aus „um alle konventionellen Kraftwerke abzuschalten“. Die Zuschauer sind beeindruckt, auch wenn die meisten die Behauptung, es handele sich um ein Perpetuum Mobile, nicht ganz glauben wollen. Weidenbuschs früherer Physiklehrer Erich Angele bestätigt, dass sein ehemaliger Schüler auf „ein interessantes Phänomen“ gestoßen sei. Der nächste Schritt müsse jetzt aber sein, herauszufinden, woher die scheinbar aus dem Nichts entstehende Energie tatsächlich stamme. Auch Weidenbusch gibt zu, dass ihm die Idee der unendlichen Energie ein wenig unheimlich ist. Und er hat ein weiteres Problem: Gerne würde er seineKonstruktion schützen lassen, jedoch „werden Perpetuum Mobile nicht zur Patentierung zugelassen“.

Wieland Bögel
#10 Dani
27. August 2010

“Die punktierten Linien sind Führungsschienen, in denen die Schwimmer reibungsfrei gleiten können.”

Mehr muss doch gar nicht gesagt werden, oder? Sobald der gute Herr besagte Führungsschienen präsentieren kann, reden wir weiter 😉
#11 Aragorn
27. August 2010

In der Anordnung ist potentielle Energie gespeichert. Insofern kann die Maschine die Turbine kurzzeitig antreiben. Um besser zu erkennen, worin das Perpetuum-hafte der Maschine besteht, erlaube ich mir mal die Maschine so umzukonstruieren, daß sie keine potentielle Energie nutzen kann:

https://img831.imageshack.us/img831/8222/weidenb.gif

Weil links mehr Kugeln Auftrieb erzeugen und diese Auftriebskraft über einen größere Wegstrecke wirkt, im Vergleich zu den Abstiegskugeln, könnte man meinen die Vorrichtung könne Energie aus dem Nichts erzeugen.
Wie aus der Skizze ersichtlich, ist die freigesetzte Energie im Aufstiegsweg größer, wie die Energie welche im Abstiegsweg in die Kugeln hineingesteckt werden muß.

Die Differenzhöhe, also die Höhe welche das Wasser in der Kapillare über den Wasserspiegel im Becken hinausragt, ist allerdings proportional zur Oberflächenspannung des Wassers. daher würde ich vermuten, daß diese Wasser-Oberflächenspannung das Perpetuum vereitelt.
Vielleicht weil dadurch etwas zusätzliche Energie beim Austritt und Eintritt der Kugeln in die Wasseroberfläche erforderlich ist.
#12 Blaubart
27. August 2010

@kenner

Naja, ich würde sagen das 6 mehr oder weniger gebildete Leihen (wie es mein alter Lehrer ausgedrückt hätte) recht schnell ein paar sehr entscheidende Haare gefunden haben.
Wenn das so einfach wäre, warum dann nicht einfach einen Beweis veröffentlichen der ein bisschen besser ist als das bekannte Video. So schwer ist der Versuchsaufbau ja nun wirklich nicht.
#13 klauszwingenberger
27. August 2010

Das ganze Design steckt voller Reibungsverluste. Selbst der jeweils zuoberst liegende Würfel des linken Stapels rutscht nicht reibungsfrei vom Stapel herunter, sondern unter Hinterlassung von Wärme, die in der Gesamtbilanz der mechanischen Arbeit, die nutzbar gemacht werden soll, wieder fehlt. Dazu die Führungsschienen, das umgebende Medium…Diese Reibungsverluste beim Herabgleiten entsprechen zumindest qualitativ dem Aufwand beim Abschneiden und herüberverfrachten nach rechts, insoweit kommt es auf das genaue Design nicht an. Rechnet man alle Verluste zusammen, sollte die in der “Turbine” erzeugte Energie herauskommen.

Und noch eins: wenn die Würfel der linken Säule erst einmal aus dem Wasser herausragen, erzeugen sie keinen Auftrieb mehr, sondern drücken mit ihrer Schwere den aufsteigenden Würfeln entgegen. Jeder Würfel, der links druntergeschoben wird, erhöht zwar unten den Auftrieb, aber gleichzeitig oben das auf die Säule wirkende Gewicht, sobald die Säule verlängert wird und deshalb weiter aus dem Wasser ragt. In der rechten Säule gilt das gleiche Prinzip, nur auf den Kopf gestellt: jeder Würfel, der obendrauf fällt und die Säule unter Wasser drücken will, würde auch den gesamten Auftrieb der schon vorhandenen Würfel erhöhen, wenn sie tiefer ins Wasser versenkt werden. Am Ende befinden sich beide Säulen im Gleichgewicht, und es bewegt sich nix.

Man mag dann jeweils ein Würfelchen unten von rechts nach links und oben von links nach rechts schubsen. Das ist dann aber nun wirklich genau das, was man an der Turbine wieder abschöpft.
#14 schlappohr
27. August 2010

Mal ein etwas abstrakter Gedanke:
Angenommen, es wäre möglich, ein PM zu konstruieren. Ich behaupte, dass dessen Funktionsfähigkeit nicht experimentell nachgewiesen werden kann, weil dazu entweder

– die Maschine unendlich lange laufen müsste, um zu schauen, ob sie nicht stehen bleibt,

oder

– man nachweisen müsste, dass die PM *niemals* zusätzliche Energie von außen aufnimmt. Wegen dem *niemals* müsste auch diese Messung unendlich lange dauern.

Beides verbietet sich aus offensichtlichen Gründen.

Wenn Weidenbusch also ein wirklich begnadeter Mechaniker ist, dann hat er vielleicht ein Ding gebaut, das so geringe Verluste besitzt, dass es mit einer Anfangsenergie eine ganze Weile läuft. (Das hätte er einfacher haben können: ein Kreisel dreht sich in Vakuum und Schwerelosigkeit sicher länger). Aber eine “Demonstration” in einer Schule an einem Nachmittag sagt da irgendwie garnichts aus.
#15 dani
27. August 2010

@schlappohr:

Du müsstest nur zeigen, dass die mechanischen Bauteile darin Reibungsverlusten unterworfen sind, was mit Sicherheit nicht soderlich schwer sein dürfte. Reibung -> Wärme -> Energieverlust -> Entropie steigt -> das Ding bleibt irgendwann stehen (falls keine Energie von außerhalb zugeführt wird.
#16 dani
27. August 2010

Was ich eben noch los werden wollte:

So sinnvoll ich es auch finde, sich mit sowas auseinander zu setzen und so seine eigene Denk-/Kommunikationsfähigkeiten zu schulen, so nervig finde ich es auch, mich mit den geistigen Verwirrungen eines Hans Weidenbusch auseinandersetzen zu müssen bzw. zu sehn, dass dies andere tun und dafür Ihre Zeit aufwenden.

Das Problem habe ich im übrigen mit sämtlichen Eso/Pseudewissenschafftlichen … etc. weil diesen Personen mit Argumenten nicht beizukommen ist, da irgendwann irgenwdas aus dem Hut gezaubert wird a la: Das mag ja deine _Meinung_ sein, aber das glaube ich nicht. Na toll.. das ist die vornehme und erwachsene Variante von: *Ohren zu halten* LALALALA STIMMT NICHT, ICH HÖR DIR GAR NICHT MEHR ZU, HAHAHA, LALA, MIR EGAL!

Das ist nicht böse oder beleidigend gemeint. Ich bin nur etwas verzweifelt 😉 Lösungsvorschläge für solche Situationen sind gerne willkommen.
#17 schlappohr
27. August 2010

@dani:

Das ist richtig, aber damit würdest Du beweisen, dass eine Maschine *kein* PM ist. Wie aber beweist Du, dass sie die Definition eines PM erfüllt? Wie zeigst Du, dass absolut kein Energieaustausch mit der Umgebung stattfindet, zu keinem Zeitpunkt?
#18 RL
27. August 2010

Grundsätzlich wäre es kein Problem den Reibungsverlust (auch wenn er noch so klein ist) zu messen. Herr Weidenbusch müßte einen Gutachter mit einem Kalorimeter beauftragen. Da dieser ihm natürlich sein PM widerlegen würde, wird er davon Abstand nehmen.
#19 Basilius
27. August 2010

@dani

Das ist nicht böse oder beleidigend gemeint. Ich bin nur etwas verzweifelt 😉 Lösungsvorschläge für solche Situationen sind gerne willkommen.

Ja, das Gefühl kenne ich nur zu gut. Ich bin auch noch auf der Suche nach sinnvollen Strategien, wie man in solchen Diskussionen verfahren könnte. Es gibt schon ein paar Ansätze, welche aber stark von der anderen Person und Ihrem Hintergrund abhängen. Bei ausgezeichneten Cranks möchte ich aber auf die Defintion aus der Wikipedia verweisen:
„A crank is defined as a man who cannot be turned. “
In diesem Zusammenhang empfehle ich gerne auch die Lektüre des Buches: Wie man mit Fundamentalisten diskutiert, ohne den Verstand zu verlieren: Anleitung zum subversiven Denken von Hubert Schleicher.
Ist aber ziemlich trockener harter Tobak. Ich mußte mich recht zäh durcharbeiten. Die Quintessenz, wie man hier diskutiert ist aber (wie ich sie verstanden habe): Gar nicht! Du kannst ihn nicht ändern. Das geht lediglich bei nicht fertig festzementierten Anhängern. Die kann man zum Zweifeln bringen, indem man die Diskussion trotzdem führt und die Lächerlichkeit des Fanatikers aufzeigt.

Bei Esoterikern aus der “GewaltFreieErdbeerTeeTrinker-Fraktion” hilft es oft schon ungemein, wenn man gar nicht so sehr auf Überzeugungen und Fakten pocht. Diese wollen von so etwas gar nicht belastet werden (wieso sind das eigentlich so viel öfter Frauen? Oder sehe nur ich das so?). Auf die Sorgen und Nöte eingehen. Signalisieren, daß man sie emotional versteht bringt schon mal viel. Dann kann man langsam(!) Vorsichtigkeit empfehlen und schließlich auch mal den einen oder anderen Zweifel sähen, der irgendwann erblühen könnte. Ist kein Allheilmittel, aber ich habe schon Menschen von der Unsinnigkeit von z.B. Bach-Blüten-Essenzen u.ä. überzeugen können. Das waren aber zugegeben keine Fanatiker, sondern einfach wohlmeinende Uninformierte.
#20 Ulrich Berger
27. August 2010

Drei kleine Hinweise zwischendurch:

Reibung ist kein Thema. Ohne jegliche Reibung könnte ein PM zwar ewig laufen, aber dabei kann es keine Arbeit verrichten. Das tut diese Maschine aber scheinbar.

Den Anstieg des Wasserspiegels zwischen Bild 1 und 2 kann man beliebig klein halten, indem man das Becken sehr groß macht.

Würfel A kippt in Bild 2 nicht deshalb über die Führungsschiene, weil die Wucht des Aufpralls des gelben Würfels den roten Schwimmer aufgrund der Trägheit über die Gleichgewichtslage hinaus eintauchen lässt. Es genügt dazu alleine die Gewichtskraft des gelben Würfels – die Führungsschiene ist einfach zu kurz um 3 Würfel unter Wasser halten zu können.
#21 SingSing
27. August 2010

Vielleicht denken wir alle zu mechanistisch. “Ewige Bewegung”, wo gibt es das sonst noch? Genau! In der Musik!

Und was ist der tückischste Ohrwurm aller Zeiten?

Riichtisch … die Melodie zu Те́трис, der viralen Methode zur Hervorrufung des apallischen Syndroms bei der damaligen (1984) westlichen Bevölkerung. Es war eines der letzten Projekte von KGB-Major Владимир Владимирович Путин vor seiner Versetzung in die DDR.

Und wisst ihr noch, was beim Spielen aus den Lautsprechern dudelte? Naaa…. klingelts? Genau! Und jetzt ist die Endlosschleife wieder aktiviert, haha!

Смерть шпионам! Смерть шпионам! Смерть шпионам!
#22 Dr. E. Berndt
27. August 2010

Ich würde meinen, daß der Kapillarkraft die gleiche Rolle zukommt wie dem starken Magnet in den perpetuum mobiles, wo mit einer kleinen Stromquelle und einem starken Magnet Motoren erbastelt werden, die mehr PS liefern als nach dem Stromverbrauch möglich sind.
Das ist auch schon angeklungen, daß der Haarröhrcheneffekt das Haar in der Suppe ist.
Letztlich ist es so, daß im Haarröhrchen Leistung zugeführt werden muß, damit sich die Würferl immer über das Nivaeu gegen die Schwerkraft so hoch also höher gehoben werden, um dann wieder hinunterzufallen.
#23 Jack10
27. August 2010

ich sag mal das der Wasseranstieg ja durch oberflächenspannung des wassers verursacht wird.
Diese ist abhängig von dem Abstand der Wandungen – wenn nun ein würfel darin ist wird dieser den effekt ja weiter steigern und somit unter wasser gezogen.
#24 Kai Möller
27. August 2010

Hmm,
ich verstehs gerade in meinen 5 Minuten Kaffepause nicht. Entweder hat son Würfel genug Auftrieb, um den linken Stapel mehr als einen Würfel weit hochzudrücken, oder er ist schwer genug, um den rechten Stapel mehr als einen Würfel weit runterzudrücken. Beides geht nicht. Oder brauch ich mehr Koffein?
#25 Kai Möller
27. August 2010

Hmm,
ich verstehs gerade in meinen 5 Minuten Kaffepause nicht. Entweder hat son Würfel genug Auftrieb, um den linken Stapel mehr als einen Würfel weit hochzudrücken, oder er ist schwer genug, um den rechten Stapel mehr als einen Würfel weit runterzudrücken. Beides geht nicht. Oder brauch ich mehr Koffein?
#26 Kai Möller
27. August 2010

Hmm,
ich verstehs gerade in meinen 5 Minuten Kaffepause nicht. Entweder hat son Würfel genug Auftrieb, um den linken Stapel mehr als einen Würfel weit hochzudrücken, oder er ist schwer genug, um den rechten Stapel mehr als einen Würfel weit runterzudrücken. Beides geht nicht. Oder brauch ich mehr Koffein?
#27 Co Jonrad
27. August 2010

Der unangenehme Effekt dieser Publizierung wird allerdings sein, dass durch die bewußte massive Informationsstreuung Weidenbusch´s das Netz dermassen zugeschüttet wird und in ein paar Monaten Chemtrailioten und andere Freigeistler anfangen werden, hierin eine Verschwörung der Energielieferanten zu sehen. Wir erleben hier grade die Geburt einer neuen Verschwörungstheorie, womit sich zumindest die von Hänschen eingesetzte Energie multiplizieren wird, allerdings wieder ohne Verletzung eines Hauptsatzes.
#28 Bundesratte
27. August 2010

Der gelbe Schwimmer fällt aufs Turbinenrad, es macht leise “bonk”- und danach ist es nur noch still. Sehr still.
#29 4. Semester
27. August 2010

Hallo,

ich bin Physikstudentin im 4. Semester, also darf ich hoffentlich hier meinen Kommentar abgeben. Wenn nicht kann man ihn ja wieder löschen, ok.

Ich habe mir die Sache angesschaut und finde das ganze interessant. Wenn diese “Maschine” tatsächlich läuft, und man dabei Energie erhält, dann muss das Wasser kälter werden, weil die erhaltene Energie ja irgendwo herkommen muss.

Das kann ja nur das Wasser sein, weil ja sonst keine “Energiequelle” in dem System
ist. Wenn die Energie allerdings aus dem Wasser kommt, dann würde schon irgendwie der 2. Hauptsatz der Thermodynamik in Frage gestellt werden, weil es nach meinem Wissenstand keine Erklärung gibt, warum Wasser kälter werden sollte, nur weil ein Körper darin aufsteigt. Ich werde aber nächste Woche in meinem Kurs nochmal fragen.

Dass die “Maschine” allerdings so läuft wie beschrieben das glaube ich schon, wenn der Schwimmer in der Kapillarröhre wirklich aufsteigt. Hat das schon mal jemand überprüft `?

Schönes Wochende

Anna
#30 ama
27. August 2010

Leider hat Ulroch Berger es schon verraten: Die Reibung spiel keine Rolle.
.
Selbst wenn das System völlig Reibunglos wäre, KANN es trotzdem nicht funktionieren.
.
Der Trick besteht in der Darstellung. Einer hat es bereits erkannt: der Durchmesser der Röhre ist wichtig. Es gibt nämlich KEINE Erhöhung des Wasserspiegels. Das ist nur ein Oberflächeneffekt am Rand zwischen Schwimmer und Röhrenwand. Die gleiche Kraft, die dort das Wasser hochzieht, hält auch den Schwimmer, denn das Wasser wirkt natürlich zurück auf den Schwimmer.

Am einfachsten kann man es verstehen, wenn man sich den Schwimmer als sehr kleines Teil in einem Strohhalm vorstellt, wo wegen der geringen Größe und Abstände die Kräfte im Verhältnis zur Körpergröße groß sind.
#31 Bundesratte
27. August 2010

Bildchen sind immer schön. Und sie sind verführerisch, weil der eigentliche Knackpunkt- der Reibungsverlust- in Bildern schlicht nicht dargestellt wird. Insofern verschleiern sie das eigentliche Problem und wirken plausibler als sie tatsächlich sind. Auf youtube gibt es ja auch einige schöne Mobiles zu sehen, von denen in der Realität natürlich keines funktioniert:

Ich schließe mich einem Zitat eines der dortigen Kommentatoren an:

“Friction is a bitch.”
#32 Hansi
27. August 2010

Wenn ich mal kurz nachlegen darf…

Der Schwimmer selbst besitzt ja auch eine Wand, an der das Wasser hochkriecht. Durch die pure Existenz des Schwimmers wird quasi der Durchmesser der Röhre verkleinert, sodass in der (dickeren) Röhre ein Anstieg des Wasserspiegels durch Kapilarkräfte festzustellen ist, als sei es eine wesentlich dünnere Röhre…

Bild zur veranschaulichung: https://img3.imagebanana.com/img/vb0x5c70/kapilar.png

Ansonsten vergesst das überflüssige Geschreibsel (Luftdicht etc…) von mir von letzter Nacht… Aufgeweckt durch ein Gewitter haute ich einfach so ohne gross nachzudenken in die Tasten und da stocherte ich noch mehr im Trüben meines Kaffees 😉

PS: Mein Physikalischer Hintergrund beschränkt sich auf Schulphysik bis zur 13. Klasse, und das ist schon fast 25 Jahre her…
#33 ama
27. August 2010

Ein typischer Fall für die Sendung mit der Maus. 🙂
.
Lassen wir den Murks mit dem Kapillareffekt weg und vernachlässigen die Reibung, so wird das Problem reduziert auf 2 senkrecht stehende Röhren, in denen als ideal angenommene Würfel schwimmen sollen.

Linke Röhre = X Würfel, rechte Röhre = X Würfel

Gleichstand!

Wenn von der linken Röhren ein Würfel zur rechten Röhre verschoben werden soll, dann muß die linke Röhre den Boden den obersten Würfels um so viel hochheben, daß er MINDESTENS die Oberkante des oberstens Würfels der rechten Röhre überragt.

Was folgt daraus? Antwort: die nicht gewichtslosen Würfel der linken Röhre müssen auch unter Wasser TIEFER REICHEN, um oben hoch genug heben zu können. Damit muß der unterste Würfel der rechten Röhre in der Höhe mindestens AN/UNTER die Unterkante des untersten Würfels der linken Röhre gedrückt werden. Dazu muß Arbeit verrichtet werden.
#34 Azalee
27. August 2010

Also, patentrechtlich braucht er sich mal keine Sorgen zu machen- Perpetuum mobile ist weltweit nicht patentierbar!
Ansonsten: Reibungsfreiheit wird postuliert, nicht bewiesen. Ich stelle mir den Versuchsaufbau so vor, dass es ein paarmal klappt, dabei langsamer werdend, und dann einfach ein Wuerfel in der Turbine stecken bleibt.
#35 Roland K.
27. August 2010

Damit ein einzelner Block im Wasser einen Auftrieb hat, muss dessen Dichte geringer sein als die Dichte von Wasser. Um zu erreichen, dass ein Block-Stapel zu 50% aus dem Wasser ragt, (so wie in Abbildung dargestellt) muss die Dichte des Blockes genau die halbe Dichte von Wasser betragen.

Betrachtet man einen einzelnen Block, so durchläuft er einen Zyklus: Er fällt durch die Gewichtskraft nach unten, wechselt die “Röhre”, steigt durch Auftrieb wieder nach oben um schließlich wieder nach unten zu fallen. Damit dieser Zyklus theoretisch (wenn reibungsfrei) endlos laufen kann, muss die Energie beim Auf- und Abstieg gleich sein.

Wird beim Abstieg ein Generator eingebaut, so geht hier Energie verloren, die Energie ist bei Auf- und Abstieg nicht mehr gleich. Somit ist auch weniger Energie für den Aufstieg übrig, und der Zyklus kommt letztlich zum Erliegen.

Abgesehen davon: In der Realität hat man alleine durch das Bewegen von Wassermassen Reibungsverluste. Bewegt sich ein Block von einer Röhre zur anderen, so bewegt sich gleichzeitig ein entsprechendes Wasservolumen – und das ist natürlich mit Reibung und somit Energieverlust verbunden.
#36 Bundesratte
27. August 2010

@ama:
> Dazu muß Arbeit verrichtet werden.

Exakt.
Dieses Perpetuum Mobile hat ein ähnliches Problem:
https://www.dertimm.de/wp-content/uploads/2010/01/2010_01_06_Escher_Wasserfall.jpg

(“Kunst ist schön, macht aber viel Arbeit” K. Valentin)
#37 YouMan
27. August 2010

Bei den meisten Bildchen wird angenommen der Schwimmer hätte eine Dichte von etwa 0,5g/cm3 und rage daher etwa zur Hälfte ins Wasser, und zur anderen Hälfte aus dem Wasser. Schön und gut.
All die schönen Bildchen gehen außerdem davon aus, dass sich der Schwimmer in der Kapillare ebenso verhält wie im “offenen Wasser”, sich also auch in der Kapillare auf das 50:50 Niveau einpendelt. Das ist aber ein Trugschluss: Der Grund für das Einpendeln eines Schwimmkörpers auf dem Gleichgewichts-Niveau ist schließlich das Zusammenspiel zweier Kräfte: Zum einen der Gewichtskraft des Schwimmers, welche nach unten wirkt, und zum anderen der Auftriebskraft, welche nach oben wirkt. Die vertikale Auftriebskraft setzt aber flächig unten am ganzen Schwimmkörper an und ist vom Druck der jeweiligen Wassertiefe des Schwimmkörpers abhängig. Der Wasserdruck nimmt bekanntlich von oben nach unten zu, ganz einfach deshalb, weil von weiter unten aus gesehen mehr Wassergewicht von oben herunterdrückt. Je tiefer der Körper also eintaucht, um so höher der Gegendruck von unten. Innerhalb jeder horizontalen Lage im Wasser gleicht sich der Druck aus, womit es (in einem statischen Wassersystem) horizontal keine Druckunterschiede gibt. Auch unterhalb der Kapillare herrschen somit die gleichen Druckverhältnisse.

Der langen Rede kurzer Sinn: Da die Aufstiegshöhe des Schwimmers vom Druck auf der horizonalen Ebene unter Wasser abhängt, gibt es keinen Grund anzunehmen, dass der Schwimmer innerhalb der Kapillare höher steigen sollte, als er es außerhalb tut. Das Fußende der beiden (gleichförmigen) Schwimmer sollte immer auf gleichem Niveau sein. Soviel zu dem, was auf den Bildchen 1-4 passieren müsste.

Die eigentliche Frage aber lautet meiner Meinung nach: Was geschieht in dem “Beweisvideo” von Hrn. Weidenbusch tatsächlich? Warum folgt hier der Schwimmer scheinbar der Aufwärtsbewegung des Wassers im Kapillar? Hier muss offensichtlich ein anderer Effekt vorliegen, der mit dem Auftrieb an sich gar nichts zu tun hat.
Ich denke, zunächst steigt durch das Einführen des Röhrchens das Wasser im Kapillar an. Durch die Sogwirkung beim Eintritt des Wassers wird der Schwimmer ein Stückchen mit nach oben gezogen. Außdem liegt wahrscheinlich eine Art Adhäsionskraft zwischen der rauhen Oberfläche des Hölzchens (Schwimmer) und der Wasseroberfläche vor. Vielleicht stehen sogar irgendwelche feinen, kaum sichtbare, Fasern raus, welche dann ähnlich einem Wasserläufer auf der Wasseroberfläche “kleben” bleiben, sodass der Schwimmer nicht mehr so einfach nach unten sinken kann.
Die nötige “überschüssige” potentielle Energie des angehobenen Schwimmers kommt dabei natürlich vom Einführen des Kapillars selbst.
Dieses “Mitziehen” des Schwimmers mit der Wasseroberfläche funktioniert aber logischerweise nur einmal. Im Falle eines ewig laufenden Kreisprozesses bliebe ab dem ersten Anheben der Wasserpegel im Kapillar ja immer an der gleichen Stelle. Ein erneutes, weiteres Anheben des Schwimmers durch Adhäsion ist somit nicht gegeben. Im Gegenteil, diese “Klebekräfte” der Wasseroberfläche müssen ja auch einmal überwunden werden, und haben wahrscheinlich ähnliche Auswirkungen wie Haftreibung.
Somit wäre erklärt, warum hier weder in der Theorie noch die Praxis ein PM vorliegt.

Soviel zu meinen laienhaften Überlegungen auf Basis des hängengebliebenen Physik-Wissens aus meiner Schulzeit vor über 25 Jahren. Lasse mich aber gerne von den Profis korrigieren 🙂
#38 Aragorn
27. August 2010

Der langen Rede kurzer Sinn: Da die Aufstiegshöhe des Schwimmers vom Druck auf der horizonalen Ebene unter Wasser abhängt, gibt es keinen Grund anzunehmen, dass der Schwimmer innerhalb der Kapillare höher steigen sollte, als er es außerhalb tut.

Das Wasser in der Kapillare wird durch die Adhäsionskräfte entlang der Grenzlänge (Umfang) Wasser zur Kapillarenröhre gehoben. Nicht durch Druckunterschiede auf die Wasseroberflächen von Kapillare und Becken. Insofern steigt der Schwimmer in der Kapillare über das Beckenniveau.

Es gibt auch den umgekehrten Fall. Bsw. sinkt das Niveau in einer Kapillare, wenn statt Wasser Quecksilber benutzt wird. Womit die Vorstellung, der Auftrieb wäre in der Kapillare verringert, und der Schwimmer würde nicht über Beckenniveau steigen, imho widerlegt ist.

Ansonsten: Reibungsfreiheit wird postuliert, nicht bewiesen.

Das Herumreiten auf Reibung ist völlig überflüssig. In Gedankenexperimenten kann diese als völlig eliminierbar gedacht werden. Außerdem könnte die Maschine, selbst wenn sie durch Reibung zum Stillstand käme, gegen den Energieerhaltungssatz verstossen. Mit Reibung und Erhaltungssätzen
#39 YouMan
27. August 2010

Nicht durch Druckunterschiede auf die Wasseroberflächen von Kapillare und Becken.

Ich denke nicht, das behauptet zu haben. Ich habe von Druck-Gleichheit auf der Unterseite der Schwimmkörper (im Wasser) gesprochen, denn auf diese kommt es an. Diese ist auf allen horizontalen Ebenen im Wasser gleich, auch unterhalb der Kapillare. Wie hoch die Wasseroberfläche in der Kapillare steigt ist hierfür egal und das habe ich auch versucht zu begründen. Bitte noch einmal lesen, was ich geschrieben habe.

Insofern steigt der Schwimmer in der Kapillare über das Beckenniveau.

Da bin ich eben anderer Meinung, zumindest was den Grund für den Anstieg angeht (wie ich ebenfalls zu erklären versucht habe).
#40 Basilius
27. August 2010

Nachdem ich den Beitrag von YouMan gelesen habe, glaube ich, daß ich noch mal was nachtragen möchte, weil ich das in meiner Widerlegung nicht wirklich angesprochen habe und weil mir die Geschichte mit der Kapillarkraft wohl im Laufe meiner Erklärung als nicht mehr so wichtig erschien und ich es weggelassen habe. Aber der Vollständigkeit halber gehört es dazu.

Selbstverständlich funktioniert die Hebung des Schwimmers aus dem Video nur deshalb, weil der Schwimmer eine sehr sehr geringe Masse hat. Hr. Weidenbusch spricht in seiner (nicht wirklich) ausführlicheren Erklärung ja irgendwo auch, daß die “real existierende Maschine” irgendwie mit Luftbläschen(!) als Schwimmer arbeiten würde(?). Wie dem auch sei, ich kann keinen Großcontainerfrachter dadurch anheben, daß ich die Schiffshaut komplett schlüssig mit einer zweiten Haut in geringem Abstand umschließe. Da hebt sich nix außer dem nach oben gezogenen Wasser im Spalt. Kapillarkräfte sind für den Frachter eben einfach viel zu klein. Einer hat oben schon mal vermutet, daß der Auftriebskapillar ja lediglich zur Täuschung eingebaut sei. Ich denke, daß man ihn wirklich weglassen kann.
Außer eben für den Fall, daß die Würfelchen aus unserem Paternoster eine hinreichend kleine Masse haben, so daß sie am Wasser im Kapillarspalt durch Adhäsionskräfte kleben bleiben und so mit nach oben gezogen werden. Aber dieses “nach oben ziehen” geht natürlich auch nicht immer weiter. Es wird leider nichts mit dem Würfelspringbrunnen. Auch hier muß sich wieder ein Gleichgewicht einstellen. Und zwar dann, wenn die nach oben ziehende Kapillarkraft im Gleichgewicht ist mit der Gewichtskraftsumme aus aufgestiegenem Wasser und Schwimmerchen. Man sieht im Video ja auch schön, daß der Schwimmer nur ein Stückchen mit hochgezogen wird. Dann ist ruh’. So oder so soll aber dieser Höhenunterschied letztlich den Gewinn an kinetischer Energie darstellen, denn diese soll im Generator die gewünschte Arbeit verrichten. Aber da unser System sich erst mal in einem Gleichgewicht befindet und sich gar nichts tut braucht es jetzt den ersten Anschub, indem man den ersten Würfel wie im Bild 1. auf seinen Weg schickt. Ab hier beginnt das Spiel, so wie von mir (nicht besonders schön formuliert, aber es war sehr spät…) ziemlich weit oben beschrieben. Ich sehe nicht, wo hier noch der wundersame Auftriebskapillar eine weitere erwähnenswerte Rolle spielt. Mal abgesehen davon, daß bei so kleinen Würfelchen diese auch oberhalb des Wasserspiegels noch mit Wasser benetzt sein sollten. Ob da der oberste Würfel noch so ohne weiteres schräg herunter rutschen kann? Auch wenn keine Reibung auf der Schiene einwirkt, so würde die Benetzung mit dem Wasser auch im sicher vorhandenen Spalt zwischen den beiden obersten Würfeln für ein zusammenkleben durch Adhäsion sprechen, oder gleiten die dann besonders gut auseinander?…ich lasse das jetzt. Hier wird es mir zu spitzfindig. Wenn die Reibung schon nicht gelten soll, dann kann ich das wohl auch vernachlässigen.
#41 Aragorn
28. August 2010

Diese ist auf allen horizontalen Ebenen im Wasser gleich, auch unterhalb der Kapillare. Wie hoch die Wasseroberfläche in der Kapillare steigt ist hierfür egal und das habe ich auch versucht zu begründen.

Achso, du hast also erklärt warum der Wasserdruck sich unterhalb der Kapillare genauso verhält wie im Becken nebendran. Das der Wasserdruck nur von der Höhe abhängt hatte ich als selbstverständlich angenommen. Hatte das denn jemand angezweifelt? Und was hat das mit der Höhe des Schwimmers in der Kapillare zu tun?
#42 Schlotti
28. August 2010

na, da möchte ich auch gerne mal einen Versuch einer Erklärung starten:

Zur Definition: Ein perpetuum mobile erster Ordnug, wie oben beschrieben, läuft nicht nur ewig weiter, sondern es lässt sich daraus auch noch Energie gewinnen.

Wenn man das obige Modell betrachtet, so wird dem System durch fallen lassen des gelben Würfels zunächst Energie hinzugefügt. Die Bewegung des gelben Würfels wird allerdings durch die Turbine gebremst. Diese Bremsung ist in diesem Sinne der postulierte Energiegewinn.

Es ist wohl so, dass der eingesetzte Impuls (des gelben Würfels) das System zunächst funktionieren lässt.

ABER:

Der dem fallenden gelben Würfel mitgegebene Impuls, der schon beim ersten Durchlauf durch die Turbine “abgeschwächt” wird und der ausreicht, den roten Stapel gegenüber dem grünen Stapel im Wasser abzusenken, reicht nicht aus, um einen grünen Würfel auf eine Höhe (wie ursprünglich des gelben Würfels) zu befördern und so fallen zu lassen, dass ein grüner Würfel einem rotem Stapel einen (mindestens gleichen) Impuls mitgeben könnte, wie es der gelbe Würfel getan hat. (Fur Puristen: Gleiche Fallhöhe ist erforderlich, wollte man unter idealen Bedingungen beiden Würfeln dieselbe Energie “mitgeben”…)

Weil der dem gelben Würfel mitgegebene Impuls durch die Turbine “abgeschwächt” wurde. Also ein Teil der dem fallenden gelben Würfel innewohnende Energie an die Turbine abgegeben wurde. Also diese der Turbine “überlassende” Energie nicht von dem grünen Würfel “genutzt” werden kann.

So das beim zweiten Durchlauf der Impuls des (nunmehr) grünen Würfels auf die rote Säule eine (der geringeren Fallhöhe wegen) geringere Absenkung dieser Säule zur Folge hat. Woraus dann wiederum folgt, dass die grüne Säule diesmal (wieder) nicht so weit nach oben beschleunigt wird, wie sie ursprünglich vom gelben Würfel beschleunigt wurde. Weshalb der nächste grüne Würfel weniger tief fällt, also wieder weniger “Impuls” weiter gibt, als seine Vorgänger.

Daraus folgt zwingend, dass sich das System auf einen stabilen Zustand der Ruhe einpendelt.

Man mag einwenden, dass die Geschichte funktionieren könne, wenn man die Turbine weglässt. Das stimmt, allerdings nur, wenn man immer vorhandene Reibungsverluste weglässt; das war aber hier ausdrücklich nicht der Knackpunkt.
#43 esowatcherwatschn
28. August 2010

@lle

man sieht auf dem video -kapillarauftrieb-, dass der schwimmer einmal ( so ca. nach 2/3 des videos ) an der kapillarwand anhaftet, und dann aber nach längst eingetretener positionierung des kapillars, genau wie vorher wieder aufsteigt. daraus folgt, dass der schwimmer nicht durch den ansteigenden wasserstand mit nach oben gezogen wird.

Gereimte Verbalinjurien gelöscht. UB
#44 perk
28. August 2010

man sollte langsam auflösen… es ist irgendwie verwirrend wenn die richtige lösung zwar schon 3 mal in den kommentaren steht, aber da keine bestätigung kommt ständig um- und ausgebaut wird..
#45 Ralf Muschall
28. August 2010

Ein paar einfache Gedanken (leider keine fertige Lösung):

1. Auf den Schwimmer wirken drei vertikale Kräfte, und zwar Gewicht, Wasserdruck an der Unterseite und eventuell Oberflächenspannung (falls der Benetzungswinkel nicht 90 Grad ist); letztere ist vermutlich kompliziert (zumindest nachts um halb zwei).

2. Falls die dritte Kraft=0 ist, muss der Schwimmer trivialerweise innerhalb und außerhalb der Kapillare gleich hoch schwimmen, wie schon einige schrieben. In diesem Fall kann man sich zur Vereinfachung vorstellen, der Kapillareffekt wäre komplett abwesend und das Rohr (aber nicht der Rest) voll Öl statt Wasser — dann sieht man trivial, dass die Maschine nicht geht.

3. Falls nicht, ist der komplizierte Term in der Kapillare und draußen *vielleicht* verschieden (kompliziert, weil innerhalb der Kapillare der Wasserspiegel krumm ist). Dafür spricht das Video; dagegen die Tatsache, dass dann diese Kraft nichtkonservativ wäre (und damit der Antrieb der Maschine).

Im Video sieht man (leider 🙂 ), dass der Schwimmer wirklich genau dann höher steht, wenn die Kapillare anwesend ist (man stelle die Anzeige auf Vollbild und beobachte das obere Ende im Glasrohr am oberen Bildrand). Erklärungen mit Zurückschwingen des Schwimmers oder Kleben an der Kapillarwand (letzteres außerdem offenbar verhindert durch vertikale Führung von sowohl Kapillare als auch Schwimmer) entfallen also, und hier habe ich ein Problem.

Eine interessante andere Frage ergibt sich hieraus: winzige schwimmende Körperchen (kleiner als die Steighöhe in der Kapillare) sollten untergehen, sobald sie “versuchen”, innerhalb der Kapillare zu schwimmen, weil dort der Wasserdruck unter der Oberfläche negativ (Luftdruck mal vernachlässigt) ist, wie sich das an gekrümmten Oberflächen gehört. Gibt es dazu Experimente?
#46 Schlotti
28. August 2010

@perk:

man sollte langsam auflösen… es ist irgendwie verwirrend wenn die richtige lösung zwar schon 3 mal in den kommentaren steht, aber da keine bestätigung kommt ständig um- und ausgebaut wird..

Nö,

ich halte meine persönliche Ansicht, die auf Impulserhaltung abzielt, für zumindest nicht falsch. Wenn andere Leute hier meinen, die Feinheiten der Kapillarwirkung seien die richtige Lösung, dann mag das so sein. Ich finde, dass man bei einem solchen Spielchen – wenn man sich schon darauf einlässt – schon die nötige Geduld mitbringen sollte, das Ergebnis abzuwarten…

Wie alle lernen doch dadurch nur dazu.

In diesem Sinne 😉
#47 Basilius
28. August 2010

@schlotti

Also ich glaube (nach wie vor), daß man in der Widerlegung den Generator ganz weglassen kann, da auch ohne ihn der Paternoster spätestens nach dem ersten Zyklus sowieso einfach stehen bleibt.

@esowatcherwatschn
@4.Semester
Im übrigen glaube ich auch nicht, daß Herr Weidenbusch das 4. Semester im Physikstudium erreicht hat.

@perk

man sollte langsam auflösen…

Da hast Du Recht. Ich bin für sowas viel zu hippelig. Aber Herr Berger hat ja leider gesagt, daß er erst nächste Woche die Auflösung bringt. Und wie man am vorigen Artikel und seinen Kommentarwucherungen gesehen hat dürfen wir ihm beruhigt zutrauen, daß er das auch durchziehen wird 🙁
Bist Du Dir sicher, daß die Lösung schon dreimal da war? Ich habe nicht mitgezählt. Wie denn auch? Hätte ja nicht gewußt, an was ich die Lösung sofort erkenne. War ja auch nicht als solche beschriftet. Aber das mit dem Nachfeilen stimmt schon irgendwie. Ich hatte mir auch ganz fest vorgenommen, meinen Versuch der Widerlegung nur unter der Bedingung zu posten, daß ich ihn hinterher nicht bereue und selber Widerrufen möchte. Aber glücklicherweise bleibe ich immer noch dabei. Allerdings muß ich inzwischen (ich wurde beim schreiben etwas länger unterbrochen..) auch schlotti Recht geben. Sportlicher ist es auf alle Fälle, wenn wir noch etwas länger aushalten müssen ^_^
#48 esowatschnwatcher
28. August 2010

@ralf

gratuliere, genau darum geht es. wie kann der schwimmer die wasseroberfläche im kapillar durchstoßen, obwohl nach menschlichem ermessen, a.D. 2010, im kapillar selbst berechenbarer unterdruck zu herrschen hätte ?

wenn du mir dafür eine antwort geben könntest, dann würde ich veranlassen, dass du in den nachtgebeten vom perpetuum-papamobil(e) bedacht wirst, und erst recht in meinen.

vg

esowatschnwatcher
#49 esowatschnwatcher
28. August 2010

@basi

stimmt, klasse 4 ( https://www.scienceblogs.de/kritisch-gedacht/2010/08/ich-gratuliere-hans-weidenbusch.php#comment137419 ) hast du definitiv vor mir ereicht

vg

esowatschnwatcher
#50 Basilius
28. August 2010

@esowatschnWeidenbuscher

Also irgendwie verstehe ich die Frage nicht. Wo durchstößt der Schwimmer die Wasseroberfläche? Davon habe ich nirgends etwas gesehen.

Wieso sollte der Saugdruck in der Kapillarröhre überhaupt ein Problem sein? Könnten Sie mir das näher erklären? Ich sehe nämlich kein Problem. Was würde denn Ihrer Meinung nach passieren, wenn man anstatt Wasser lieber Quecksilber in einer Glaskapillarröhre benutzen würde? Wäre es dann für den Schwimmer auch so ein Riesenproblem wenn er mit absäuft?
#51 Basilius
28. August 2010

@schlotti
Ohne zu wissen, was da jetzt noch kommen wird trotzdem ein Sorry für meine andere Begrifflichkeit.

Generator = Turbine

Gute nacht.
#52 esowatschnwatcher
28. August 2010

@basil

ich denke, wir sollten erst mal das erdgeschoss stabilisieren, ehe wir den ersten stock, darauf setzen ( -> depressiver kapillareffekt, ala Hg = Quecksilber )

ergo, in einem kapillar sollte unterdruck herrschen, abhängig von der höhe des flüssigkeitssstandes im kaillar, verstehen Sie das soweit ?

mfg

esowatschnwatcher

ps_google-ranking : könnten sie das wort -weidenbusch- immer unangehängt erwähnen ?
#53 esowatschnwatcher
28. August 2010

@schloti
@basilius

Betr. das ????

herr Schloti, wir sind quitt. ich habe versehentlich Ihren beitrag herrn Basilius untergeschoben. sry, kommt nicht mehr vor.

Ihr esowatschnwatcher
#54 Schlotti
28. August 2010

@basilius:

@schlotti
Also ich glaube (nach wie vor), daß man in der Widerlegung den Generator ganz weglassen kann, da auch ohne ihn der Paternoster spätestens nach dem ersten Zyklus sowieso einfach stehen bleibt.

Wer hat hier von der Widerlegung der Existenz eines Generators geredet?

Ich habe jedenfalls nicht von einem Generator geredet.

Das Argument, welches ich in dieses “Spiel” eingebracht habe, bezieht sich auf den fundamentalen Satz der Impulserhaltung, weswegen eine solche Maschine nicht funktionieren kann.

Aber ich habe – genauso wie alle Kommentatoren vor mir – die eigentliche Frage übersehen:

Jetzt wissen wir natürlich alle, dass das Ding nicht funktionieren kann. Aber wieso eigentlich nicht? Als Antwort hätte ich gerne eine Erklärung, was hier genau passieren würde, wenn man diese Maschine tatsächlich baut und wie beschrieben in Betrieb nimmt.

Was würde passieren?

Nun ja:

Die Existenz einer solchen Maschine würde bedeuten, dass – lapidar ausgedrückt – mein Glas Bier durch austrinken voller werden könnte. Das, allgemein betrachtet, ein System durch immer weniger Zufuhr von Energie immer mehr Energie enthalten müsse/könne.

Man kann m.E.: sagen, dass das Postulat einer Existenz von perpetuum mobile zwingend zu dem Gedanken führt, dass die Abwesenheit von Energie zu einer Zunahme von Energie führen kann. Dies führt zu dem Gedanken das – gäbe es perpetuum mobiles – mittlerweile unendlich viel Energie vorhanden ein müsste.

Mir scheint das unsinnig zu sein.

Allein die Tatsache, dass wir darüber streiten können, also offensichtlich existieren, widerlegt schon die Existenz von perpetuum mobiles.

Würde es so etwas geben können, so scheint mir, würden wir nicht existieren, um uns dann Gedanken darüber machen zu können. Weil wir Menschlein in dieser unglaublichen Menge Energie schon lange gegrillt worden wären.

p.S.:

@Ulrich:
Ich bitte darum, den vorstehenden, versehentlich gesendeten Beitrag, zu löschen.
*verärgerterweise*
#55 esowatschnwatcher
28. August 2010

@schlotti

Sie haben da eine nicht uninteressante these in den scienceraum gestellt, allerdings würde ich dann gerne wissen, wie Sie die beschleunigende expansion unseres universums -> https://www.wissenschaft-frontal.de/screen.php?Lang=Deu&Text=7
erklären, und das ist wohl die erste nicht ironische gemeinte frage dieser blogs.

vg

esowatschnwatcher
#56 Schlotti
28. August 2010

@esowatschnwatcher:

Ach Gott!

Sie verweisen auf eine Seite: http://www.wissenschaft-frontal.de?

Dessen Betreiber ein Herr Hans Weidenbusch ist?

Niedlich…

p.s.:
Ich nehme an, dass ich jetzt verschärft mit Gedichten zu rechnen habe…

Nehmen Sie zur Kenntnis, dass ich nicht die Absicht habe, mit Ihnen eine ellenlange Diskussion zu führen, die absehbar zu nichts führt.
#57 ama
28. August 2010

Also gut, noch ein Hinweis.

Ist das spezifische Gewicht der Würfel größer als das des Wassers, gehen sie unter. Damit gibt zwei Grenzwerte:

1. völlig gewichtslos
2. “gleichschwer”

Im ersten Fall liegen die Würfel auf dem Wasser auf und tauchen gar nicht ein. Im zweiten Fall schließt der oberste Würfel mit der Oberkante an der Wasseroberfläche ab und nichts schaut raus in die Höhe.

Wird ein Würfel von unten unter den Stapel geschoben, so hebt dieser Würfel die Säule wie weit? Im ersen Fall um die volle Höhe eines Würfels, in allen anderen Fällen aber um 0,xxx der Höhe.

Damit auch bei einem völlig reibungslosen System der oberste Würfel vom linken auf den rechten Stapel geschoben werden kann, muß er um einen VOLLE HÖHE gehoben worden sein. Seine Unterkante muß auf gleicher Höhe mit der Oberkante des obersten Wüfels der rechten Säule liegen.

Das ist nur bei völlig gewichtslosen Würfeln der Fall. Sind die Würfel gewichtslos, ist es aber nicht möglich, mittels Gewicht die Säule so weit nach unten zu drücken, daß der unterste Würfel auf Ebene der Unterkante des untersten Würfels der linken Stapels kommt.

Um einen Würfel nach rechts schieben zu können, muß deswegen immer ein Höhenunterschied überwunden werden, der sich aus dem Unterschied der spezifischen Gewichte ergibt. Das ist Arbeit. Die muß schon beim ersten Würfel aufgewendet werden. Der Witz ist, daß die linke Säule länger sein muß als die rechte, um eine Kraft aufbringen zu können.
#58 Ulrich Berger
28. August 2010

@ Schlotti:

Wie ich oben schon gesagt habe: Die “Wucht des Aufpralls” (Impuls bzw. kinetische Energie) des fallenden gelben Würfels ist nicht dafür ausschlaggebend, dass der rote Schwimmer unter Wasser gedrückt wird. Dafür genügt die Gewichtskraft des gelben Würfels, sobald er oben auf dem roten Schwimmer zu liegen kommt. Und selbst wenn es der Impuls wäre: Der bleibt bei jedem Umlauf gleich, da die Fallhöhe sich ja nicht ändert – die ist durch die fixe Höhe der Führungsschiene vorgegeben.
#59 YouMan
28. August 2010

@Aragorn:

Achso, du hast also erklärt warum der Wasserdruck sich unterhalb der Kapillare genauso verhält wie im Becken nebendran. Das der Wasserdruck nur von der Höhe abhängt hatte ich als selbstverständlich angenommen. Hatte das denn jemand angezweifelt? Und was hat das mit der Höhe des Schwimmers in der Kapillare zu tun?

Alles! Der Wasserdruck unterhalb des Schwimmers ist es, welcher den Schwimmer in seiner Lage hält. Je höher der Druck, desto höher wird der Schwimmer nach oben gedrückt. Da nicht anzunehmen ist, dass der Wasserdruck unterhalb der Kapillare plötzlich höher ist als überall sonst auf der gleichen Ebene (warum denn auch?), gibt es auch keinen Grund dafür, dass der Schwimmer in der Kapillare höher steigen sollte, also überall sonst (vorrausgesetzt natürlich, die beiden Schwimmer haben gleiche Form und Gewicht, aber das setzen wir ja vorraus).
#60 Aragorn
28. August 2010

@YouMan
Warum sollte sich ein kleiner Schwimmer in 1m Tiefe für den Wasserdruck in 10 m Tiefe interessieren? Der Auftrieb des Schwimmers wird durch die Druckunterschiede in seiner unmittelbaren Umgebung bestimmt.
#61 YouMan
28. August 2010

Warum sollte sich ein kleiner Schwimmer in 1m Tiefe für den Wasserdruck in 10 m Tiefe interessieren? Der Auftrieb des Schwimmers wird durch die Druckunterschiede in seiner unmittelbaren Umgebung bestimmt.

1m – 10m … Schon wieder eine Aussage, die ich nie geschrieben habe.
Es geht doch nur um den Druck, welcher ‘unmittelbar’ an der unteren Oberfläche des Schwimmers ansetzen kann. Bei einem quaderförmigen Schwimmer setzt der Druck also an einer rechteckigen Fläche an. Fläche mal Druck gibt Kraft (nach oben), und diese ist es, welche ein Gleichgewicht zur Gewichtskraft (nach unten) herstellt. Der seitliche Druck interessiert überhaupt nicht, da er von allen Seiten her gleich ist, und sich somit aufhebt. So schwierig?
#62 Armleuchter
28. August 2010

Nun, für die Idee dieser Maschine dürfen wir den Kapillareffekt keineswegs vernachlässigen. Er ist sogar entscheidend dafür verantwortlich, dass oben irgenwann ein Würfelchen ausgeworfen wird, das dann herunterfallen kann, um über das Schaufelrädchen Energie umzusetzen. Der unterschiedlich hohe Wasserspiegel ist also unverzichtbar, und wir können ihn durchaus anerkennen.
Reibung sei außerdem bewusst vernachlässigt. Wenn irgendwo an einem “PM” etwas nicht stimmt, dann ist es meist nicht die Reibung, die eine tatsächlich erfolgende Energiegewinnung “aus dem hohlen Bauch” irgendwann erstickt, sondern ein prinzipieller Denkfehler.

Wenn wir uns nun das Konstrukt der beiden Würfelsäulen betrachten, dann kann eine periodische Bewegung nur dadurch entstehen, dass ein oben aus der Kapillare abgegebenes Würfelchen die andere Würfelsäule um eine Würfelhöhe nach unten drückt. Nur so kann sich der geschlossene Kreislauf ergeben.

Wenn nun ein Würfel der Kantenlänge d auf die In der Flüssigkeit schwimmende bereits vorhandene Würfelsäule aufgesetzt wird, dann sinkt diese Würfelsäule um einen gewissen Betrag ab. Damit der Kreislauf erhalten (oder überhaupt erst entstehen) kann, muss die Säule um die Strecke d absinken. Dadurch würde am unteren Ende nämlich ein Würfel frei.
Wie tief sinkt aber nun die Würfelsäule tatsächlich ein? Wenn die Dichte aller Würfel genau der Hälfte der Flüssigkeitsdichte beträgt, dann ragt jeweils die Hälfte der Würfelsäule aus der Flüssigkeit. Ein zusätzlicher Würfel der Kantenlänge d senkt die Würfelsäule deshalb nur um 0,5*d ab. Man müsste also oben zwei Würfel auflegen, um unten einen Würfel zu gewinnen.
Wäre die Dichte der Würfel geringer als die halbe Flüssigkeitsdichte, müsste man oben sogar noch mehr Würfel auflegen, um unten einen wegnehmen zu können. Damit der Effekt günstiger wird, müsste die Dichte der Würfel also größer statt kleiner gemacht werden. Der Idealfall (die Säule sinkt beim Auflegen eines Würfels genau um die Kantenlänge d eines Würfels ab) wird erreicht, wenn die Dichte der Würfel mit der Flüssigkeitsdichte identisch ist. Solche Würfel schwimmen aber nicht auf, sondern sie schweben nur. Somit könnten sie auch nicht oben aus der Kapillare herausragen (und damit dann auch nicht wieder herunterfallen).
Wollte man einen Schritt weiter gehen und auf die Würfel gänzlich verzichten, käme man ebenfalls keinen Schritt weiter, denn die Kapillarwirkung führt keinesfalls dazu, dass die Flüssigkeit über den Rand der Kapillare hinaus-läuft. Es bildet sich lediglich die allseits bekannte Wölbung aus, aber es läuft nichts über.

Es tut mir außerordentlich Leid für Herrn Weidenbusch!

Ich bitte um Entschuldigung, dass ich meinen Kommentar nicht in Reimform abgefasst habe. Das wäre zu arrogant erschienen.
#63 A.R.
28. August 2010

habe die Maschine nachgebaut, bei mir funktioniert sie einwandfrei.
#64 Ulrich Berger
28. August 2010

@ Armleuchter:

Wenn man oben einen Würfel der Höhe d auflegt, sinkt die Unterkante des Schwimmers um (ca., wegen der Schräglage) d/2 ab, soweit richtig. Aber wie bereits erwähnt – die Führungsschiene ist genau mit einer solchen Länge konstruiert, dass sie im Gleichgewicht (Bild 1) den untersten roten Würfel GERADE NOCH halten kann. Sagen wir, es genügt ein Absinken um d/10, damit der unterste rote Würfel seitlich nach oben wegkippt. Sobald der Würfel unten weg ist, sinkt der rote Schwimmer wieder genau so tief nach, wie er am Anfang war. Er besteht ja wieder aus 5 Würfeln.
#65 esowatschnwatcher
28. August 2010

@armleuchter

was für ein unglaublicher blödsinn !

wenn eine würfelsäule von herrn berger im wasser steht, man oben einen würfel entfernt, und unten einen dran setzt, dann steht die “neue” würfelsäule natürlich genau so im wasser wie die “alte” würfelsäule, weil sie ja identisch sind. was hier allerdings allgemein übersehen wird, ist :

bei diesem beispiel steigt die “neue” würfelsäule auf, nachdem man oben einen würfel entfernt hat, und unten einen dran gesetzt, und zwar unter energieabgabe, die man zusätzlich bekommt.

tut mir leid herr armleuchter, aber dümmer gehts nimmer -> klasse 4 .

.
#66 Basilius
28. August 2010

@esoweide

(Nebenbei: Wieso habe ich mich eigentlich überhaupt auf auf diesen Strohmann-Diskussion eingelassen? Ok noch ein mal, aber dann sollte alles gesagt sein.)

Die Schwimmerbetrachtung in der Kapillarröhre sind grundsätzlich nicht uninteressant, aber bevor ich hier weiter einem fliegenden Vogel nachjage möchte ich noch mal klarstellen: Die Kapillarröhre ist für die (Nicht-)Funktion des PM unerheblich. Damit wird nur der Höhenunterschied zwischen den beiden Würfelstapeln um den Betrag vergrößert, um den der linke/grüne Würfelstapel in der Skizze über den Wasserstand angehoben wird. Dieser Abstand soll wohl notwendig sein, damit man in der Skizze noch Platz für den Generator (Sorry schlotti: Turbine) hat. Aber weder dieser Höhenunterschied, noch der Generator sind für den umlaufenden Betrieb notwendig. Der Generator will ja sowieso nur die Energie abzapfen, als kann man ihn auch erst ganz am Schluß einbauen. Den Höhenunterschied durch die Kapillare kann man sich auch zunehmend kleiner denken indem man ihn immer schwerer macht, bis die beiden Würfelstapel quasi nebeneinander liegen. Sie sind aber immer noch um einen Winkel gegen die verikale gedreht, damit der oberste Würfel von links nach rechts rutschen kann. Und dann sieht man sehr schön, wie auch vorher von Ama beschrieben, daß für einen erfolgreichen zyklischen Umlaufbetrieb ein Hub um die Höhe eines Würfels unabdingbar ist. Und es ist völlig egal, ob ein Generator oder eine Kapillare hier beteiligt sind oder nicht.

Der Effekt von dem Sie hier so schwärmen nennt sich: “Kapillardepression”
Aber ich muss Sie enttäuschen. Er führt nicht zu irgendeiner unerklärbaren, wundersamen und vor allem nicht unaufhörlichen Hebung der gesamten Würfelkette. Das System pendelt sich in dem von mir bereits weiter oben beschriebenen Gleichgewicht zwischen auftreibender Kapillarkräft und nach unten ziehender Gewichtskraft (Immer noch gesetzt den Fall, der Schwimmer hat eine hinreichend kleine Masse). Aus diesem sich einstellenden Gleichgewicht heraus können Sie immer noch kein PM betreiben. Ich habe immer so das Gefühl, als ob sich hier die Hoffung dahinter verbirgt, daß das Aufsteigen des Schwimmers immer weitergehen würde, so daß sich im Falle der Würfel eine Art Würfelspringbrunnen ergeben würde, der immer munter weiter sprudelt. Aber diese Idee wird schon in der Wikipedia im entsprechenden Artikel zur Kapillarkraft sehr schön verneint. Da gibt es nichts mehr hinzuzufügen.

dass der schwimmer einmal ( so ca. nach 2/3 des videos ) .. an der kapillarwand anhaftet, und dann aber nach längst eingetretener positionierung des kapillars, genau wie vorher wieder aufsteigt. daraus folgt, dass der schwimmer nicht durch den ansteigenden wasserstand mit nach oben gezogen wird.

Ich vermute, daß Sie hier die Ursache Ihres (nicht vorhandenen) Energiegewinns sehen, oder? Aber wieso passiert das, was sie hier glauben beobachtet zu haben, nur einmal nach 2/3 des Videos? schon mal darüber nachgedacht?

Gratuliere, genau darum geht es. wie kann der schwimmer die wasseroberfläche im kapillar durchstoßen, obwohl…

Ich bleibe dabei: Von selber “durchstoßen” wird hier nichts.

Aber all diese Betrachtungen sind der vermeintlichen PM aus oben genannten Gründen Piepsegal. Das Ding läuft nicht.
#67 Aragorn
28. August 2010

@YouMan

1m – 10m … Schon wieder eine Aussage, die ich nie geschrieben habe. Es geht doch nur um den Druck, welcher ‘unmittelbar’ an der unteren Oberfläche des Schwimmers ansetzen kann. Bei einem quaderförmigen Schwimmer setzt der Druck also an einer rechteckigen Fläche an. Fläche mal Druck gibt Kraft (nach oben), und diese ist es, welche ein Gleichgewicht zur Gewichtskraft (nach unten) herstellt. Der seitliche Druck interessiert überhaupt nicht, da er von allen Seiten her gleich ist, und sich somit aufhebt. So schwierig?

Hmm, vermutlich meinen wir mit “Aufstiegshöhe des Schwimmers” nicht das gleiche. Du meinst damit vermutlich immer die relative Höhe, welcher der Schwimmer nach dem Aufstieg, über den Wasserspiegel hinausragt.

Ich meinte damit die absolute Höhendifferenz zwischen dem Schwimmer in der Kapillare und dem Schwimmer im Becken, bezogen bsw. auf den Beckenboden.

Was mir dann allerdings nicht klar ist, was deine Begründung dafür sein soll, weshalb die Maschine kein Perpetuum darstellt?
Oder willst du mit dem Satz

Es geht doch nur um den Druck, welcher ‘unmittelbar’ an der unteren Oberfläche des Schwimmers ansetzen kann.

andeuten, daß der aufgestiegene Schwimmer in der Kapillare weniger über den Wasserstand in der Kapillare herausragt, als der Schwimmer im Becken über den Wasserstand im Becken herausragt?

Damit die Maschine dann kein Perpetuum wäre, dürfte es keine absolute (bsw. auf den Beckenboden bezogene) Höhendifferenz der beiden Schwimmer geben.

Der Schwimmer, innerhalb der Kapillare, müßte immer untertauchen, bis er das Kapillarende erreicht hat. Innerhalb der Kapillare dürfte der Wasserdruck nicht von der Höhe abhängen? Schwerelosikeit in der Kapillare? Das erscheint mir nicht gerade auf Anhieb plausibel?
#68 Basilius
28. August 2010

@Ulrich Berger
Bislang fand ich an allen anderen Widerlegungen einen Denkfehler. Lediglich an meiner noch keinen, was natürlich daran liegen kann, daß ich ihn einfach noch nicht gefunden habe.
Aber Ihre kleine Anmerkung bringt mich schwer aus der Fassung!

Ich werde in mich gehen, bevor ich hier wieder aufschlage.
orz!
#69 SingSing
28. August 2010

A.R.·
28.08.10 · 12:53 Uhr

habe die Maschine nachgebaut, bei mir funktioniert sie einwandfrei.

Karl-Valentin-Gedächtnismedaille ;D ;D
#70 Daniel
28. August 2010

Also wenn ich mich noch an Physikalische Chemie erinnere, dann ist der Kapliareffekt zwar in der Lage Wasser (oder andere Flüssigkeiten) zu heben (oder auch zu senken, Quecksilber wenn ich mich recht erinnere etwa), aber gleichzeitig wird auch eine zusätzliche Kraft nötig das Wasser aus der Kapilare heruszuziehen. Dies gilt natürlich auch für die Würfelstäbe die durch die Kapilare herausragen. Zwar sollte das Wasser also in der Kapillare höher stehen, aber das “Stäbchen” sollte weniger weit herausragen, da die gleichen Kräfte die das Wasser höher heben dann aber das die Stäbe daran hindern weiter herauszuragen, da ja dafür zusätzliche Kraft benötigt wird. Da aber Energie von woher kommen muß, bleibt alles unten.

PS.: Praktisch die gleiche Idee (ohne Stäbe, sondern mittels Wasserkreislauf) hatte ich vor 20 Jahren (ich war etwa 16). Dann habe ich im Schulfach Physikaischer Chemie auch gleich ausrechnen können warum es nicht gehen kann. Ich habe jetzt nicht die Formeln mehr parat, kann aber sagen das die Berechnungen so kompliziert sind, daß schon ein HTLer in etwa 2 Pausen (~20 min) sich ausrechnen kann das es nicht geht (alleine wegen dem Kapilareffekt).

PPS.: Ich habe im Luafe der Schulzeit etwa 20 perfekte Perpetum mobile erfunden. Bei meinem besten habe ich erst im Studium gelernt warum es doch nicht gehen kann.

PPPS.: Also nach so vielen Perpetum mobile erfahrung traue ich mir zu sagen: Wenn du nicht weißt warum es nicht funktionieren soll, warten und forschen und du wirst erfahren warum es nicht gehen kann.
Ich weiß das es nicht geht, aber es ist spannend und herausfordernd so etwas zu entwerfen und dann nachzudenken warum es NICHT geht. Man lernt, daß man die vielen Effekte die man so gerne in der Praxis vernachläßigt bei einem Perpetum mobile einfach NICHT vernachlässigen darf. Das macht demütig.
#71 YouMan
28. August 2010

Ich möchte zu meiner These “Hölzchen-Wand klebt auf Wasseroberfläche” vom 27.08.10 – 22:37 Uhr noch folgendes Experiment ergänzen, welches jeder zu Hause in weniger als 1 Minute durchführen kann.
Man nehme:
1 trockenes Streichholz
1 Glas Wasser
Nun tauche man das Streicholz langsam in das Wasser und beobachte dabei die Wasseroberfläche in der unmittelbaren Nähe des Streichholzes. Danach ziehe man das Streichholz wieder langsam heraus, und beobachte ebenfalls die Wasseroberfläche.

Was passiert? Beim Eintauchen wölbt sich die Wasseroberfläche nach unten, und bleibt auch eine Weile in dieser Position, wenn man das Hölzchen still hält. Man sieht also deutlich wie die Oberfläche am Hölzchen “klebt” (offenbar auch ein Oberflächenspannungseffekt).
Beim Herausziehen passiert das Gegenteil, das Wasser wird nach oben gezogen, und bleibt in der Position, wenn man das Hölzchen stillhält.
Auf der nun benetzten Oberfläche bleibt die Wölbung nach oben erhalten, auch wenn man das Hölzchen nun wieder ins Wasser taucht. Mit feuchtem Hölzchen kann die Wasseroberfläche also nicht mehr nach unten gewölbt werden.
Da nasse Oberflächen an Luft aber dazu neigen, zu trocknen, kann der Klebe-Effekt aber nach einer gewissen Zeit natürlich wiederholt werden.
Ich denke hierin liegt die Lösung zum Weidenbusch’schen “Beweisvideo”.
Mit besonderem “Auftrieb im Kapillar” hat das Ganze aber, wie bereits mehrfach geschrieben, nichts zu tun.
#72 YouMan
28. August 2010

Du meinst damit vermutlich immer die relative Höhe, welcher der Schwimmer nach dem Aufstieg, über den Wasserspiegel hinausragt.

Nein, im Gegenteil. Ich meine die absolute Höhe. Die Schwimmer stellen sich aufgrund des Auftriebs auf exakt die gleiche Höhe ein. Nach meiner Überlegung können Sie eine horizontale Linie vom Fuß des linken Schwimmers zum rechten Schwimmer ziehen, und landen genau am Fuß des rechten Schwimmers. Grund ist, dass überall auf dieser horizontalen Linie der Wasserdruck gleich ist. Und nachdem es nun keinen Höhenunterschied gibt, kann auch kein Würfel von einem Schwimmer auf den anderen fallen, ergo kein PM.
#73 Aragorn
28. August 2010

Nein, im Gegenteil. Ich meine die absolute Höhe.

Also so wie in der Skizze (etwas übertrieben) dargestellt?

https://img291.imageshack.us/img291/8222/weidenb.gif

In oberen Teil der Kapillare sollen es also wirklich keinen Auftrieb mehr geben?
#74 YouMan
28. August 2010

@Basilius

Bislang fand ich an allen anderen Widerlegungen einen Denkfehler.

Bitte um Begründung des Denkfehlers in meiner Widerlegung. Danke!
#75 YouMan
28. August 2010

@Aragorn
Ja, genau wie in dieser Skizze.
#76 Aragorn
28. August 2010

@YouMan
Aha, dann ändere ich das mal um in ein Quecksilberbad.
Steckt man eine Kapillare in ein Quecksilberbad, dann sinkt das Quecksilberniveau in der Kapillare. Damit nun ebenfalls kein Perpetuum möglich ist, müsste jetzt der Auftrieb im gesamten Becken sinken.

Beständen die Weltmeere aus Quecksilber, dann könnte kein Fisch mehr zur Oberfläche steigen, sobald ich eine Kapillare ins Quecksilber-Weltmeer tauche?

Eine solche Annahme erscheint mir, selbst für die Widerlegung eines Perpetuums, doch etwas zu absurd.
#77 YouMan
28. August 2010

@Aragorn

Steckt man eine Kapillare in ein Quecksilberbad, dann sinkt das Quecksilberniveau in der Kapillare.

Einverstanden

Damit nun ebenfalls kein Perpetuum möglich ist, müsste jetzt der Auftrieb im gesamten Becken sinken. Beständen die Weltmeere aus Quecksilber, dann könnte kein Fisch mehr zur Oberfläche steigen, sobald ich eine Kapillare ins Quecksilber-Weltmeer tauche?

Nicht einverstanden. Diese Schlussfolgerung kann ich nicht nachvollziehen. Ein Fisch kann immer zur Oberfläche steigen, wenn sein spezifisches Gewicht geringer ist als das des Wassers/Quecksilbers; Ob jemand einen Strohhalm ins Wasser hält oder nicht ist doch egal.
Mir ist der Begriff “Auftrieb” für die ganze Diskussion ohnehin zu schwammig. Auftrieb heißt nur, dass ein Körper nach oben getrieben wird. Auftrieb ist aber keine Eigenschaft des Schwimmmediums (Wasser, Quecksilber…) und auch keine Anti-Gravitiation.
Daher habe ich auch im meiner Begründung auch immer versucht klarzumachen, was denn nun eigentlich die Bewegung nach oben bewirken soll. Bewegung(sänderung) wird durch Kräfte verursacht. Gleichgewicht bzw. Ruhezustand stellt sich ein, wenn die Kraftvektoren auf einen Körper in allen Richtungen gleich groß sind. Der Gewichts-Kraftvektor des Schwimmers bleibt immer gleich groß, da von der Masse des Schwimmers abhängig. Der “Auftriebs”-Kraftvektor hängt vom Wasser-(Quecksilber)*Druck* der jeweiligen *absoluten* Wassertiefe ab. Absolute Tiefe deshalb, weil es in einer Flüssigkeit horizontal keine Druckunterschiede gibt. Aber ich fange mich zu wiederholen an. Man kann alles weiter oben schon nachlesen.
#78 Aragorn
28. August 2010

@YouMan

Nicht einverstanden

Und wie willst du dann im Quecksilberbad gleiche Schwimmerhöhen realisieren?
Soll der Schwimmer in der Kapillare plötzlich wie ein Ballon in die Lüfte aufsteigen?
Oder der Schwimmer Im Quecksilber-Weltmeer absinken?

Es gibt nur diese beiden Möglichkeiten, um auf deine Weise, das Perpetuum zu verhindern. Und beide sind absurd.
#79 Rincewind
28. August 2010

Vermutlich bin ich zu doof, die Problematik zu kapieren, warum das überhaupt funkionieren könnte. Die Würfel müssen ja den gleichen Auftrieb haben, und somit wird der unterste nach Energie-Entzug keinen ausreichenden Impuls mehr haben, einen Würfel unten rauszudrücken.
#80 YouMan
28. August 2010

Und wie willst du dann im Quecksilberbad gleiche Schwimmerhöhen realisieren?
Soll der Schwimmer in der Kapillare plötzlich wie ein Ballon in die Lüfte aufsteigen?
Oder der Schwimmer Im Quecksilber-Weltmeer absinken?

Der Schwimmer im Quecksilber-Weltmeer wird sicherlich nicht absinken, der kriegt wie bereits gesagt von unserem Strohhalmexperiment nichts mit.
Damit der Schwimmer in der Kapillare “plötzlich wie ein Ballon in die Lüfte aufsteigt” müsste erst einmal gegeben sein, dass sich das Quecksilber in der Kapillare überhaupt soweit hinunterdrücken lässt, dass seine Oberfläche unter die des Schwimmers in der Kapillare sinkt. Das bezweifle ich. Hierzu müsste man in den Skizzen einmal etwas realistischere Größenverhältnisse schaffen.
Im Übrigen ändert ihr gepostetes Kugel-Bildchen ein bisschen die Rahmenbedingungen meiner Aussage, dass die Körper immer auf gleicher Höhe bleiben. Meine Aussage gilt nur für Körper mit vertikalen Seitenwänden, da sich nur dann lineare Zusammenhänge zwischen Auftriebskraft durch Flüssigkeitsdruck und Eintauchtiefe ergeben.
#81 Aragorn
28. August 2010

Im Übrigen ändert ihr gepostetes Kugel-Bildchen ein bisschen die Rahmenbedingungen meiner Aussage, dass die Körper immer auf gleicher Höhe bleiben. Meine Aussage gilt nur für Körper mit vertikalen Seitenwänden, da sich nur dann lineare Zusammenhänge zwischen Auftriebskraft durch Flüssigkeitsdruck und Eintauchtiefe ergeben.

Das heißt also du bist der Meinung, die Auftriebskraft sei von der geometrischen Form des Körpers abhängig. Eine 1 dm^3 große Kugel habe einen anderen Auftrieb, wie ein 1 dm^3 Quader?
#82 YouMan
28. August 2010

Das heißt also du bist der Meinung, die Auftriebskraft sei von der geometrischen Form des Körpers abhängig. Eine 1 dm^3 große Kugel habe einen anderen Auftrieb, wie ein 1 dm^3 Quader?

Nein, habe ich nicht gesagt. Ich habe immer gesagt, die Auftriebskraft eines Körpers ist gleich dem Gewicht des Körpers. Allerdings bestimmt die Form die Eintauchtiefe, bei welcher diese Gleichgewichtskraft erreicht wird. Nehmen Sie eine Styroporpyramide und stellen Sie diese einmal mit ihrem Fuß, und einmal mit ihrer Spitze ins Wasser (festhalten!). Merken Sie was?
#83 Aragorn
28. August 2010

Damit der Schwimmer in der Kapillare “plötzlich wie ein Ballon in die Lüfte aufsteigt” müsste erst einmal gegeben sein, dass sich das Quecksilber in der Kapillare überhaupt soweit hinunterdrücken lässt, dass seine Oberfläche unter die des Schwimmers in der Kapillare sinkt. Das bezweifle ich. Hierzu müsste man in den Skizzen einmal etwas realistischere Größenverhältnisse schaffen.

Ok, dann halt ein den realen Größenverhältnissen besser angepasstes Bild, bei dem das Perpetuum-Prinzip schlechter erkennbar ist:

https://img838.imageshack.us/img838/5577/quecksilber.gif
#84 Aragorn
28. August 2010

Ich habe immer gesagt, die Auftriebskraft eines Körpers ist gleich dem Gewicht des Körpers.

Dann gibt es also deiner Ansicht nach keine Körper die sinken oder steigen können?
Merken Sie was?
#85 Aragorn
28. August 2010

Allerdings bestimmt die Form die Eintauchtiefe, bei welcher diese Gleichgewichtskraft erreicht wird. Nehmen Sie eine Styroporpyramide und stellen Sie diese einmal mit ihrem Fuß, und einmal mit ihrer Spitze ins Wasser (festhalten!).

Für die Bestimmung der potentiellen Energie kann man so tun, als sei die gesamte Masse des Körpers im Schwerpunkt konzentriert.
Wie ändert sich die Höhe dieses Schwerpunkts, relativ zum Beckenboden, bei ihren schwimmenden Fuß- und Kopf-Pyramide?
#86 Aragorn
28. August 2010

Da ist was mit dem zitieren schiefgegangen. Also nochmals:

Allerdings bestimmt die Form die Eintauchtiefe, bei welcher diese Gleichgewichtskraft erreicht wird. Nehmen Sie eine Styroporpyramide und stellen Sie diese einmal mit ihrem Fuß, und einmal mit ihrer Spitze ins Wasser (festhalten!).

Für die Bestimmung der potentiellen Energie kann man so tun, als sei die gesamte Masse des Körpers im Schwerpunkt konzentriert.
Wie ändert sich die Höhe dieses Schwerpunkts, relativ zum Beckenboden, bei ihrer schwimmenden Fuß- und Kopf-Pyramide?
#87 YouMan
28. August 2010

Ok, dann halt ein den realen Größenverhältnissen besser angepasstes Bild, bei dem das Perpetuum-Prinzip schlechter erkennbar ist

Danke für die Mühe ein neues Bild zu malen. Wie man schön sieht, ist der Schwimmkörper nun schon bedeutend kleiner und somit auch leichter geworden. Sehr leichte Teilchen (z.B. Dampf) haben ja nun tatsächlich das Potential in der Luft zu schweben. Ob das von Ihnen gezeichnete Teilchen klein und leicht genug dafür wäre, und ob der Quecksilberstand in der Kapillare realistisch tief ist, kann ich anhand ihrer Zeichnung aber nicht beurteilen. Leider habe ich auch noch kein Kapillar im Quecksilber in der Praxis gesehen und finde auch in Google-Bilder keine geeignete realistische Darstellung. Ich denke mir nur eines: Würde sich das Quecksilber durch die Oberflächenspannung so leicht nach unten drücken lassen, hätte man sicherlich auch Probleme mit Quecksilber-Thermometer und -Barometer wo man schließlich Temperatur und Druck messen möchte, und nicht Kapillar-Kräfte. Aber ich gebe Ihnen recht, dass dies einen interessanten Schauplatz darstellt, der es lohnt weiter darüber nachzudenken.
#88 rolak
28. August 2010

kein Kapillar im Quecksilber in der Praxis gesehen und findeauch in Google-Bilder keine geeignete realistische Darstellung

Schonmal drüber nachgedacht, daß es vielleicht daran liegen könnte, daß Quecksilber (zumindest bis gestern noch) undurchsichtig ist, also von der Seite erstaunlicherweise nicht erkennbar sein wird, daß in der Kapillare die Oberfläche tiefer ist als außerhalb?
#89 Aragorn
28. August 2010

Kapillarsteighöhe h = 2*Ospg / (g*rho*r)

Ospg = Oberflächenspannung der Flüssigkeit
g = Fallbeschl. (9,81 m/s^2)
rho = Dichte
r = Radius der Kapillare

Ospg_Wasser = 0,07 N/m
Ospg_Quecksilber = 0,475 N/m

Bei einem Kapillardurchmesser von 1mm (r=0,5 mm) ergibt das:

h_Wasser = 29 mm
h_Quecksilber = 14 mm

Da müßte der d=1 mm Schwimmer ca. 14 mm über dem Quecksilber schweben.
#90 YouMan
28. August 2010

@rolak
Erklären Sie mir bitte, warum man solche ein ähnlichen Fotos
https://www.wasser-wissen.de/abwasserlexikon/k/images/kapillaritaet1.jpg
nicht auch mit Quecksilber machen können sollte. Ansonsten trägt ihre Polemik nichts zur bisher einigermaßen sachlichen Diskussion bei.
#91 YouMan
28. August 2010

Da müßte der d=1 mm Schwimmer ca. 14 mm über dem Quecksilber schweben.

Wenn ihre Rechnung stimmt, dann ist das natürlich unplausibel. Ich behaupte natürlich nicht, ein kleines Eisenkügelchen mit knapp unter 1mm Durchmesser würde 14mm über einer Quecksilberoberfläche schweben. Ich kann nur gerade leider noch nicht sagen, wo der Haken ist, und erbitte daher Bedenkzeit. Generell finde ich das Quecksilber-Beispiel etwas undurchsichtig. Mit Wasser ist es viel klarer 😉
#92 YouMan
28. August 2010

@Aragorn
PS: Müsste bei ihrer Rechnung für Quecksilber nicht ein negativer Wert rauskommen?
#93 Aragorn
28. August 2010

Ich kann nur gerade leider noch nicht sagen, wo der Haken ist, …

Prinzipiell könnte man sich bsw. fragen: Wenn die Wassersteighöhe in der 1 mm Kapillare 29 mm beträgt. Was passiert dann wenn ich die Kapillare nur 20 mm lang über die Wasseroberfläche des Beckens hinausragen lasse? Fließt das Wasser dann aus der Kapillare wieder ins Becken?
#94 wolfgang
28. August 2010

Also Leute ihr macht zu wenig Urlaub. Ich sitze an einem schönen See und beobachte einen Fischer, der hat pro Angel einen Schwimmer- unten rot.
Der tauch immermal wieder auf oder ab, auf einmal ganz ab und es ist ein Fisch dran.
Ganz ohne Kapillareffekt, möglicherweise ist der Fisch quecksilberhaltig- auf jeden Fall ein perfektes PM. Fischenergie pur- aus dem nichts 😉
#95 Aragorn
28. August 2010

Müsste bei ihrer Rechnung für Quecksilber nicht ein negativer Wert rauskommen?

Sehr gut aufgepasst! 🙂

Ja müsste. Tut aber nicht. Wo das Problem sein?
Das Problem ist das ich die Kapillar-Formel verfälscht habe. Komplett lautet die eigentlich:

Kapillarsteighöhe h = 2*Ospg*[b]cos(phi)[/b] / (g*rho*r)

Allerdings habe ich für cos(phi) keine Tabelle in meiner Physikformelsammlung gefunden und die deshalb frech unterschlagen, in der Hoffnung das es keiner merkt. Lol.

Der Kontaktwinkel für Quecksilber müßte kleiner 90° sein, damit cos(phi) negativ wird. Mangels Daten habe ich einfach angenommen, daß er vermutlich bei ca. 180° liegt und cos(phi) = -1 für Quecksilber angenommen.
#96 rolak
28. August 2010

Hi Geo,Mann: Bei allen nichtbenetzenden Flüssigkeiten gibt es eine Kapillardepression in der Höhe nach der Formel. Diese Formulierung ersetzt das Vorzeichen wie bei beschleunigen/bremsen.

Na wenn Dir so ein Weidenbusch-Maschinen-fernes Schema reicht, nimm =»hiervon die zwölfte Seite.
btw: Wie kann mein post da oben polemisch sein, da er doch nur eine Frage enthält, jedoch weder ein Argument noch den Versuch, ein solches durchzusetzen? Gibts noch so einen unmotivierten Vorwurf?
#97 rolak
28. August 2010

sorry, die url hats beim Kopieren zerrissen: =»hier
#98 YouMan
28. August 2010

Allerdings habe ich für cos(phi) keine Tabelle in meiner Physikformelsammlung gefunden und die deshalb frech unterschlagen, in der Hoffnung das es keiner merkt.

Sehen Sie, aus dem gleichen Grund (keinen passenden cos(phi) gefunden) habe ich erst gar nicht begonnen zu rechnen, weil ich wusste, dass ich ohne diesen ohnehin keinen richtigen Wert rausbekommen würde.
Ich wäre aber immer noch an einem echten Foto eines solchen Quecksilber-Kapillars interessert. Im Internet finde ich nur 1-2 Zeichnungen, von denen man nicht sicher sein kann, ob sie die Realität originalgetreu abbilden.
#99 rolak
28. August 2010

/zerrissen/ und jetzt auch noch den Zusammenhang 😉 bei der ersten aragornschen Formel muß man mit Worten spielen, bei der zweiten gibts ein mitgeliefertes Vorzeichen.

Dafür ist das PM(Aragorn), Modell kapillarischer Brunnen auch nicht haltbar: wo keine Kapillare ist, gibt es auch keinen dadurch hervorgerufenen Effekt. Somit bleibt das Wässerchen scheu in der Röhre, in die der gespannte Overunity-Experimentator schaut.
#100 kereng
28. August 2010

https://www.pictureupload.de/originals/pictures/190110130439_zeichnung.frei..JPG
Der Text in dieser Zeichnung stammt von Weidenbusch selbst, oder?
“Was wirklich passiert ist, dass der linke Schwimmkörper genau so weit aus dem Kapillar steht wie der Schwimmkörper im Bild oben links.”

Das bezweifle ich.

Der Schwimmkörper verdrängt so viel Wasser, dass seine eigene Gewichtskraft der Kraft entspricht, die auf das verdrängte Wasser Richtung Erdschwerpunkt wirkt.
Weil das Wasser im Röhrchen von der Wand (bzw. von seinen Nachbarmolekülen) etwas hochgezogen wird, ist die resultierende Kraft Richtung Erdschwerpunkt geringer als im freien Wasser. Der Schwimmkörper im Kapillar verdrängt also mehr Wasser und sinkt weiter ein als der andere, so als wäre das Wasser im Röhrchen leichter. Auf den Schwimmkörper selbst wirkt die Gewichtsabnahme kaum, weil er oben aus dem betroffenen Bereich rausragt.

Falls das nicht ausreicht, um das PM zu zerstören, schlage ich vor, das enge Röhrchen durch einen größeren Zylinder ohne merklichen Kapillareffekt zu ersetzen, der zwischen dem Wasser und der Luft noch eine dicke Schicht Öl enthält. Im Zylinder wird ein Schwimmkörper weiter empor ragen als im freien Wasser daneben, womit die Ausgangssituation für das PM wieder gegeben ist. Nur diesmal ist leichter zu erklären, warum es nicht klappt.
#101 YouMan
28. August 2010

@rolak
Zum Dokument: Error 404 Objekt nicht gefunden
Zur Polemik: Unangebrachte Ausschmückungen mit “Schonmal drüber nachgedacht”, “zumindest bis gestern noch” oder “erstaunlicherweise” betrachte ich als Polemik, auch wenn sie vielleicht lustig gemeint sein hätten sollen. Aber sei’s drum. Peace.
#102 YouMan
28. August 2010

@rolak
PS: OK, die nicht zerrissene URL funktioniert. Danke!
#103 Roland K.
28. August 2010

Wie hoch steigt der Schwimmer im Kapilar? Man könnte es recht einfach nachprüfen.
Der Schwimmer soll eine ca halb so hohe Dichte haben wie Wasser. Fichtenholz bietet sich an. Wenn man einen Strohhalm mit 4 mm als Kapilar nimmt, sollte man auf Ca. 7 mm Wasseranstieg kommen. Wer probiert es aus?
#104 Aragorn
28. August 2010

Die Steighöhen beziehen sich auf Glaskapillaren. Mit Strohhalmen wird die Steighöhe beträchtlch geringer ausfallen.
#105 Basilius
28. August 2010

@YouMan
Ich sollte eigentlich besser meinen eigenen Scherbenhaufen ausmisten, aber wer so höflich um Widerlegung der Widerlegung bittet…

Dieses “Mitziehen” des Schwimmers mit der Wasseroberfläche funktioniert aber logischerweise nur einmal.

Das würde ich so nicht ausdrücken. Der Schwimmer wird immer wieder auf diese Höhe gezogen, da sich hier ja ein Kräftegleichgewicht einstellt. Wenn ich den Schwimmer mit einer von außen ansetzenden Kraft nach oben oder unten ziehe und loslasse, so sollte das System immer wieder in den Gleichgewichtszustand zurückfedern. OK?

Im Falle eines ewig laufenden Kreisprozesses bliebe ab dem ersten Anheben der Wasserpegel im Kapillar ja immer an der gleichen Stelle. Ein erneutes, weiteres Anheben des Schwimmers durch Adhäsion ist somit nicht gegeben. Im Gegenteil, diese “Klebekräfte” der Wasseroberfläche müssen ja auch einmal überwunden werden, und haben wahrscheinlich ähnliche Auswirkungen wie Haftreibung.

Das erneute weitere Anheben soll ja auch durch den von unten neu hinzukommenden Würfel (siehe Bild 3. ganz oben) geschehen. Dieser wird ja allein schon durch die “normale” Auftriebskraft nach oben gegen die wartende grüne Würfelkette gedrückt und soll so den gesamten Verbund mittels seinen Auftriebs nach oben schieben. Dazu braucht es die Kapillarröhre erst mal gar nicht. Es ist für diesen Hub auch völlig unerheblich, ob die grüne Würfelkette sich für ihr eigenes Auftriebsgleichgewicht jetzt an der Wasserstandshöhe im Gesamtbecken orientiert, oder aber am Wasserstand in der Kapillarröhre. Der zusätzliche rote Würfel A drückt auf jeden Fall mit seinem Auftrieb die gesamte Würfelkette ein Stück nach oben. Dadurch plumpst der oberste Würfel gemäß Erklärung herunter und das Spiel geht wieder von vorne los.

Ist das soweit klar, warum Ihre Widerlegung diese PM leider doch nicht widerlegt?

Ich für meinen Teil bin heute noch nicht wirklich dazu gekommen hier weiter mein Hirn zu zermartern, aber während meiner obigen Erklärung kam mir noch eine Idee, welche vielversprechend ist.
Also hoffentlich bis bald…
#106 Aragorn
28. August 2010

@rolak

Dafür ist das PM(Aragorn), Modell kapillarischer Brunnen auch nicht haltbar: wo keine Kapillare ist, gibt es auch keinen dadurch hervorgerufenen Effekt. Somit bleibt das Wässerchen scheu in der Röhre, in die der gespannte Overunity-Experimentator schaut.

Hmm, heißt das nun: Dort wo die Kapillare endet, wirkt keine durch die Kapillare verursachte Kraft?
Was passiert denn, wenn ich das Kapillarenende am oberen Ende um 180° verbiegen würde (so das das obere Kapillarenende nun in Richtung des Beckens zeigen würde)? Reicht dann die Schwerkraft aus, um das Wasser aus der Kapillare zu ziehen?
#107 YouMan
29. August 2010

@Basilius

Ist das soweit klar, warum Ihre Widerlegung diese PM leider doch nicht widerlegt?

Nein, eigentlich nicht. Meine Widerlegung des PM steht ja im oberen Teil meines Postings vom 27.08.10, 22:37 Uhr, bis “Der langen Rede kurzer Sinn”, und besteht darin, dass ich behaupte, der Auftrieb im Kapillar sei ein Trugschluss, und bei den Schwimmern ergäbe sich gar kein Höhenunterschied, womit die ganze Würfel-Fallerei hinfällig ist.

Der untere Teil des Postings ist ein Erklärungsversuch, was in dem Video zu sehen ist, warum das was man sieht gar nichts mit der Auftriebs-Theorie zu tun hat, und warum das was an Effekten übrigbleibt (Adhäsionskräfte zwischen Streichholz und Wasser, siehe auch mein Posting vom 28.08.10 um 14:36 Uhr) nie und nimmer ein PM darstellt.

Danke trotzdem für das Feedback!
#108 rolak
29. August 2010

Hi Aragorn, dafür reicht die quick&dirty Erklärung latürnich nicht, da muß schon mehr her, wie von Dir ja auch oben schon geschrieben oder final formuliert hier im letzten Abschnitt von ==Effekte==.
#109 perk
29. August 2010

Was passiert denn, wenn ich das Kapillarenende am oberen Ende um 180° verbiegen würde (so das das obere Kapillarenende nun in Richtung des Beckens zeigen würde)? Reicht dann die Schwerkraft aus, um das Wasser aus der Kapillare zu ziehen?

die kraft die das wasser hochzieht ist die bindungsenergie zu den wänden, diese kraft ist in konkurrenz zur schwerkraft, ein gleichgewicht stellt sich ein, weil die säule je länger sie wird immer schwerer wird, und die haltende kraft an ihrem fuß ab der benetzung konstant ist

wenn du diese beiden prinzipien des kapillareffekts begriffen hast ist die antwort mit dem biegen ganz leicht: die wassersäule die in dem 180° knickstück hängt ist kürzer als der abstand wasseroberfläche zu oberkante des wassers in der kapillare.. es kann also ohne probleme von der anziehungskraft der wände im röhrchen gehalten werden(und wird es auch)

was anderes ist es wenn du in ein wasserbecken ein kapillar mit dem 180° knick so einführst dass das “absteigende” röhrchen länger ist als die maximale kapillarlänge für seinen durchmesser aber der knick noch unter der kapillarhöhe ist.. dann fließt das wasser aus dem becken über die höhendifferenz hinweg und tropft am ende heraus (aber den effekt kann man auch einfacher beobachten.. einfach nenbis zum boden reichenden wollfaden über den rand in ne fast volle badewanne hängen.. )
#110 esowatcherwatschn
29. August 2010

kleines widerlegungsfazit :

Und jetzt alle gemeinsam:

SCHALLEND BRÜLL UND LACHEND PRUST
#111 Basilius
29. August 2010

@YouMan

OK, das Video sollten man wirklich am besten vergessen. Es hat mit der Maschine und ihrem Wirkprinzip recht wenig zu tun. Aber ich dachte, daß ich weiter oben schon einmal erklärt habe, warum m.E. die Maschine auch ohne das Kapillarröhrchen auskommt und trotzdem aussieht, wie ein funktionierendes PM? Egal, ich versuche die Erklärung nochmal mit anderen Worten, vielleicht hilft mir das ja auch selber weiter…

Der Grund für das Einpendeln eines Schwimmkörpers auf dem Gleichgewichts-Niveau ist schließlich das Zusammenspiel zweier Kräfte: Zum einen der Gewichtskraft des Schwimmers, welche nach unten wirkt, und zum anderen der Auftriebskraft, welche nach oben wirkt. Die vertikale Auftriebskraft setzt aber flächig unten am ganzen Schwimmkörper an und ist vom Druck der jeweiligen Wassertiefe des Schwimmkörpers abhängig.

Nein, das ist die Auftriebskraft nicht. Die Auftriebskraft ergibt sich allein Äquivalent zu der Gewichtskraft des durch das Volumen unseres Würfels verdrängten Wassers. Der Wasserdruck in der Tiefe geht hier nicht in die Auftriebskraft ein.

Der Wasserdruck nimmt bekanntlich von oben nach unten zu, ganz einfach deshalb, weil von weiter unten aus gesehen mehr Wassergewicht von oben herunterdrückt. Je tiefer der Körper also eintaucht, um so höher der Gegendruck von unten.

Das stimmt aus dem selben Grund nicht. Es ist nicht der höher werdende Druck in größerer Tiefe, sondern die Auftriebskraft nimmt zu, solange das verdrängte Volumen größer wird. Das kann man sehr schön in der Badewanne beobachten, wenn man einen hohen Zylinder benutzt. Bei einem kleinen Würfel nimmt die Auftriebskraft nicht mehr weiter zu, sobald er völlig untergetaucht ist und so auch nicht mehr weiteres Volumen an Wasser verdrängen kann. Auch wenn ich jetzt den Würfel in der Badewanne weiter nach unten drücke, so bleibt die Auftriebskraft dieselbe und nimmt eben nicht mit steigender Tiefe weiter zu. Wem das nicht gleich einleuchtet, der bedenke, daß zwar der Druck auf der Unterseite des Würfels in der Tiefe zunimmt, aber das selbe gilt ja auch gleichzeitig für den Druck auf der Oberseite des Würfels. Und dieser “schiebt” nach unten. Entscheidend ist also lediglich die Differenz. Ihre Begründung, warum der Schwimmer den Wasserstand innerhalb der Kapillarröhre ignoriert und sich trotzdem nur auf ein Gleichgewicht mit dem Wasserstand im Gesamtbecken einstellt klappt so wohl nicht.
#112 Roland K.
29. August 2010

Es wurde behauptet: “der Auftrieb im Kapillar sei ein Trugschluss, und bei den Schwimmern ergäbe sich gar kein Höhenunterschied”

Ich habe das gerade mit einem Glas Wasser, einem Trinkhalm aus Plastik und einem kleinen Stück Zahnstocher ausprobiert.

Ohne Kapilar schwimmt das Holzstück auf Wasserniveau. Stülpt man den Trinkhalm darüber, so hebt sich das Wasser und das Holzstück im Inneren des Trinkhalmes. Stößt man das Holzstück leicht nach unten, so schwimmt es wieder nach oben und ist wieder ÜBER dem Wasserniveau des Gläser.

Die Behauptung “der Auftrieb im Kapillar sei ein Trugschluss, und bei den Schwimmern ergäbe sich gar kein Höhenunterschied” kann experimentell einfach widerlegt werden, was ich IMHO somit getan habe.
#113 Daniel
29. August 2010

@Roland K

Also das kann ich nicht nachvollziehen. Ich habe es gerade ausprobiert und kann keinen Unterschied in der Höhe feststellen. Wenn der Holz “ohne” Kapillare senkrecht ist, dann ist es gleich hoch wie das in der Kapillare.

Einfach zu sagen wenn man es reinwirft schwimmt es eben und wenn man es senkrecht aufrichtet, dann ist es aufgerichtet kommt mir seltsam vor, vielleicht habe ich da aber was mißverstanden. Mein Versuchsaufbau ist sicher nicht perfekt und hat gewisse Nachteile, denn etwa bleibt das Holz in der Kapillare (Strohhalm) leicht haften und muß durch rütteln in die Gleichgewichtslage gebracht werden, …

Ich kann nur sagen was ich oben schrieb: Es geht theoretisch nicht und praktisch ist es wohl noch schwerer.
#114 Aragorn
29. August 2010

@perk
Ok, das sehe ich genauso. Das Wasser in der 1 mm Kapillare steigt auf 29 mm. Und diese 29 mm Wassersäule verbleibt in der Kapillare, auch wenn man die Kapillare aus dem Wasser harauszieht. Weil am Ende der Kapillare eine Kraft auftritt, die der Gewichtskraft der 29 mm hohen Wassersäule in der Kapillare entspricht, und die das Wasser wieder in die Kapillare hineindrückt.

Herausfließen würde das Wasser daher erst dann, wenn im umgebogene Ende eine höhere Wasserssäule stehen würde. Dann wäre das Ende der Kapillare allerdings unterhalb des Wasserspiegels des Beckens. Und das kennt jeder mit Garten: Zwei Fässer mit unterschiedlicher Wasserhöhe mit einem Schlauch verbunden ….
#115 Aragorn
29. August 2010

@Daniel, Roland.K

Wenn das mit dem Holzstück in der Kapillare Probleme bereitet, könnte man vielleicht auch schauen ob die Kohlensäurebläschen in der Kapillare bis zur Oberfläche aufsteigen, also statt Wasser Sprudel verwenden?
#116 Aragorn
29. August 2010

Und wie ist das beim Quecksilber-Perpetuum? Wenn man nun in den oberen Teil der Kapillare ein Loch reinbohren würde, und mit dem ausfliessenden Quecksilber eine Turbine antreibt.

Würde diese Skizze denn der Realität entsprechen, und die Vorrichtung tatsächlich endlos Energie produzieren?

https://img832.imageshack.us/img832/8464/quecksilberp.gif
#117 Roland K.
29. August 2010

Man kann das Experiment auch mit einem Styropor-Küchen – Ca 1 mm im Durchmesser machen. Das Kügelchen ist sehr leicht und schwimmt an der Wasseroberfläche. Im Kapilar schwimmt es an der Wasseroberfläche, die etwas höher liegt. Gerade ausprobiert.
#118 kereng
29. August 2010

@Aragorn
Das Quecksilber möchte nicht ins enge Röhrchen aufsteigen sondern lieber unter seinesgleichen bleiben. Dann wird es sich erst recht nicht unter noch geringerem Druck ins noch engere Löchlein in der Seitenwand zwängen.

Sonst könnte man ja auch in die Wand des Wasserkapillars oberhalb der umgebenden Wasserlinie aber unterhalb des inneren Wasserspiegels ein Loch bohren, aus dem dann ein ewiger Springbrunnen sprudelt.
#119 Roland K.
29. August 2010

@Daniel : Ragt ein Schwimmer im Kapilar höher aus dem Wasserbecken als ein Schwimmer außerhalb des Kapilar? Ja. Mit folgendem Experiment kann man es leicht überprüfen: 1 Glas Wasser, 1 Trinkhalm Durchmesser Ca 2.5 mm, Styropor Kugel Durchmesser Ca 1 mm. Trinkhalm ins Wasser geben, so dass ein Teil ober und ein Teil unter der Wasseroberfläche ist und z.b. mit Klammer am Glasrand fixieren. Man sieht, dass der Wasserstand im Trinkhalm um ein paar Millimeter höher ist (abhängig vom Material des Trinkhalmes). Nun lässt man je ein Styropor-Kügelchen mit einer Pinzette vom Boden des Wasserglases nach oben steigen. Ein mal ausserhalb des Trinkhalmes und einmal so, dass es im Trinkhalm aufsteigt. Man sieht, dass die beiden Kügelchen, nachdem Sie aufgestiegen sind, NICHT auf einer Ebene liegen. QED.
#120 YouMan
29. August 2010

@Basilius

Das kann man sehr schön in der Badewanne beobachten, wenn man einen hohen Zylinder benutzt. Bei einem kleinen Würfel nimmt die Auftriebskraft nicht mehr weiter zu, sobald er völlig untergetaucht ist und so auch nicht mehr weiteres Volumen an Wasser verdrängen kann. Auch wenn ich jetzt den Würfel in der Badewanne weiter nach unten drücke, so bleibt die Auftriebskraft dieselbe und nimmt eben nicht mit steigender Tiefe weiter zu.

Das ist richtig. Meine Überlegung mit dem Druckanstieg (und somit Kraft-Anstieg) und der daraus folgenden Aussage, dass die Schwimmer auf gleichem Niveau bleiben gilt nur für den Fall, der auf den meisten der bisher gezeigten Bildern darstellt ist: Nämlich, dass die Oberseite in der Luft ist, und die Unterseite unter Wasser. Ich habe nämlich bisher den Luftdruck einfach vernachlässigt, weil ich ihn als wesentlich kleiner als das Gewicht des Schwimmers betrachtet habe. Außerdem ist der Druckgradient (im Bezug auf die Tiefe) im Wasser wesentlich steiler, als in der Luft (weil Wasser schwerer ist als Luft). Solange also oben:Luft, unten:Wasser gilt, stimmt meiner Meinung nach meine Aussage.
Was anderes ist es natürlich, wenn der Körper einmal gänzlich unter Wasser ist, wie es Aragorn in seinem Bild https://img291.imageshack.us/img291/8222/weidenb.gif dargestellt hat. Hier stimmt meine Aussage natürlich nicht mehr, denn die Druck-Differenz (und somit Kraft-Differenz) zwischen oben und unten bleibt nun unabhängig von der Wassertiefe gleich. Somit ist auch die Kraft konstant (wie Sie schon beschrieben haben). Ich habe das gestern übersehen, und stehe für diesen Fall auch nicht mehr zu meiner Aussage, dass hier die Schwimmer auf gleichem Niveau blieben. Das Gleiche gilt natürlich auch für das Quecksilber-Beispiel https://img838.imageshack.us/img838/5577/quecksilber.gif. Auch hier stimmt die Gleichung natürlich nicht mehr, sobald der Kugel das Schwimmmedium unter den Füßen entzogen, und durch Luft ersetzt würde. Darum auch keine “schwebenden” Schwimmer.
#121 YouMan
29. August 2010

@Roland K.

Man kann das Experiment auch mit einem Styropor-Küchen – Ca 1 mm im Durchmesser machen. Das Kügelchen ist sehr leicht und schwimmt an der Wasseroberfläche. Im Kapilar schwimmt es an der Wasseroberfläche, die etwas höher liegt. Gerade ausprobiert.

Man muss bei solchen Versuchen aufpassen, dass man keinen “Wasserläufer” produziert. Der Effekt, dass etwas von der Oberflächenspannung oben gehalten wird, hat mit Auftrieb nichts zu tun.
Man kann auch eine kleine Münze am Wasser schwimmen lassen. Sobald sie aber benetzt wird, sinkt sie runter und kommt nicht mehr von selbst hoch.
#122 rolak
29. August 2010

Ja wie, Wasserläufer – ich dachte eigentlich, die fleißigen Experimentatoren hätten den jeweiligen Schwimmer unterhalb der Kapillare losgelassen, um den Anforderungen für das PM zu genügen…
#123 Aragorn
29. August 2010

Nachdem Roland K geschrieben hat:

Nun lässt man je ein Styropor-Kügelchen mit einer Pinzette vom Boden des Wasserglases nach oben steigen. Ein mal ausserhalb des Trinkhalmes und einmal so, dass es im Trinkhalm aufsteigt. Man sieht, dass die beiden Kügelchen, nachdem Sie aufgestiegen sind, NICHT auf einer Ebene liegen. QED.

sollte der Wasserläufer-Einwand imho erledigt sein?
#124 YouMan
29. August 2010

Neue These!
Durch die Diskussion mit Basilius ist mir folgendes klar geworden: Um einen schwimmenden Körper unter eine Flüssigkeit zu drücken muss Kraft aufgewendet und ein Weg zurückgelegt werden, sprich Arbeit geleistet werden. Das Gleiche gilt auch, um einen schwimmenden Körper aus der Flüssigkeit herauszuheben.
Die aufzuwendende Kraft hängt vom Flüssigkeitsdruck an der Oberfläche ab. Es ist also schwerer, einen Körper gegen eine Flüssigkeit mit hohem Druck zu drücken, als gegen eine Flüssigkeit mit niedrigem Druck -> entsprechend ist unterschiedlich viel Arbeit zu leisten. Umgekehrt ist es leichter einen Körper aus einer Flüssigkeit mit hohem Druck zu heben (die Flüssigkeit hilft sozusagen mit), als aus einer Flüssigkeit mit niedrigem Druck.
Nun ist, wie bereits erwähnt, der Wasserdruck von Höhe zu Höhe der Flüssigkeit unterschiedlich. Je höher umso niedriger der Druck. Das gilt selbstverständlich auch für die Kapillare. Im Wasserkapillar herrscht oben also ein Unterdruck. Im Quecksilberkapillar herrscht an der Quecksilberoberfäche (unter dem Quecksilber-Normalniveau) ein Überdruck. Warum das so ist, sollte klar sein. Beim Wasserkapillar “saugt” die Oberflächenspannung die Wassersäule nach oben -> Unterdruck in der Säule. Beim Quecksilber drückt die Oberflächenspannung die Quecksilbersäule nach unten -> Überdruck.
So und nun kommt: In dem dargestellten PM herrscht also eine Unsymmetrie zwischen der aufzuwendenden Arbeit für das Herausheben der Würfel an der Oberseite der Kapillare, und der notwendigen Arbeit für das Untertauchen der herabgefallenen Würfel in das Becken außerhalb des Kapillars. Dieser Unterschied macht genau die scheinbar durch den Auftrieb gewonnene Energie zunichte!
Das gleiche Prinzip gilt selbstverständlich auch für das Quecksilber-PM!

Bitte um Widerlegung meiner Widerlegung 🙂

Warum habe ich nur so lange gebraucht, um darauf zu kommen…
#125 rolak
29. August 2010

War mir doch direkt so, als hätte ich es noch vor kurzem gelesen, Aragorn.
#126 Dr. E. Berndt
29. August 2010

@YouMan
Wenn sie in eine inkompressible Flüsiigkeit einen inkompressiblen Festkörper geben, wird dieser je nach dem spezifischem Gewicht entweder Aufschwimmen oder Absinken. Welcher Druck in dem System herrscht ist irrelevant.
#127 YouMan
29. August 2010

@Dr. E. Berndt
Verstehe leider gerade nicht, was das mit meinem Argument vom 29.08.10 · 18:48 Uhr zu tun hat.

Vielleicht sollte ich noch einmal auf das Bild (von Aragorn?) verlinken, welches meiner Meinung die Problematik am Besten darstellt:
https://img831.imageshack.us/img831/8222/weidenb.gif
Hier ist eine “Aufstiegsenergie”, “Abstiegsenergie” und die theoretisch gewonnene “Differenzenenergie” dargestellt.

Ich behaupte, es gibt noch zwei Energien die man mit berücksichtigen muss:
1) auf der rechten Seite eine Arbeit zum Untertauchen eines Schwimmkörpers unter die Wasseroberfläche (“Untertauchenergie”)
2) auf der linken Seite ebenso eine Energie zum Herausheben eines Schwimmkörpers aus dem Wasser (“Heraushebeenergie”)
Ich behaupte weiters, dass diese beiden Energien nicht gleich sind (aus oben beschriebenen Gründen), hier also ebenfalls eine Differenzenergie vorhanden ist. Diese Differenzenergie ist meiner Meinung nach gleich wie die zuerst genannte Differenzenergie.
#128 YouMan
29. August 2010

@Dr. E. Berndt
PS: Um keine Missverständnisse aufkommen zu lassen: Ich spreche immer vom Übergang des Schwimmkörpers von Luft in die Flüssigkeit und umgekehrt!
Also: Gerade noch schwimmenden Wasserball unter das Wasser drücken, oder gerade noch unter der Oberfläche schwimmenden Fisch aus dem Wasser heben. Sie werden mir hoffentlich recht geben, dass hierfür Arbeit zu verrichten ist!
#129 kereng
29. August 2010

@YouMan
Was sagst du zu
https://www.pictureupload.de/originals/pictures/190110130439_zeichnung.frei..JPG ?
Ist “rechts oben” korrekt, wie du erst gemeint hast, oder ist “links unten” korrekt, wie Weidenbusch meint, oder etwas dazwischen?
#130 YouMan
29. August 2010

@kereng
Ich stehe immer noch dazu, dass, solange über den Schwimmern Luft ist und darunter die Flüssigkeit, die Schwimmer (gleichförmig, gleich schwer, und mit vertikalen Seitenwänden) auf gleichem Niveau bleiben müssten (aufgrund von Druck-Überlegungen) -> rechts oben müsste also realistisch sein.

Wenn aber die Flüssigkeit im Kapillar höher ist, als die Oberseite des Schwimmers, geht der Schwimmer mit nach oben, weil nun der Flüssigkeits-Unterdruck im Kapillar über dem Schwimmer zu mit zu berücksichtigen ist! Er dürfte dann aber IMHO nicht mehr aus der Flüssigkeit herausragen. Solch ein Bild steht leider nicht zur Verfügung.
#131 YouMan
29. August 2010

So, jetzt habe ich auch einmal ein Bildchen gemalt, so wie ich mir das vorstelle:
https://www.pictureupload.de/originals/pictures/290810231144_SchwimmerImKapillar.png
Der Schwimmer hat ein Gewicht mit dem er einen Druck von 2 (beliebige Druckeinheit einsetzen, es geht nur um’s Prinzip) nach unten auf das Wasser ausübt. Damit der Schwimmer links in seiner 50:50 Schwimmlage bleibt, braucht er auf seiner Unterseite also ebenso einen Wasserdruck von 2 nach oben und bleibt daher genau auf dieser Ebene stehen.
Der zweite Schwimmer von links hat immer noch seinen Wasserdruck von 2 welcher sein Gewicht trägt. Der dritte ist gerade an der kritischen Grenze.
Bei ganz rechten Schwimmer ist nun etwas passiert. Er ist sozusagen von oben mit Wasser überflutet worden, welches einen Unterdruck von -2 hat. Der nach oben gerichtete Gesamtdruck auf den Schwimmer war daher 4 (2 – -2). Da er selbst nur einen Druck von 2 nach unten erzeugt, bleibt eine Druckdifferenz von 2 mit der er nach oben gedrückt wurde.
Sobald der Schwimmer aber sein Köpfchen über das Wasser stecken würde, wäre der Auftriebsdruck nur mehr knapp 0,5 welcher seinem Gewichts-Druck von 2 entgegenwirkt. Er kann also nicht mehr über die Oberfläche!
#132 Basilius
30. August 2010

@YouMan
Die Positionierung des Schwimmers in allen Bildern außer dem ganz linken kann eigentlich nicht sein. Beim Auftrieb gilt, daß die Auftriebskraft so groß ist, wie die Gewichtskraft des Volumens der verdrängten Flüssigkeit. Bei einem schwimmendem Körper bildet sich dann ein Gleichgewicht aus, wenn die Gewichtskraft des verdrängten Volumens quasi wie auf einer Waage genau der Gewichtskraft des gesamten verdrängenden Körpers entspricht. Der Druck in irgendeiner Tiefe des Wassers hat mit dem Auftrieb nichts zu tun. Es kommt allein auf das verdrängte Volumen an. Dieses ist bei den beiden Bildern rechts am größten, nämlich so groß, wie der gesamte Stab. Damit wäre aber die Auftriebskraft hier doppelt so groß, wie die nach unten drückende Gewichtskraft, da beide Stäbe gänzlich unter Wasser eingetaucht sind. Hier wird also auf der einen Seite dieser “Auftriebswaage” mit einer größeren Kraft nach oben gedrückt, als der Stab durch seine Gewichtskraft nach unten drücken kann. Er muss daher nach oben wandern, bis unsere Auftriebswaage sich wieder im Gleichgewicht befindet. Wenn der Schwimmer eine Dichte der Hälfte von Wasser hat, also genau bis zur Hälfte seiner Höhe.

Sorry, wenn ich hier schon wieder dagegen argumentiere, aber ich komme mit meinen eigenen Gedanken nicht so recht weiter und versuche gerade einen anderen Blickwinkel in der Hoffnung auf neue Impulse..
#133 Aragorn
30. August 2010

@YouMan
Ok, dann sind wir uns einig. Die Schwimmstäbe werden gleiche Höhen annehmen (so wie oben rechts dargestellt und von Weidenbusch bestritten). Deine Begründung mit Drücken leuchtet mir allerdings noch nicht ein.

Imho ist das so:
Jeder Schwimmer in der Kapillare muß die am Ende der Kapillare auftretende Kraft überwinden, um aus ihr herauszutreten. Diese Kraft ist so groß wie die Gewichtskraft der Wassersäule. Ergo kann erst ein langer Schwimmstab, der mindestens so lang wie die Wassersäule in der Kapillare ist, aus dieser herausragen.

Bei einer 1mm Kapillare im Wasserbecken (Steighöhe 29 mm) muß der Schwimmkörper ergo mindestens 29 mm lang sein.
Ist der Schwimmkörper (29+x) mm lang, dann steigt er um x mm aus der Kapillare. Ergo ist die Höhe der Schwimmkörper in Becken und Kapillare immer gleich.

Eine unterschiedliche Höhe der beiden Schwimmkörper in Kapillare und Becken ergibt sich nur, wenn der Auftrieb des Schwimmkörpers in der Kapillare nicht ausreicht, um die Wasseroberfläche zu durchstoßen.
#134 kereng
30. August 2010

@Basilius

Beim Auftrieb gilt, daß die Auftriebskraft so groß ist, wie die Gewichtskraft des Volumens der verdrängten Flüssigkeit…
Es kommt allein auf das verdrängte Volumen an.

Was aber, wenn die Beziehung zwischen Volumen und Gewichtskraft durch das Kapillar verändert wird? Auf das Wasser dort wirkt nicht nur die Anziehungskraft der Erde sondern auch Kräfte in Richtung Röhrchen.
#135 Daniel
30. August 2010

@Roland K

Ich habe eben “lange” Holsstücke genommen, damit es eher der Vorgabe entspricht, also damit (theoretisch) ein Teil oben und unten wandern kann.
Das kleine Stückchen von irgendwas in der Kapilare höher schwimmen als drausen ist auch nicht zu bezweifeln. Es geht darum, ob es möglich ist ein System zu bauen, daß die Kapillare ein Objekt das oben und unten herausragt höher zu heben als das gleiche Objekt ohne Kapillare. Für kleine Objekte gibt es natürlich keinen (praktischen) Unterschied, ob die Wasseroberfläche innerhalb einer engen oder weiten Röhre ist (Strohhalm oder Glas). Hier muß aber das Objekt die Kapillare überragen und zudem noch “unterragen”, damit das System funktionieren kann.

PS.: Ich habe gestern meine Bücher über Physikalische Chemie konsultiert und war enttäuscht, nichts über Kapillareffekt drin. Ich wußte ja das das schlechte Schulbücher waren, aber auf den Dachboden zu meinen Schulunterlagen wollte ich nun auch wieder nicht.

PPS.:Ich hoffe es dauert nicht mehr lange, bis das “Rätsel” aufgelöst wird, denn die Woche habe ich einfach keine Zeit um mir das auszurechnen.
#136 YouMan
30. August 2010

@basilus, @aragorn

Beim Auftrieb gilt, daß die Auftriebskraft so groß ist, wie die Gewichtskraft des Volumens der verdrängten Flüssigkeit.

Dies ist ein vereinfachtes Modell des Auftriebs, welches in den meisten Trinkgläsern, Badewannen und den Weltmeeren gilt. Es ist aber kein allgemeingültiges Naturgesetz, sondern resultiert, wie ich die ganze Zeit erklären will, aus dem Zusammenspiel von Kräften bzw. Drücken. Man muss hier ein bisschen reduktionistisch vorgehen. Nur wenn man das mit den Drücken verstanden hat, kann man auch den Auftrieb verstehen.

Stellen Sie einfach einmal die Kraft-Gleichung für einen beliebigen Schwimmkörper im offenen Wasser auf. Links die Gewichtskraft des Körpers aufgrund Masse und Gravitation, rechts die Auftriebskraft, aufgrund des in der Wassertiefe x herrschenden Wasserdrucks (welcher auf das Gewicht des Wassers selbst zurückzuführen ist). Dann formeln Sie die Gleichung so um, dass x alleine auf der linken Seite steht, und schon haben Sie ihr “Wasser-Verdrängungs-Auftriebs-Gesetz”.

Dann machen Sie das Gleiche für die Druckverhältnisse in der Kapillare. Sie werden feststellen, dass hier das “Gesetz” so nicht mehr gilt!
#137 Armleuchter
30. August 2010

Klar. Auftribe entsteht durch Druckunterschiede. Man integriert den Druck über die gesamte Fläche des Körpers und erhält als Resultierende die Auftriebskraft.

Wo kann man was über die Druckverhältnisse in Kapillaren nachlesen? Mein Tipler hat weder Adhäsion noch Kapillarität im Index stehen.

Steigt in dem Weidenbusch’schen Video der Schwimmer nur deshalb an, weil zwischen der Schwimmernadel und der Flüssigkeit Adhäsion herrscht und das aufsteigende Wasser quasi den vermutlich gut austarierten Schwimmer einfach nur ein Stück “mitzieht”?
#138 Aragorn
30. August 2010

@YouMan
Ja, das ist im Prinzip richtig.

Wenn ich ein Rohr am oberen Ende verschliessen, in das Becken versenken und danach luftleerpumpen würde, könnte der Luftdruck der auf das Becken, nicht aber auf das Wasser im Rohr wirkt (Vakuum), das Wasser im Rohr auf 10 Meter Höhe steigen lassen.

Wenn das Rohr direkt am Wasserbeckenniveau endet, dann wirkt dort ein Druck von 1 Bar (Luftdruck). Innerhalb des Rohrs sinkt der der Druck nach oben auf 0 bar ab.

Wenn ich das Rohr nicht ganz so gut leerpumpen würde, dann bliebe ein Restdruck am oberen Ende des Rohres erhalten. Und in der Kapillare ist das imho genauso. Dort saugt nicht die Druckdifferenz wegen des Vakuums, sondern Adhäsionskräfte das Wasser in die Höhe.

Wenn bsw. in der 1 mm Wasserkapillare das Wasser 29 mm hochsteigt, dann betraägt am oberen Ende der Kapillare der Wasserdruck Luftdruck – 29 mm / 10000 mm * 1bar = 0,997 bar.

Die Wasserdruckdifferenz bei einer gegeben Höhe ist ergo in der Kapillare identisch mit der ausserhalb der Kapillare. Das Auftriebsgesetz “Auftriebskraft = Gewichtskraft der verdrängten Flüssigkeit” ist imho daher auch in der Kapillare gültig..
#139 Aragorn
30. August 2010

Sollte heißen:
Die Wasserdruckdifferenz bei einer gegeben Höhendifferenz …
#140 Basilius
30. August 2010

@kereng
Der Einwand ist berechtigt. Die Überlegung hatte ich auch schon. Allerdings versuche ich gerade in kleinen Schritten voranzukommen. Alles auf einmal ist mir zuviel…
Die Kräfte in Richtung Röhrchen sehen mir aber auf den ersten Blick so aus, wie wenn diese sich gegenseitig aufheben würden, da sie ja radial angreifen und nicht vertikal

@YouMan

Dann machen Sie das Gleiche für die Druckverhältnisse in der Kapillare. Sie werden feststellen, dass hier das “Gesetz” so nicht mehr gilt!

Glaube ich gerne. Aber bitte erst mal genauer ausführen, wie es denn dann aussieht.
#141 YouMan
30. August 2010

Wenn ich das Rohr nicht ganz so gut leerpumpen würde, dann bliebe ein Restdruck am oberen Ende des Rohres erhalten. Und in der Kapillare ist das imho genauso. Dort saugt nicht die Druckdifferenz wegen des Vakuums, sondern Adhäsionskräfte das Wasser in die Höhe.

Sehe ich nicht so. Es gibt einen großen Unterschied zwischen einem Kapillar, und einer Vakuumsaugpumpe. Bei der Vakuumsaugpumpe hat die Luft oberhalb des Wasserspiegels im Rohr den gleichen Unterdruck, wie unmittelbar unterhalb des Wasser-Luft Grenzübergangs. Hier gibt es keinen Druck-“Sprung” am Wasserspiegel.

Beim Kapillar ist das nicht so! Wie in meinem Bild https://www.pictureupload.de/originals/pictures/290810231144_SchwimmerImKapillar.png dargestellt, ist hier am Grenzübergang eine Druckdifferenz von 3 Pseudo-Einheiten! Wenn Sie sich den Druckverlauf im Kapillar von unten nach oben ansehen, sinkt zunächst der Druck auf bis -3, dann aber in der Luft steigt er plötzlich auf 0 (in der Realität wären es natürlich irgendwo um die 1 Bar auf Meeresniveau)!

Genau in diesem Druck-Sprung liegt die theoretische Lösung, warum das ganze kein PM ergibt (wie am 29.08.10 · 18:48 Uhr bereits beschrieben)!
#142 YouMan
30. August 2010

Wo kann man was über die Druckverhältnisse in Kapillaren nachlesen?

Keine Ahnung. Meine Überlegungen basieren den hängengebliebenen, einfachen Physik-Grundlagen der Oberstufe von vor gut 25 Jahren. Mehr als die Grundformeln für Kraft, Druck, Arbeit und Energie braucht man nicht, um die Lösung zu verstehen. Die Oberflächenspannung des Kapillars stelle ich mir einfach als dünnes Häutchen vor, welches die Eigenschaft hat, im Kapillar nach oben wandern zu wollen (warum das auf molekularer Ebene nun genau so ist, verstehe ich auch nicht ganz, und muss ich für den Zweck auch nicht verstehen). Dabei zieht es das Wasser darunter einfach mit nach oben, und erzeugt so einen Unterdruck.
#143 Aragorn
30. August 2010

@YouMan
Wenn der Luftdruck, wie in deiner Skizze angegeben, wirklich 0 bar betragen würde, dann wären wir alle längst tot.
#144 YouMan
30. August 2010

@aragorn

Wenn der Luftdruck, wie in deiner Skizze angegeben, wirklich 0 bar betragen würde, dann wären wir alle längst tot.

Manno! Darum habe doch eigens zweimal dazugesagt, dass hier keine Bar als Einheit zu sehen ist. Es sind einfach nur Pseudo-Einheiten!

Stellen Sie sich die Drücke als relativ zum Luftdruck vor. Dadurch, dass ich am Wasserspiegel 0 angenommen habe, wollte ich besser hervorheben, wo Überdruck (positive Werte) und Unterdruck (negative Werte) herrschen.
#145 Aragorn
30. August 2010

Wenn es zwischen dem Wasserdruck an der Oberfläche und dem dortigen Luftdruck eine Differenz gäbe, dann würde der Wasserspiegel sich solange bewegen, bis keine Druckdifferenz mehr vorliegt.
Oder was macht deiner Ansicht nach, denn ein Wassermolekül, wenn von unten 3 Pseudoeinheiten weniger drücken als von oben?
#146 YouMan
30. August 2010

Wenn es zwischen dem Wasserdruck an der Oberfläche und dem dortigen Luftdruck eine Differenz gäbe, dann würde der Wasserspiegel sich solange bewegen, bis keine Druckdifferenz mehr vorliegt.

Das ist eben das Besondere am Kapillar-Effekt. Viele, viele Wassermolekülen reichen sich an der Oberfläche gegenseitig die “Hände” und bilden ein “Häutchen”. Die äußersten Moleküle versuchen die Glaswand hochzuklettern. Hierdurch wird Spannung (Druckdifferenz) aufgebaut. Warum das so ist müssen sie nun wirklich einen Physik- oder Chemie-Profi fragen. Da geht’s dann um atomare Bindungskräfte und so.

Sie können sich das Ganze auch im großen Maßstab als einen Kolben in einem ins Wasser ragenden, nach oben offenen Rohr vorstellen, mit welchem eine Wassersäule aus dem Wasser gezogen wird (ähnlich einer Injektionsspritze, mit der gerade eine Flüssigkeit aufgesaugt wird, aber noch größer). Der Kolben bildet hierbei die Druckgrenze zwischen dem Unterdruck im Wasser darunter, und dem normalen Luftdruck darüber. Der Kolben enspricht dann dem Oberflächenspannungs-“Häutchen” an der Wasseroberfläche im Kapillar. Den Kolben können Sie nur nicht so leicht mit einem Schwimmer durchstoßen, wie das “Wasser-Häutchen”. Sie müssten in den Kolben (welcher gerade z.B. 5m Wassersäule ins Rohr gezogen hat) ein Loch bohren, und schnell einen Schwimmer mit genau dem Lochdurchmesser reinstecken (sodass er zwar dicht abschließt, aber dennoch nach unten rutschen kann). Es sollte klar sein, dass der Unterdruck einen Sog auf das Loch ausübt, und den Schwimmer vollständig ins Loch reinziehen wird! Wenn der Schwimmer dann natürlich drin ist, müssen Sie das Loch gleich wieder verschließen, sonst wird Luft reingesaugt, der Unterdruck im Rohr nimmt ab, und die Wassersäule samt Schwimmer fällt auf Normal-Wasserniveau.
#147 kereng
30. August 2010

@YouMan
Du meinst also, dass bei Roland K das Styroporkügelchen kein Stück aus dem Wasser ragen kann?
#148 YouMan
30. August 2010

@YouMan
Du meinst also, dass bei Roland K das Styroporkügelchen kein Stück aus dem Wasser ragen kann?

Solange er keinen Wasserläufer-Effekt hat (unbenetztes Styropor-Kügelchen), müsste das Kügelchen unmittelbar unterhalb der Wasseroberfläche schwimmen, wie im Bild
https://www.pictureupload.de/originals/pictures/290810231144_SchwimmerImKapillar.png ganz rechts.
Der Wasserläufer ist auf diesen Dimensionen allerdings sehr schwer zu vermeiden!
#149 rmu
30. August 2010

Der hydrostatische Wasserdruck im Kapillar entspricht nicht der Höhe der Wassersäule im Kapillar, salopp formuliert gibt es im Kapillar “keinen” hydrostatischen Wasserdruck, da die Kräfte komplett von der Adhäsion an die Kapillarwand (ich vernachlässige mal den Schwimmer, der könnte ja aus einem “unbenetzbaren” Material sein) kompensiert sind. Daher gibt es im Kapillar auch keinen “zusätzlichen” Auftrieb, der Schwimmer steigt also nicht auf.

Falls das im Video anders aussieht (mir ist nicht klar, was da im Video eigentlich demonstriert werden soll, bzw. wo da genau der “Effekt” sein soll): Der Schwimmer im Video wird vermutlich ebenfalls durch den Kapillar-Effekt hinaufgezogen. Diesen Effekt kann man aber nicht ausnutzen, da man Arbeit gegen die Adhäsion verrichten muss, um den Schwimmer aus der Kapillare (bzw. die Kapillare aus dem Wasser) zu entfernen.
#150 Dr. E. Berndt
30. August 2010

Der hydrostaische Druck ensteht durch die Höhe der Wassersäule und dem Gewicht.
Der Auftrieb ist nur abhängig von den Differenzen der Volumensgewichte. Egal wie hoch der umgebend Druck ist.
Natürlich wird in der Kapillare der Druck weniger, so wie er auch in einem strohalm weniger wird, wenn angesaugt wird. Dann drückt der hydrostatische Druck, in dem auch der Luftsdruck steckt, so lange Cola nach oben bis Druckausgleich herscht oder der Becher leer ist.
#151 kereng
30. August 2010

@rmu

Diesen Effekt kann man aber nicht ausnutzen, da man Arbeit gegen die Adhäsion verrichten muss, um den Schwimmer aus der Kapillare (bzw. die Kapillare aus dem Wasser) zu entfernen.

Das Video soll nur zeigen, dass der Schwimmer im Röhrchen höher schwimmt als außerhalb. In der Zeichnung oben ist zu sehen, dass man zur Ausnutzung des Effekts lediglich einen Würfel vom oberen Teil des Schwimmers fallen lassen muss. Dort ist es weit vom Röhrchen entfernt und vielleicht sogar trocken.

@YouMan
Ein vollständig unter Wasser schwebendes Styroporkügelchen erscheint mir auch im Röhrchen nicht plausibel. Die Luft geht dort ja auch nicht unter.
#152 Dr. E. Berndt
30. August 2010

1. Ein Haarröhrchen in ein Glas mit Wasser positioniert
2. Das Wasser steigt im Haarröhrchen infolge Adhäsions bzw. Kapillarkraft.
3. Das Wasserniveau im Haarröhrchen ist höher als im Glas.
4 Der Nivauunterschied ergibt sich aus der Saugkraft der Adhäsion und dem spezifischem Gewicht vom Wasser.
5.Ich stecke nun einen “Schwimmer” in die Kapillare.
6. Dieser Schwimmer verdrängt so viel Wasser , enstsprechend seinem spez. Gewicht.
7. Der Schwimmer ragt immer gleich hoch aus dem Wasserniveau heraus, egal ob in einer Kapillare oder im Becher.
8 Das Wasserniveau im Becher steigt entsrechend der Verdrängung aus der Kapiilare und auch in der Kapillare.
#153 ama
30. August 2010

“6. Dieser Schwimmer verdrängt so viel Wasser , enstsprechend seinem spez. Gewicht.
7. Der Schwimmer ragt immer gleich hoch aus dem Wasserniveau heraus, egal ob in einer Kapillare oder im Becher.”

Das stimmt so nicht. Die entscheidende Frage dabei ist: wie stark sind die Oberflächenkräfte, die auf den Schwimmer wirken?

Es gibt diese Kräfte und sie sind gerade bei leichten Körpern, die in dem ERHÖHTEN Wasserspiegel HÖHER im Wasser liegen als normal, nicht vernachlässigbar.

Beispiel:

Ein Körper schwimmt im Wasser in einer Röhre. Nun wird durch Verkleinerung des Durchmessers der Röhre so weit verkleinert, daß ein Kapillareffekt sichtbar wird und den Körper nach oben hebt. Was trägt jetzt den Körper? Antwort: die Wand der Röhre, jedenfalls zu einem Teil.
#154 YouMan
30. August 2010

@kereng

Ein vollständig unter Wasser schwebendes Styroporkügelchen erscheint mir auch im Röhrchen nicht plausibel.

Es ist vielleicht nicht intuitiv, ergibt sich aber ganz klar aus meinen dargestellten Druck-Überlegungen.
https://www.pictureupload.de/originals/pictures/290810231144_SchwimmerImKapillar.png
Bitte um theoretische Widerlegung.

Die Luft geht dort ja auch nicht unter.

Was ist “die Luft”? Die Luft besteht aus einzelnen, nicht zusammenhängenden Molekülen. Ich habe auch nicht gesagt, dass die Styroporkugel “untergeht”, sondern unter die Grenzfläche Wasser-Luft hinuntergedrückt wird. Darunter erfährt es ja einen Auftrieb, somit stabilisiert es sich genau unterhalb der Grenzfläche

Wie sich ein einzelnes Gas-Teilchen an der Grenzfläche verhält, kann ich nicht sagen. “Untergehen” wird es aber sicher nicht.
#155 rmu
30. August 2010

@Dr. E. Berndt: den Vergleich mit dem Strohhalm finde ich etwas unpassend. Offenbar kann in einer entsprechend dünnen Kapillare das Wasser über 10m hoch steigen, die Steighöhe ist ausserdem vom Luftdruck unabhängig. Recht viel höher als 8m kommt aber eine Saugpumpe nicht, limitiert durch Luftdruck und Dampfdruck der angesaugten Flüssigkeit.

Der Auftrieb hängt üblicherweise nur von den verdrängten Volumina ab. Man kann sich den Auftrieb aber auch durch den Wasserdruck verursacht vorstellen (durch die Summe der Druckdifferenzen an genau übereinanderliegenden Stellen). Ein am Boden stehender Quader, der (sehr) dicht mit dem Boden abschliesst, erfährt keinen Auftrieb – obwohl er natürlich Wasser verdrängt.

@YouMan: spätestens nach ein paar Blöcken ist da nichts mehr trocken.

Ich finde an dem Video noch immer nichts aussergewöhnlich. Beim Herausziehen der Alu-Folie muss ich gegen die Adhäsion/Kohäsion/Oberflächenspannung des Wassers Arbeit verrichten. Das gleicht den “Gewinn” an potentieller Energie des Schwimmers beim Eintauchen genau aus. (modulo Reibung etc…)

Beim vorgeschlagenen System wird sich nicht viel rühren, da das in der Kapillare verdrängte Wasser keinen Auftrieb bewirkt, nicht benetzende Schwimmer also links nicht weiter rausschauen würden als rechts, und (benetzende) Schwimmer wie im Video von den Kapillarkräften an der Kapillare “festgeklebt” würden.
#156 rmu
30. August 2010

@Dr. E. Berndt: den Vergleich mit dem Strohhalm finde ich etwas unpassend. Offenbar kann in einer entsprechend dünnen Kapillare das Wasser über 10m hoch steigen, die Steighöhe ist ausserdem vom Luftdruck unabhängig. Recht viel höher als 8m kommt aber eine Saugpumpe nicht, limitiert durch Luftdruck und Dampfdruck der angesaugten Flüssigkeit.

Der Auftrieb hängt üblicherweise nur von den verdrängten Volumina ab. Man kann sich den Auftrieb aber auch durch den Wasserdruck verursacht vorstellen (durch die Summe der Druckdifferenzen an genau übereinanderliegenden Stellen). Ein am Boden stehender Quader, der (sehr) dicht mit dem Boden abschliesst, erfährt keinen Auftrieb – obwohl er natürlich Wasser verdrängt.

@YouMan: spätestens nach ein paar Blöcken ist da nichts mehr trocken.

Ich finde an dem Video noch immer nichts aussergewöhnlich. Beim Herausziehen der Alu-Folie muss ich gegen die Adhäsion/Kohäsion/Oberflächenspannung des Wassers Arbeit verrichten. Das gleicht den “Gewinn” an potentieller Energie des Schwimmers beim Eintauchen genau aus. (modulo Reibung etc…)

Beim vorgeschlagenen System wird sich nicht viel rühren, da das in der Kapillare verdrängte Wasser keinen Auftrieb bewirkt, nicht benetzende Schwimmer also links nicht weiter rausschauen würden als rechts, und (benetzende) Schwimmer wie im Video von den Kapillarkräften an der Kapillare “festgeklebt” würden.
#157 psy
30. August 2010

Wie oft muss wohl noch erklärt werden dass das Archimedische Prinzip in der Form “Auftriebskraft = Gewichtskraft des verdrängten Wassers” in einer Kapillare aufgrund der zusätzlichen Adhäsionskräfte nicht mehr stimmt?

Wie erwähnt ergibt sich der Auftrieb durch unterschiedliche Drücke an Ober- und Unterseiten des Körpers. Bei Betrachtung von
https://www.pictureupload.de/originals/pictures/290810231144_SchwimmerImKapillar.png ist aber klar, dass bei Tiefe 2 nicht unterschiedliche Drücke herrschen können. Da der Druck an der Oberseite auch gleich ist (z.B. bei den beiden linken Bildern), ist die Höhe des Schwimmers auch identisch. Das Wasser in der Kapillare wird dagegen nicht durch den Wasserdruck darunter oben gehalten, sondern eben durch die Kapillarkräfte. Der Schwimmer hat davon jedoch nichts.
#158 YouMan
30. August 2010

@psy: Danke, Ich glaube Sie sind der Erste, der mir hier einmal Recht gibt…
#159 YouMan
30. August 2010

@YouMan: spätestens nach ein paar Blöcken ist da nichts mehr trocken.

Auf welches meiner Postings bezieht sich diese Antwort?
#160 Dr. E. Berndt
30. August 2010

Das ist falsch:
Ein am Boden stehender Quader, der (sehr) dicht mit dem Boden abschliesst, erfährt keinen Auftrieb – obwohl er natürlich Wasser verdrängt
Wenn Sie einen Saugnapf luftdicht auf eine Scheibe pressen, so müssen Sie zum Ablösen den Luftdruck, also ca 1 bar ünerwinden.

Wenn sie dieen Versuch in 20 metern Wassertiefe wiederholen wollen müssen Sie die 3 fache Kraftanstrengung aufwenden. In 20 metern Wassertiefe sind nämlich 3 bar zu überwinden.

und jetzt bitte das Modell mit einem glatten Würfel und einem glaten Seeboden vorstellen.
alles klar?
#161 Dr. E. Berndt
30. August 2010

Wenn ich einen Becher Wasser auf eine Waage stelle und dann ein Metallgewicht an einem Zwirnsfaden hineinhänge, zeigt die Waage genau um das mehr an Gewicht an als Wasser verdrängt wurde.

Solange er nicht über das Wasserniveau herausschaut oder am Becherboden aufliegt, zeigt die Waage immer gleich an.
Und auch einer Federwaage an der das Metallgewicht hängt zeigt auch immer gleich an. in der Luft das volle Gewicht und unter Wasser das GEwicht minus der Verdrängten Wassermenge.
Wie weit ich das Metallgewicht hineinhänge ist wurscht (An den Zwirnsfaden wollen wir nicht denken)

Die beiden Gewichtsanzeigen zusammen sind konstant!
Alles klaro
#162 rmu
30. August 2010

@Youman: vertippt, meinte kereng

@psy: teil-ACK. Negativer Druck ist natürlich “des Teufels”…

@dr. e. berndt: was genau ist da falsch? So lange das Wasser nicht unter den Körper kann, gibt es keinen Auftrieb.

Aber das wird off-topic.
#163 Dr. E. Berndt
30. August 2010

Wenn das Wasser nichtg unter den Körper kann
Situation 1 Der Körper liegt am Boden “wasserdicht” auf (angesaugt)
Um diesen Körper anzuheben brauche ich die Kraft um das GEchicht dieses Körpers -des Gewichts der verdrängten Wassermenge plus die Kraft die den hydrostatischen Druck, der sich aus der aufliegenden Fläche und der überstehenden Wassersäule (die darf nach oben hin auch schmäler werden (hydrostatisches Paradoxon)) ergibt.

Situation 2. Der Körper liegt nicht so eng an. Zum Anheben bauche ich nur die Kraft um das Gewicht des Körpers minus dem Gewicht der Verdrängeten Wassermenge.

Die Zeit und damit die Dauer der Kraftaudsübung, wollen wir mal vernachlässigen, die benötigt wird, daß das Wasser unter den Körper strömt.

Das ist dan die Geschichte mit der Arbeit.
#164 rolak
30. August 2010

(Blindtext. Das Kommentar-Abo war iwie weg)
#165 YouMan
30. August 2010

@kereng
Habe gerade bemerkt, dass Sie heute um 12:57 Uhr von einer Styropor-*Kugel* gesprochen haben! Daher muss ich noch einmal etwas dazusagen: Mein Bild
https://www.pictureupload.de/originals/pictures/290810231144_SchwimmerImKapillar.png
und meine Aussagen dazu, dass der Schwimmer rechts die Oberfläche nicht durchdringt, stimmen zwar IHMO, sind aber nicht allgemeingültig auf alle Körper übertragbar! Es gilt, wie ich auch schon an anderen Stellen erwähnt habe, nur für senkrecht im Wasser stehende Körper mit vertikalen Seitenwänden (Würfel, Quader, Zylinder…)! Nur hier verändern sich die Angriffsflächen der für den Auftrieb verantwortlichen Wasserdrücke am Grenzübergang Wasser-Luft nicht über die Körperhöhe. Und nur hier kann man relativ digital sagen, ob der Körper die Wasseroberfläche durchdringt oder nicht.

Für Kugeln oder andere Schwimmkörper mit nicht vertikalen Seitenwänden verhält sich der Auftriebs-Druck über die Eintauchtiefe (am Wasser-Luft Übergang) nicht-linear, daher sieht das hier alles etwas anders aus. Ein im Kapillar schwimmender “unförmiger” Körper wird umso weiter unter die Oberfläche “gesaugt” je größer die Druckdifferenz an der Oberfläche ist (also je höher der Wasserspiegel im Kapillar). Hier wird’s aber echt kompliziert. Sie haben wahrscheinlich recht, die Kugel wird vermutlich nie ganz unter der Oberfläche verschwinden (sicher aber auch nicht so weit rausschauen, wie auf dem Normal-Wasserniveau). Um zu berechnen, wie weit ein Körper es je nach Wasserhöhe im Kapillar rausschaut, müsste man für wahrscheinlich für jede Körperform eine eigene Integralgleichung aufstellen. Da bin ich leider etwas aus der Übung.

Nach wie vor bleibe ich aber bei meiner eigentliche PM-Widerlegungs-These vom 29.08.10 18:48 Uhr, dass der im Wasser-Kapillar herrschende Unterdruck es erschwert, den Schwimm-Körper aus dem Wasser zu ziehen, und genau diese zusätzliche aufzuwendende Arbeit die scheinbar durch den Auftrieb im Kapillar gewonnene Energie zunichte macht. Hat hierzu jemand etwas entgegenzusetzen?
#166 Aragorn
30. August 2010

@rmu
Wenn ein Kreuzfahrtschiff (so ein richtig großes mit ein paar 100000 Tonnen Wasserverdrängung) in eine Badewanne gesetzt wird, deren Abmessungen exakt dem Rumpf des Kreuzfahrtschiffes entsprechen, dann genügen es einen Eimer Wasser in die riesige Badewanne zu kippen, um das riesige Schiff zum schwimmen zu bringen. Das ist so wie Dr. Bernd das geschrieben hat richtig.
Wenn die Badewanne vorher ganz mit Wasser gefüllt würde, dann läuft nur das vom Schiff verdrängte Wasser aus.

Wenn man eine Autobrücke baut dann muß diese für die maximal mögliche Last ausgelegt werden. Bei einer Wasserstraßenbrücke muß die Brücke dagegen nur das in ihr vorhandene Wasser tragen können. Wenn ein 100000 Tonnen Kreuzfahrtschiff über die Brücke fährt, ändert sich dabei deren Belastung nicht.
#167 rmu
30. August 2010

@aragorn: also das mit dem kreuzfahrtschiff…. 100000 Tonnen Verdrängung heisst bei Kugelförmigem Kreuzfahrtschiff ca. 28m Radius, so ein Volumen hätte also zumindest 360m² Oberfläche… 20 Liter Kübelinhalt auf 200m² ergibt 0,1mm Wasserstand, ich würde da nicht von “schwimmen” reden…

😉

Das ändert aber nichts an der Situation des Quaders am Boden.

Das Beispiel mit der Brücke ist nur auf den ersten Blick verblüffend – die Brücke muss trotzdem alles aushalten, was drüberschwimmt – über eine Wasserstraßenbrücke, auf der ich “nur” 100 Tonnen Wasser verdrängen kann, kann ich keine 100000 Tonnen schwimmend rüberbringen.
#168 Roland K.
30. August 2010

Mit meinem Experiment mit den zwei Styroporküglchen kann ich nur zeigen, dass das Kügelchen IM Kapillar höher über dem Boden des Gefäßes ist als das Kügelchen AUSSERHALB des Kapillar. Aber da sind wir uns ja anscheinend eh alle einig.

Das Experiment kann leider weder zeigen noch widerlegen, dass ein Schwimmer IM Kapillar genau so hoch herausragt, wie der Schwimmer AUSSERHALB des Kappillar – wie hier beschrieben
https://www.pictureupload.de/originals/pictures/290810231144_SchwimmerImKapillar.png
Die Styropor-Kügelchen sind dazu einfach zu klein.

Bin schon auf die Lösung gespannt!
#169 Basilius
30. August 2010

@YouMan
(und auch die anderen Mitdiskutanden)
Eigentlich ist die Diskussion immer noch etwas arg im Detail verhaftet, aber ich kann derzeit auch nichts Besseres beitragen, also dann: Bezogen auf Ihr Bild: https://www.pictureupload.de/originals/pictures/290810231144_SchwimmerImKapillar.png

@(und auch die anderen Mitdiskutanden)

Entscheidend für das Wirken von Auftriebskräften sind, wie schon mehrmals von anderen erwähnt, die Druckdifferenzen und nicht die absoluten Drücke. Auf der Oberseite des roten Zylinders herrsche also ein Druck von -3. Auf der Unterseite hingegen ein Druck von ca. 0. Damit ergibt sich eine Druckdifferenz von 0 – (-3) = 3 auf der Unterseite. Ergo herrscht hier ein Überdruck, welcher den Schwimmzylinder nach oben schieben will, solange, bis wieder ein Gleichgewicht herrscht. Ich sehe bislang von keinem Kollegen eine Begründung, warum der Auftrieb hier auf einmal nicht mehr gültig sein soll. Vorschläge?

Sie haben aber natürlich schon recht, daß dies bislang die Adhäsion und damit den Kapillareffekt vernachlässigt. Sollten wir nicht machen.
Die Kapillarkraft zieht ja das Wasser an die Röhrchenwand und kann dadurch entgegen der Gewichtskraft aufsteigen. Dabei wird aber davon ausgegangen, daß die Röhrchenwand fixiert ist und sich nicht bewegen kann. Im Wundervideo schön zu sehen, da dort das Röhrchen durch eine Klemme beim Eintauchen gehalten wird. Für die Würfelsäule bzw. unseren Schwimmer gilt aber diese Fixierung nicht. Sie ist frei beweglich (entlang der reibungsfreien Führungsschienen). Das bedeutet, daß durch die Kapillarkraft, welche das Wasser nach oben zu ziehen versucht die Würfelsäule als quasi neue “Röhrchenwand” auch nach unten gezogen wird. Actio sollte ja immer auch gleich Reactio sein. Somit haben wir die von Ihnen angeführte Kapillarkraft, welche der Auftriebskraft des Schwimmers entgegen wirkt. Wir brauchen also schon etwas mehr Auftriebskraft, um wieder die selbe Höhe zu erreichen. Der Betrag der Kapillarkraft muss der Gewichtskraft der hochgezogenen Wassersäule entsprechen, wenn keine Würfelsäule in der Kapillare vorhanden wäre. Sonst könnte sie die Wassersäule nicht heben.

Wenn ich so drüber nachdenke, fällt mir auf, daß sich ja der Kapillardurchmesser durch die Würfelsäule verkleinert. Das verändert doch wiederum die Kapillarkraft? Diese wird also noch größer! Wobei man noch den Einfluss der Führungschienen konsequenterweise auch bedenken sollte, wenn es schon soweit ins Detail geht. Dort werden doch auch noch Adhäsionskräfte zum Tragen kommen. Aber das wäre dann wohl doch eher ein Fall für die Reibung. Und Reibung soll ja kein Thema sein. Haftreibung entsteht durch mechanische Verklammerung zwischen den Kontaktflächen und molekulare Anziehungskräfte (Adhäsion, sagt Wikipedia). Könnte ich somit argumentieren, daß der gesamte Kapillareffekt ebenso wie die Reibung vernachlässigt werden kann? Ist die gesamte Betrachtung Murks, weil, wenn Adhäsion eine Rolle spielt, der Schwimmer bzw. die Würfelchen sowieso (je nach Oberflächenbeschaffenheit) nur noch an der Wasseroberfläche kleben bleiben wie ein Wasserläufer? Und damit der für das PM ersehnte verlängerte Auftriebshub sowieso unmöglich wird?

Dann bin ich wieder ganz am Anfang angelangt, als ich mir den zusätzlichen Hub durch die Kapillarröhre erst mal weg gedacht hatte. Für den Fall, daß die Kapillarröhre nicht existiert haben wir einen symmetrischen Aufbau. In diesem Schemabildchen https://img831.imageshack.us/img831/8222/weidenb.gif muss man sich ja nur die kleine blaue Wassersäule wegdenken. Der Aufbau befindet sich klar erkennbar in einem Gleichgwicht, welches erst durch den neu hinzugefügten Würfel gelb gestört wird. Das sieht mir wie ein sich rundherum drehendes Rad aus, welches einmal angeschubst sich ewig weiterbewegen würde, solange man die Reibung und das notwendige Verdrängen der Wasservolumina beim Ein-Austauchen ignoriert. Aber abzapfbare Arbeit wird hier nirgends verrichtet. Eine Trubine/Generator kann so nicht angetrieben werden. Der Würfelpaternoster bleibt in der Realität dann aufgrund der Reibung einfach irgendwann stehen. Die Würfel (im Bildchen sind es Kugeln, aber eh wurscht) bewegen sich letztlich auf einer geschloßenen Kreisbahn. Somit entspricht deren potentielle Energie am Ende wieder genau der ursprünglichen. Ein Gewinn an Energie tritt hier also in der Energiebilanz nicht auf. Wenn man die komplette Energiebilanz für das Ab- und Auftauchen der Würfel und der jeweilgen verdrängten Wassermassen aufstellt kommt in Summe auch wieder Null heraus. Ich schiebe also nur Massen hin und her, ohne Energie zu gewinnen.

Wenn nur dieses verflixte Kapillarröhrchen nicht wäre…
Herr Berger hatte zumindest Recht, als er sagte, daß das Prinzip zumindest interessant sei.
#170 YouMan
30. August 2010

Auf der Oberseite des roten Zylinders herrsche also ein Druck von -3. Auf der Unterseite hingegen ein Druck von ca. 0. Damit ergibt sich eine Druckdifferenz von 0 – (-3) = 3 auf der Unterseite. Ergo herrscht hier ein Überdruck, welcher den Schwimmzylinder nach oben schieben will, solange, bis wieder ein Gleichgewicht herrscht.

Ok, dann noch mal. Es stimmt schon, dass im Kapillar, für einen zur Gänze unter der Wasseroberfläche befindlichen Körper, wie auch sonst an anderen Stellen unter dem Wasser, ein konstanter Auftrieb herrscht (aufgrund der konstanten Wasserdruck-Differenz zwischen oberer und unterer Projektionsfläche des Schwimmkörpers). Das hat hier auch nie jemand bestritten, denke ich.

Interessant wird es doch erst so richtig, wenn der Schwimmer durch die Oberfläche aus dem Wasser in die Luft gedrückt wird! Jetzt ändert sich die Druck-Differenz ja plötzlich gewaltig, da statt dem Wasserdruck plötzlich der Luftdruck übernimmt! Das Gleiche passiert ja grundsätzlich auch überall außerhalb von Kapillaren, darum pendelt sich der Schwimmkörper ja auch irgendwann auf einem bestimmten Niveau ein! Hier muss man jetzt aber genau schauen, wo das Gleichgewicht ist! Außerhalb von Kapillaren ist das Gleichgewicht immer dort, wo der Körper gerade so viel Wasser(-gewicht) verdrängt hat, wie er selbst wiegt. Wenn Sie sich das jetzt aber noch einmal für den ganz rechten der gezeichneten Schwimmer im Kapillar überlegen,
https://www.pictureupload.de/originals/pictures/290810231144_SchwimmerImKapillar.png
dann merken Sie, dass der Auftriebsdruck hier schlagartig einen Sprung nach unten macht, d.h. vom Wert 4 ,solange er noch unter Wasser ist, auf ca. 0.5 sobald er ein bisschen über Wasser ist. Da ich im Bild den Eigengewichtsdruck mit 2 angenommen habe (wirkt gegen Auftrieb), kann der Schwimmer ohne weitere Hilfe von außen also nicht mehr aus dem Wasser.

Wenn nur dieses verflixte Kapillarröhrchen nicht wäre…

Das “verflixte” Kapillarröhrchen ist energiegleichungsmäßig auch kein Problem mehr, wenn man einmal akzeptiert hat, dass für das Herausziehen der Schwimmer aus dem Unterdruck-Niveau der Kapillare genau die zusätzliche Arbeit aufgewendet muss, die durch das “selbständige” Ansteigen innerhalb der Kapillare gewonnen wurde. Problem gelöst.
#171 esowatschnwatcher
30. August 2010

und jetzt alle !

“SCHALLEND BRÜLL UND LACHEND PRUST”
#172 Aragorn
30. August 2010

@Basilius

Das bedeutet, daß durch die Kapillarkraft, welche das Wasser nach oben zu ziehen versucht die Würfelsäule als quasi neue “Röhrchenwand” auch nach unten gezogen wird.

Die Würfelsäule wird (aufgrund der Impulserhaltung?) nach unten gezogen? Das verstehe ich nicht?

Ich denke wir sollten das System im eingeschwungenen Zustand betrachten. Was die ersten Sekunden nach Einbringen der Kapillare passiert oder welchen Impuls der Schwimmer einbringt, ist imho für die Betrachtung unwichtig.

Weshalb sollte es von Bedeutung sein, daß die Gewichtskraft des Gesamtsystems, während der Schwimmer nach oben beschleunigt, etwas verringert ist?

Wenn ich so drüber nachdenke, fällt mir auf, daß sich ja der Kapillardurchmesser durch die Würfelsäule verkleinert. Das verändert doch wiederum die Kapillarkraft?

Die Kapillarkraft ist 2*r*Pi*Ospg. Das heißt die Kapillarkraft wächst proportional zum Durchmesser der Kapillare.

Der Umfang an welchem die Adhäsionskräfte wirken können, ändert sich durch einen Schwimmer nicht. Von daher denke ich nicht, das dies etwas ausmacht.
#173 Aragorn
30. August 2010

@YouMan

Interessant wird es doch erst so richtig, wenn der Schwimmer durch die Oberfläche aus dem Wasser in die Luft gedrückt wird! Jetzt ändert sich die Druck-Differenz ja plötzlich gewaltig, da statt dem Wasserdruck plötzlich der Luftdruck übernimmt!

Und wieso merken auftauchende Taucher nichts von der gewaltigen Druckdifferenz?
Ich denke du hast vergessen, daß die Erdatmosphäre einen Druck von 1 bar beisteuert. Man könnte sich auch die gesamte Erdatmosphäre wegdenken, und durch eine 10 Meter hohe Wasserschale um die Erde ersetzt vorstellen.
#174 CZH
31. August 2010

Hallo zusammen,

ich bitte um Verzeihung, wenn ich im Folgenden etwas schreibe, was in den vorangegangenen Diskussionsbeiträgen bereits gesagt wurde. Auf Grund der wirklich sehr großen Anzahl der Beiträge habe ich mir lediglich die letzten Einträge angesehen. Ich meiner herausgelesen zu haben, dass sich die Überlegungen der Diskussionsteilnehmer in etwa in die Richtung meiner Überlegungen gehen. Ich hoffe daher, dass ich durch meinen Kommentar eine einfache Erklärung für das Nicht-Funktionieren des Perpetuum Mobile geben kann.

Das Perpetuum Mobile kann nicht funktionieren, da der Erfinder einen entscheidenden Denkfehler begangen hat. Er geht davon aus, dass die Schwimmkörper im Wasserbassin das gleiche Schwimmverhalten zeigen, wie in der Kapillarröhre. Dem kann aber nicht sein.

Betrachten wir das Kräftegleichgewicht am Schwimmkörper im Wasserbassin, so existieren zwei Kräfte: die Gewichtskraft des Schwimmkörpers und die auf ihn wirkende Auftriebskraft, welche gleich groß sein müssen. Die Eintauchtiefe T ist dann abhängig vom Verhältnis der Dichte des Schwimmkörpers und des Wassers.

Das Kräftegleichgewicht am Schwimmkörper in der Kapillarröhre sieht wie folgt aus: Neben der Gewichtskraft des Schwimmkörpers und der Auftriebskraft existiert auch noch die Kapillarkraft. Die Frage ist nun, welche Richtung diese annimmt. Da das Wasser zwischen dem Auftriebskörper und der Kapillarwand durch die Kapillarkraft nach oben getrieben wird, wird auf den Schwimmkörper eine Reaktionskraft nach unten ausgeführt. Der Schwimmkörper wird also um eine zusätzliche Länge X in das Wasser gedrückt.

Und hierin liegt auch der Grund, warum diese Maschine nicht funktionieren kann. Die Schwimmkörper müssen also, damit sie oben aus der Kapillare fallen, um die Eintauchtiefe T und die zusätzliche Länge X aus dem Wasser gehoben werden. Für die Anhebung um X muss allerdings zusätzliche Arbeit verrichtet werden, welche jedoch nicht zur Verfügung steht. Die im Wasserbassinstapel befindlichen Schwimmkörper, werden pro von oben herunterfallendem Schwimmkörper nur um T in das Wassergedrückt und können daher auch nur diese Arbeit an den Stapel in der Kapillare übertragen.

Mit einem gewissen Vorrat an Schwimmkörpern in der Kapillare (wie von Herrn Berger in seiner Skizze eingezeichnet), lässt sich die Maschine ggf. in Gang setzen. Allerdings muss nach einiger Zeit die Maschine zum Stillstand kommen.

Alle weiteren Überlegungen (Reibungsverluste, etc.) sind zusätzliche Gründe, warum die Maschine nicht funktioniert, aber nicht essentiell wichtig.

Ich hoffe, dass meine Beschreibung einigermaßen plakativ war.
#175 Basilius
31. August 2010

@Aragorn.
Eingeschwungen betrachten -> ja, natürlich.
Ich bin irgendwie völlig in den Wald gewandert. Danke für’s Zurückholen.
Die Adhäsionskräfte können also nur am Umfang der Röhre wirken und nicht am Schwimmer, weil dieser ja eben nicht fixiert ist und somit nichts zum Festhalten bietet.
OK.
Einen sich sprungartig ändernden Druckverlauf halte ich ebenfalls für nicht möglich. Es handelt sich doch bei der gesamten Anlage schon um ein hydrostatisches System ohne jegliche dynamische Schweinereien. Eigentlich kann ich mir den gesamten von YouMan dargestellten Druckverlauf so überhaupt nicht vorstellen. M. E. darf in einem Kapillarröhrchen der Druckverlauf nicht so einfach von unten aus dem Becken das ganze Rohr hinauf weiter extrapoliert werden. Der Druckverlauf in der Kapillare sollte sich schon aufgrund der zu berücksichtigenden Adhäsionskräfte anders verhalten. Zur Verdeutlichung versuche ich eine etwas andere Schreibweise, indem ich den Nullpunkt der Skala nicht auf den Wasserstand im Becken setze, sondern auf den Wasserspiegel in der Kapillare. Wenn der Luftdruck mit Null (eins wäre eine glücklichere Wahl) angegeben wird, so muß m.E. der Druck am Eingang der Kapillare ebenfalls null sein. Ansonsten würde durch den Druckunterschied eine Kraftwirkung erkennbar sein müßen. Gleichzeitig muß aber natürlich der Wasserspiegel des Beckens auch bei dem Druck von Null liegen (logo). Damit habe ich einen Druckverlauf (nach dem Bild) von unten nach oben mit den Werten:
4, 3, 2, 1, 0, X1, X2, 0
Wobei X1 und X2 im Bild die Werte -2, -1 haben. Aber die kommen mir sehr fragwürdig vor. Ich muß jetzt mal in mich gehen und mir den Druckverlauf in der Kapillare ausgiebig überlegen. Von Null über irgendwas(?) wieder zurück zu Null. Aber was passiert dazwischen? Auf jeden Fall denke ich, daß die Würfelsäule in der Kapillare sich nicht so einfach normal dem Auftrieb gemäß verhalten wird, wie es für die rechte Säule gilt.

(Schon wieder so spät.. Heute wird das nichts mehr. Also bis morgen Abend.)
#176 Armleuchter
31. August 2010

In der Tat ändert sich der Druck nicht sprunghaft. Der atmosphärische Luftsruck wirkt auf die Flüssigkeitsoberfläche und “pflanzt sich” gewissermaßen “fort”.
Es dürfte aber in der Tat interessant sein, etwas mehr über die Druckverhältnisse in Kapillaren zu erfahren. Immerhin steigt Wasser (und das hat nicht H.W. entdeckt) in Bäumen theoretisch bis zu 130m weit auf und nimmt dabei gelöste Mineralien bis nach oben mit.
Mein Fundus an Physikbüchern sagt leider über Kapillare und die in ihnen herrschenden Druckverhältnisse nichts aus. Vermutlich darf man das archimedische Prinzip nicht ohne weiteres auf einen in einem Kapillar schwimmenden Würfel übertragen. Ich bin gespannt auf die Auflösung.
#177 kereng
31. August 2010

Ich habe ein pdf ergoogelt, das YouMan’s Darstellung bestätigt (Seite 10):
https://www.hoki.ibp.fhg.de/ibp/publikationen/dissertationen/hk_dissertation.pdf
#178 Dr. E. Berndt
31. August 2010

Die Kapillarkraft – wie kommt sie zustande?

Durch Adhäsion der Flüssigkeit an der Oberfläche und
und weiters kommt noch die Oberflächenspannung der Flüssigkeit mit ins Spiel.
Die Flüssigkeit hält sich “zusammen”. Im Schwerelosen würde sich eine Kugel ausformen. Eine Form in der sich die gegenseitigen Anziehungskräfte am besten ausgleichen, sich also in einem minimum befinden.

Nun wird in Folge dewr Adhäsion am Rande eines Gefäßes bzw. einer Obefläche an bzw. hochgezogen.

In Folge bildet sich die allseits bekannte Wölbung aus.
Diese Wölbung resultiert auf der Adhäsion zwischen Flüssigkeit und Oberfläche und aus der inneren Adhäsion in der Flüssigkeit.
Wenn nun das Wasser in der Kapillare steigt, hängt sie Höhe der Wassersäule vom spezifischen Gewicht und dem Luftdruck ab. Die Kapillare hängt frei. Der umgebvende Luftdruck drückt das Wasser, das von der Adhäsion nach gezogen wird nach oben anch. Das Abreißen der Wassersäule wird bestimmt durch die innere Adhäsion. Ich weiß nicht, wie ich das bezeichnen soll. Der Dampfdruck wird ein entscheidender Faktor dafür sein, wie auch beim Quecksilber – und dort geht das ganze verkehrt herum.
Da könnt man dochj glatt noch einmal ein Perpetuum mobile anmelden, als Gebrauchsmusster.

Wie ich aus gewöhnlich gut informierter Quelle weiß, werden beim echten Patentamt, wenn Perpetuum mobile Erfinder vorsprechen, immer gleich 2 Beamte zum hinauskomplimentieren abkommandiert. Die immer noch zahlreichen Erfinder neigen gewöhnlich zu ausfälligem renitentem Verhalten
#179 Armleuchter
31. August 2010

@Dr. Berndt: mit “innerer Adhäsion” meinen Sie vermutlich “Kohäsion”?

Ich dachte eigentlich daran, mir gleich die ganze Erde als Gebrauchsmuster eintragen zu lassen. Mineralien werden im Baum nach oben transportiert und unterstützen die Lebensprozesse im Baum. Wenn im Herbst die Blätter abfallen, nutzen wir deren potenzielle Energie, um einen Dynamo zu betreiben…

Oder, angesichts der meteorologischen Perspektiven: ein Regenwasserkraftwerk! Das geht noch einfacher und funktioniert auch trotz Baumsterben. xD
#180 YouMan
31. August 2010

@Aragorn

Und wieso merken auftauchende Taucher nichts von der gewaltigen Druckdifferenz?

Ich habe nicht geschrieben, dass die Druck-Differenz gewaltig ist, sondern dass sich die Druck-Differenz gewaltig ändert! Unter Wasser die die Druck-Differenz zwischen Körper-Oberseite und Körper-Unterseite immer gleich, daher ergibt sich ein konstanter Auftrieb.

Wenn aber die Unterseite des Körpers im Wasser ist und die Oberseite in der Luft ändert sich diese Druck-Differenz, weil der Druckabfallgradient der Luft wesentlich geringer ist, als der des Wassers. Je weiter der Körper nun aus dem Wasser steigt, desto geringer wird dann auch der Auftrieb! Und das merkt sogar der Taucher!
#181 YouMan
31. August 2010

Sorry, verschrieben: “Unter Wasser *ist* die Druck-Differenz”
#182 YouMan
31. August 2010

@Armleuchter

Wenn im Herbst die Blätter abfallen…

Die Blätter bestehen hauptsächlich aus Kohlenstoff aus der Luft, und nur ganz wenig aus Mineralien vom Boden. Aber das ist jetzt eine andere Baustelle 😉
#183 YouMan
31. August 2010

@kereg

Ich habe ein pdf ergoogelt, das YouMan’s Darstellung bestätigt (Seite 10):

Danke! Damit sollte die Diskussion, ob im Kapillar Unterdruck herrscht, eigentlich beendet sein.
#184 Dr. E. Berndt
31. August 2010

Selbstverständlich merkt man als Schwimmer die Druckdiffenz im Wasser.
Wenn sie im Wasser stehen bis zum Hals, dann braucht man keine Stützstrümpfe.
Im toten Meer ist das noch deutlicher zu spüren!
#185 Maja
31. August 2010

Eine Diss zweispaltig und in Arial. Ich fühl mich alt.
#186 Aragorn
31. August 2010

@YouMan
Ok, dann kann ich deine Argumentation und dein Bild nachvollziehen.
Sobald der Schwimmer die Wasseroberfläche durchstossen hat, ändert sich der Druck auf der Oberseite nicht mehr (der Luftdruck ist so gut wie konstant). Der Auftrieb nimmt ab.

Unter Druckdifferenz hatte ich immer angenommen, du meintest damit einen plötzlichen Drucksprung an den Grenzflächen.

Ok, dann sind wir uns einig. Ein Blick in die Glaskugel verrät mir allerdings, daß es auch nach der Auflösung des Rätsels noch zahlreiche Hypothesen gibt, warum es nicht funktioniert, und eine warum es doch funktioniert (nein die ist nicht von mir, sondern vom Elvisnator).
#187 kereng
31. August 2010

Und wie ist es mit dem angeblich laufenden Modell mit dem Luftbläschen?
Bei reibungsfreiem Ablauf müsste es bei dem Aufstieg bis 0 (= Höhe der äußeren Wasseroberfläche) genug Energie liefern, um ein gleichgroßes Bläschen ebensoweit nach unten zu ziehen. Und dann steigt es im Röhrchen weiter bis zur Oberfläche auf (wie am Styroporkügelchen beobachtet) – und liefert noch mehr Energie?!
#188 H.M.Voynich
31. August 2010

Laßt die Würfel doch einfach weg, bohrt seitlich ein Loch in die Kapillarröhre, und erfreut euch an dem ewig fließendem Wasserfall.
Turbine drunterhalten, fertig.
#189 Aragorn
31. August 2010

Ey, ihr Burschen. Des is mei Patent. Gebrucksmuster lüpt schon. Wat zusätzlich benötigt wird ist ein kleines Stück Aktivkohle und etwas Kochsalz.
#190 Dr. E. Berndt
31. August 2010

@armleuchter
Danke für die Kohäsion
Alzheimer , dein Vorname war Alois!
#191 kereng
31. August 2010

Meine Frage von 31.08.10 · 15:33 Uhr selbst aufnehmend:

Möglicherweise entspricht die Energie, die man aus dem zusätzlichen Aufstieg eines Bläschens in die Kapillare erhält (bzw. aus dem tieferen Fall eines Quecksilberkügelchens) gerade dem Aufwand, ein Bläschen unter die Wasseroberfläche zu ziehen (bzw. ein Quecksilberkügelchen zu lösen).

Diese Arbeit ist zwar konstant, während der Kapillareffekt mit geringerem Radius zunimmt, aber dann kann man auch nur kleinere Kügelchen durchschleusen.
#192 YouMan
31. August 2010

@Kereng
Wo gibt’s denn eine Beschreibung oder ein Video dieses Luftbläschen Aufbaus?
#193 Basilius
31. August 2010

@kereng
Ja, so ungefähr stellt sich meine Intuition das auch vor. Das Durchstoßen/Reinbringen wird min. soviel Arbeit erfordern, wie man hinterher rausziehen will. Aber ich bin noch am Suchen nach genaueren Beschreibungen von Kapillaren und Oberflächenspannungen und so Zeugs. Habe heute leider bloß viel zu wenig Zeit.

@YouMan
Der Druckverlauf in der Röhre lt. verlinkter Dissertation bringt meine Ansichten schwer ins Wanken. Sieht so aus, wie wenn dort doch der beschriebene Unterdruck herrscht. Man lernt doch immer noch dazu. Allerdings will die Geschichte noch nicht so recht mit meinem Intuitionsbauchgefühl harmonieren. Ein untrügliches Zeichen dafür, daß ich den ganzen Sachverhalt noch nicht richtig verstanden und erfasst habe.
Es gibt also noch viel zu tun.
#194 kereng
31. August 2010

@YouMan
Eine grobe Beschribung des Nadel-Luftbläschen-PMs findest du auf dieser Seite hier im 5. Absatz von Ulrich Berger, und etwas genauer im Kommentar von kenner (27.08.10 · 05:06 Uhr).

Oder einfach Suche mit “Nadel”.
#195 YouMan
1. September 2010

@kereng
Verstehe ich das richtig, dass hier eine Luftblase unter das Wasser gedrückt wird, und dann im Kapillar wieder hochsteigt? Also ähnlich, wie mit den Würfeln, nur mit Luft?
Wenn das so ist, sieht das zwar ähnlich aus, aber ich schätze mal, da kommen ein paar Aspekte hinzu: Kompression der Luftblase beim Hinunterdrücken unter das Wasser, Expansion der Luftblase beim Hochsteigen in das Unterdruck-Milieu. Damit kommt es natürlich zu Erwärmung und Abkühlung der Luft, und zu einem Wärmeaustausch mit dem Wasser. Alles also noch etwas komplizierter – um dieses PM zu zerpflücken, bräuchte man fast einen neuen Thread!

Ist eigentlich schon einmal jemand auf die Idee gekommen, eine Art Physik-Rätselheft auf den Markt zu bringen, wo scheinbar funktionierende PMs vorgestellt werden, und man den Haken daran finden muss? Würde ich mir lustig, aber auch sehr lehrreicht vorstelllen! Ist aber wahrscheinlich kein Markt vorhanden, für so was.
#196 Ulrich Berger
1. September 2010

Ich danke allen Kommentatoren für die konstruktiven Diskussionsbeiträge! Die Auflösung des Sommerrätsels gibt es ab sofort hier: https://www.scienceblogs.de/kritisch-gedacht/2010/09/sommerratsel-gelost-das-perpetuum-immobile-des-hans-weidenbusch.php
#197 Stefan
2. September 2010

Ich vermute die Ursache für den in “Auftriebskapillar” sichtbaren Effekt ist folgende:
Der Schwimmer ist bis auf eine gewisse Höhe angefeuchtet. Man sieht deutlich die Oberfläche des Wassers sich am Schwimmer nach oben biegen, wenn das Röhrchen oben ist. Hier zieht die Adhäsion den Schwimmer zusätzlich nach unten!

Leider sieht man den Übergang von Wasser zu Schwimmer nicht, wenn das Röhrchen unten ist. Wenn ich recht habe, so ist in diesem Fall der Übergang weniger glatt und zieht den Schwimmer weniger ins Wasser. Es ist wahrscheinlich so, daß das Wasser das Holz oberhalb einer gewissen Linie nicht benetzt hat.

Wenn man den Schwimmer einmal ganz nass macht, sollte der Effekt weitgehend verschwinden.
#198 Ulrich Berger
3. September 2010

Wegen fortgesetzten Kommentarspams schließe ich auch hier die Kommentare.

Sommerrätsel: Das perpetuum mobile des Hans Weidenbusch

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