Folge 19 - Die singende Kaffeetasse

00:00:00: Weißt du am frühen Morgen, wenn man sich in der halben Dunkelheit der Küche so den ersten Kaffee oder Kakao macht?

00:00:07: Da erwartet man ja eigentlich nur friedliche Vorhersehbarkeit.

00:00:11: Mhm!

00:00:12: Das stimmt Ein bisschen Routine halt

00:00:15: Genau.

00:00:15: Man gießt also das heiße Wasser ein, rührt ein bisschen um Start vielleicht noch so leicht müde aus dem Fenster und die Welt ist in Ordnung.

00:00:23: Ein völlig stilles fast meditatives Ritual

00:00:27: Richtig.

00:00:28: Aber Was wäre, wenn ich dir jetzt sage dass sich genau in diesem Moment direkt vor deinen Augen und vor allem vor deinen Ohren ein hochkomplexes physikalisches Schauspiel abspielt?

00:00:42: Da passiert nämlich einiges ja.

00:00:44: Willkommen

00:00:44: am Frühstückstisch!

00:00:45: Und willkommen zu unserer heutigen Analyse.

00:00:48: Schön das du heute bei uns bist und wir diese akustische Illusion gemeinsam entzaubern können.

00:00:53: Wir sprechen nämlich über ein Phänomen, das auf den ersten Blick wie reine Magie wirkt uns aber echt tief in die fundamentale Physik führt.

00:01:01: Die singende Kaffee-Tasse!

00:01:02: Ja und wir verlagern unser Labor heute tatsächlich mal direkt in deine Küche.

00:01:07: also keine Teilchenbeschleuniger, keine Reihenräume sondern absolute Alltagsgegenstände.

00:01:12: Finde ich super.

00:01:13: Alles, was wir für dieses Experiment brauchen hast du sehr wahrscheinlich genau jetzt in greifbarer Nähe.

00:01:19: Eine ganz handelsübliche Tasse aus Keramik oder auch aus Glas heißt das Wasser einen Löffel und irgendein Instant-Pulver.

00:01:27: Also sowas wie löslicher Kaffee oder Kakaopulver?

00:01:30: Genau!

00:01:31: Das kann löslichen Kaffees sein klassischer Kakao oder sogar Matschapulver.

00:01:36: mehr braucht es da eigentlich nicht um ein Phänomen zu erzeugen dass ja das selbst erfahrene Physiker fasziniert hat.

00:01:43: Okay, bevor wir jetzt in die Mechanik dahinter abtauchen müssen wir uns das Setup mal genau ansehen.

00:01:48: Ich stelle mir also vor ich mache mir meinen Instant Kaffee?

00:01:51: Richtig!

00:01:52: Ich fülle das Pulver in die Tasse, gieße das kochende Wasser drüber und rühre kräftig um damit sich alles schön auflöst.

00:02:00: So weit der absolute Standard.

00:02:02: aber wo genau beginnt jetzt der Teil an dem mein Getränk... naja anfängt zu singen?

00:02:07: Der entscheidende Moment der passiert direkt nach dem Umrühren.

00:02:11: Sobald du den Löffel aus dieser rotierenden Flüssigkeit nimmst, fängst du an mit diesem Löffeln rhythmisch von innen gegen dem Boden oder die Wand der Tasse zu klopfen.

00:02:20: Also einfach so ein simples gleichmäßiges Tock-Tock-Tok!

00:02:24: Genau so.

00:02:25: und wenn man das macht hört man interessanterweise nicht einfach nur das typische Klirren von Metall auf Keramik oder?

00:02:33: Der Ton verhält sich ja völlig unerwartet

00:02:35: Ja total

00:02:36: Im allerersten Moment, also direkt nach dem Umrühren da klingt dieses Klopfen extrem tief und dumpf.

00:02:42: Fast schon hohl als würde man an ein Holz fast klopfen und eben nicht an eine kleine Kaffeetasse.

00:02:48: Richtig!

00:02:48: Und dann passiert das wirklich spannende?

00:02:50: Genau.

00:02:51: Das ist ja die eigentliche Beobachtung.

00:02:53: Klettert dieser Ton innerhalb von wenigen Sekunden immer höher.

00:02:57: Aus dem dunklen Tiefen-Tock wird ein viel helleres Ting Ting Ting.

00:03:01: Es klingt buchstäblich so, als würde eine unsichtbare Hand eine Gitarrenseite immer strafferspannen während man sie zupft.

00:03:08: Ein super Vergleich!

00:03:10: Und dieses Phänomen ist absolut reproduzierbar.

00:03:14: Wenn der Ton seinen höchsten Punkt erreicht hat und dieses helle Ting bleibt kannst du mit dem Löffel einfach noch einmal kräftig umrühren

00:03:22: Okay...und was passiert dann?

00:03:24: Fängst Du dann wieder an zu klopfen hat sich das System augenblicklich zurückgesetzt.

00:03:29: Der Ton fällt sofort wieder in den Keller, ist extrem tief und klettert dann Sekunde für Sekunde wieder kontinuierlich die Tonleiter hinauf.

00:03:38: Wahnsinn!

00:03:39: Wenn ich mir das logisch überlege gibt es hier aber doch einen massiven Widerspruch – Die Tasse selbst also unser Resonanzkörper aus Keramik, die ist doch völlig star.

00:03:48: Mhm… die verändert sich nicht.

00:03:50: Eben.

00:03:51: Da schrumpfen keine Wände der Boden wird nicht dicker... ...die physische Form des Gefäßes bleibt zu hundert Prozent identisch Exakt!

00:03:57: Wenn sich also der Resonanzkörper nicht verändert, muss ich zwingend der Inhalt verändern.

00:04:03: Aber ich sehe ja nur Wasser und Kaffeepulver.

00:04:06: Was genau verändert sich in dieser Tasse?

00:04:08: so dramatisch dass es die Akustik quasi komplett auf den Kopf stellt?

00:04:12: Um diese Frage zu beantworten müssen wir uns mal ansehen was eine Schallwelle eigentlich ist wenn sie durch Wasser reißt.

00:04:20: Wenn du mit dem Löffel gegen die Tasse schleichst überträgst du kinetische Energie auf die Keramik.

00:04:25: Okay Und die Keramik gibt diese Energie wiederum an die Flüssigkeit weiter.

00:04:30: Du erzeugst eine Druckwelle und die Tonhöhe, die letztendlich bei deinem Ohr ankommt also ob du ein tiefes Tock oder ein hohes Ting hörst hängt in diesem spezifischen Setup massiv davon ab wie schnell sich diese Druckwellen durch das Medium in der Tasse bewegt.

00:04:46: Warte lass uns da kurz anhalten.

00:04:48: wir sprechen über die Ausbreitung von Schallwellen.

00:04:51: heißt es im Grunde Schallgeschwindigkeit in der Tasse ist gleich Tonhöhe, in meinem Ohr?

00:04:58: Genau.

00:04:59: Das ist die fundamentale physikalische Brücke, die wir hier bauen müssen.

00:05:03: Je schneller sich der Schall durch das Medium bewegt, desto höher ist die Frequenz der Wellen, die letztendlich abgestrahlt werden und desto höher ist der Ton den dein Gehirn registriert.

00:05:13: Und umgekehrt bedeutet ein langsamer Schall dann einen tieferen Ton?

00:05:16: Ganz genau!

00:05:17: Okay, aber wie schnell ist Schall in Wasser überhaupt?

00:05:21: Also in der Luft kennen wir das ja vom Gewitter.

00:05:23: Man sieht den Blitz und zählt die Sekunden bis zum Donner weil der Schall an der Luft relativ langsam ist so um die drei hundertvierzig Meter pro Sekunde.

00:05:33: Wie verhält sich da reines klares Leitungswasser?

00:05:36: In reinem Wasser breitet sich Schall enorm schnell aus.

00:05:40: Wir sprechen hier von knapp eineinthausend fünfhundert Metern pro Sekund.

00:05:43: Krass Ja, dass es mehr als viermal so schnell wie in der luft.

00:05:47: Wasser ist ein herausragender Leiter für Schallwellen.

00:05:50: Wenn du dir also einen ganz normalen Kräuter Tee machst, nur klares Wasser und ein Teebeutel... ...und dann an die Tasse klopst, rasen die Druckwellen mit diesen...

00:06:02: Okay?

00:06:03: Dass sich diese Geschwindigkeit im klarem Wasser nicht ändert, hörst du einen konstant hellen hohen Ton!

00:06:09: Moment mal.

00:06:10: Ein-tausend fünfhundert Meter pro Sekunde – das is ja Überschallgeschwindigkeit wenn wir es jetzt mit der Luft vergleichen.

00:06:18: Wenn ich meinen Tee umrühre und klopfe, höre ich aber keinen Überschallknall aus meiner Tasse.

00:06:23: Wie übersetzt sich diese irre Geschwindigkeit in die Tonhöhe, die ich am Frühstückstisch wahrnehme?

00:06:29: Naja ein Überschildknall entsteht ja wenn sich ein Objekt schneller als der Schall bewegt und die Schallwellen so vor sich her schiebt und verdichtet.

00:06:39: hier bewegt sich aber kein Objekt sondern die Welle selbst wandert durch das Medium.

00:06:45: Wenn du klopfst, erzeugst Du sogenannte stehende Wellen in der Tasse.

00:06:49: Die Geschwindigkeit mit der diese Wellen hin und her wandern bestimmt wie oft sie pro Sekunde auf die Wände der Tase treffen und diese in Schwingung versetzen.

00:06:58: Verstehe

00:06:59: Und Schwingungen pro Sekund ist exakt die Definition von Frequenz.

00:07:04: Schnelle Welle bedeutet viele Schwingenden pro Sekunden also eine hohe Frequenz.

00:07:10: Und eine hoher Frequenzen nehmen wir als hohen Ton wahr!

00:07:14: Ach so, okay das reine Wasser ist im Grunde wie ne freie Autobahn ohne Tempolimit für den Schall.

00:07:20: Schönes Bild ja?

00:07:21: Die Wellen rasendamen mit ein-tausend fünfhundert Metern pro Sekunde ungehindert durch was halb so.

00:07:27: ein Glas Leitungswasser beim Dagegenklopfen immer hell und hoch klingt

00:07:31: Richtig.

00:07:31: Das bringt mich aber jetzt sofort zu dem Instant Pulver.

00:07:34: Sobald ich das ins Spiel bringe und umröre stürzt der Ton ja ab.

00:07:38: Er wird extrem tief.

00:07:39: Wenn langsamer Schall einen Tiefenton bedeutet, muss dieses Pulver den Schall auf unsere Autobahn ja massiv abbremsen.

00:07:46: Was genau wirft er denn Anker aus?

00:07:48: Es ist interessanterweise nicht das Kaffeepulver an sich dass den Schal bremst.

00:07:52: Die festen Kaffepartikel haben darauf kaum ein Einfluss.

00:07:56: es ist eine unsichtbare Zutat die das Pulver quasi Huckepack mit in die Tasse bringt.

00:08:01: Unsichtbar

00:08:02: Ja.

00:08:03: Wenn du dir so einen Instant-Pulver mal unter dem Nikroskop ansiehst, stellst du fest dass es nicht aus massiven dichten Körnern besteht.

00:08:10: Es ist extrem porös fast wie ein winziger Bimsstein und zwischen den Partikeln und tief in ihrer Struktur ist jede Menge Luft eingeschlossen.

00:08:22: Oh wow!

00:08:23: Wenn ich dieses trockende poröse Pulver also in das kochende Wasser löffle und anfange der kräftig umzurühren zerstöre ich diese Struktur.

00:08:31: Das Pulver löst sich auf.

00:08:34: und was passiert dann mit der ganzen eingeschlossenen Luft?

00:08:36: Sie wird freigesetzt.

00:08:38: Durch das aggressive Umrühren verteilst du aber Tausende mikroskopisch kleine Luftbläschen in der gesamten Flüssigkeit.

00:08:46: Okay, das heißt...

00:08:47: Du hast dann kein reines Wasser mehr vor dir sondern eine hochkomplexe Mischung aus einer Flüssigkeit und einem Gas Und das verändert die mechanischen Eigenschaften deines Getränks auf einer wirklich fundamentalen Ebene.

00:09:00: Wir müssen also darüber sprechen, wie Schallwellen mit Wasser interagieren und wie sie mit Luft interagiren.

00:09:06: Wenn Schall eigentlich nur eine Druckwelle ist die durch Moleküle wandert Wie genau reagieren diese winzigen Luftbläschen auf diesen Druck?

00:09:15: Hier kommt der Begriff der Kompressibilität ins Spiel Also die Eigenschaft eines Stoffes sich unter Druck zusammenpressend zu lassen.

00:09:22: Reines Wasser ist nahezu inkompressibel

00:09:26: Lässt sich also kaum verdichten.

00:09:27: Genau Die Wassermoleküle sind bereits so dicht aneinander gepackt, dass man sie kaum noch näher zusammendrücken

00:09:34: kann.

00:09:34: Lass uns das mal visualisieren!

00:09:36: Ich stelle mir da gerade das Kugelstoßpendl vor, das auf vielen Schreibtischen steht.

00:09:40: weißt du?

00:09:41: Diese fünf Stahlkugeln die an Fäden hängen?

00:09:43: Ja gutes Beispiel!

00:09:44: Wenn ich die äußere Kuge anhebe und fallen lasse knallt sie auf die anderen und die Energie wandert augenblicklich durch die mittleren Kugeln hindurch bis zur letzten die dann wegschwingt.

00:09:55: Die Stahlkugeln lassen sich ja nicht zusammendrücken, sie geben die Energie sofort weiter.

00:09:59: Das ist reines Wasser, richtig?

00:10:01: Ein hervorragendes Bild!

00:10:03: Die kinetische Energie wird fast ohne Zeitverlust durch das Material transportiert.

00:10:08: Deswegen ist der Schall im Wasser mit diesen ein-tausend fünfhundert Metern pro Sekunde so rasant unterlegs.

00:10:14: Luft hingegen verhält sich völlig anders

00:10:16: Weil Luft ein Gas isst.

00:10:18: Exakt!

00:10:18: Luft ist ein Gas und Gase lassen sich extrem leicht zusammendrücken.

00:10:23: Sie sind hochgradig kompressibel.

00:10:25: Um bei dem Pendel zu bleiben, was passiert mit unseren Stahlkugeln wenn ich das Kaffeepulver einrühre und diese winzigen Luftbläschen produziere?

00:10:33: Stell dir vor du nimmst dieses Pendel... ...und ersetzt jede zweite Stahlkuge durch einen sehr weichen Marshmallow.

00:10:41: Oh wow..

00:10:42: Das is ok.

00:10:43: Wenn ich jetzt die erste StahlKugel fallen lasse knallt sie auf den Marshmallow.

00:10:48: Aber anstatt die Energie sofort an die nächste Kugel weiterzugeben, wird der Marshmellow erst einmal unter der Wucht des Aufpralls komplett zusammengequetscht.

00:10:57: Die Energie wird gewissermaßen verschluckt um die Form des Marshmallows zu verändern.

00:11:02: Das kostet Zeit und vor allem Bewegungsenergie – die Welle wird extrem abgebremst

00:11:07: Und genau das passiert millionenfach in deiner Kaffeetasse.

00:11:11: Die winzigen Luftbläschen wirken wie mikroskopische Marshmallows oder so, winzige Stoßdämpfer.

00:11:16: Die Druckwelle des Schalts trifft auf so ein Bläschen und anstatt die Energie sofort dann das nächste Wassermolekül weiterzugeben wird das Bläschens zusammengedrückt...

00:11:25: Ach krass!

00:11:26: ...die Flüssigkeit ist plötzlich nicht mehr starre sondern verhält sich akustisch wie ein weicher nachgiebiger Schwamm.

00:11:32: Und was bedeutet das in konkreten Zahlen?

00:11:35: Wir kommen ja von eineinthausend fünfhundert Metern pro Sekunde im reinen Wasser.

00:11:40: Wenn dieser, naja, Marshmallow-Effekt greift – wie stark wird der Schalter abgebremst?

00:11:45: Es ist ein dramatischer Absturz.

00:11:47: Die Schallgeschwindigkeit fällt von eineinthausendfünfhundert Metern pro Sekunde auf untereinhundert Meter pro Sekund ab.

00:11:55: Warmsinn!

00:11:56: Ja das ist eine Reduktion um mehr als neunzig Prozent und wir erinnern uns an unsere Regel von vorhin.

00:12:02: Langsamer Schall ist gleich tiefer Ton.

00:12:05: Da die Welle plötzlich im wahrsten Sinne des Wortes durch das Getränk kriegt, hörst du unmittelbar nach dem Umrühren dieses extrem dunkle tiefe Tok-Tok-Tock.

00:12:16: Das ist faszinierend!

00:12:18: Weil wir hier ja eine gigantische Veränderung in der Makrophysik haben – Der Ton ändert sich drastisch und das wird ausgelöst durch ne Mikroveränderung nämlich winzig kleine Bläschen, die man mit den bloßen Auge erfasst gar nicht sehen kann?

00:12:31: Genau.

00:12:32: Aber wer hat das eigentlich

00:12:34: herausgefunden?!

00:12:35: Das ist ja nicht die Art von Physik, für die man Milliarden in einen Teilchen beschleuniger pumpt.

00:12:40: Richtig!

00:12:41: Das ist die Physik des Alltags, die oft die schärfsten Beobachter erfordert – der amerikanische Physiker Frank Crawford war der erste, der dieses Phänomen in den neunzehnhundertachzigen Jahren wissenschaftlich mal wirklich sitziert hat.

00:13:03: Er nannte es damals liebevoll den Hot Chocolate Effect, also den heiße Schokolade-Effekt.

00:13:10: Er hat Mikrofone genutzt, Frequenzanalysen durchgeführt und vor allem die Mathematik dahinter formalisiert.

00:13:21: Um zu beweisen dass die Intuition einem hier keinen Streich spielt.

00:13:26: Frank Crawford hat also beim Kakaotrinken Geschichte geschrieben.

00:13:31: Das liebe ich an der Wissenschaft.

00:13:32: er sitzt da rührt um hört dieses tiefe Klopfen Und denkt sich nicht einfach lustig sondern Ich werde das jetzt mathematisch beweisen.

00:13:40: Typisch Physiker eben.

00:13:41: Du hast erwähnt, er hat das formalisiert?

00:13:43: Wie sieht so ein Beweis aus?

00:13:45: Ich vermute mal, er hatte es nicht in sein Paper geschrieben als die Luft ist wie ein Marshmallow.

00:13:50: Ganz und gar nicht!

00:13:51: Er hat auf etablierte akustische Modelle zurückgegriffen, genauer gesagt auf eine Formel, die die Schallgeschwindigkeit in einem Gemisch beschreibt.

00:14:01: Sie basiert auf den Prinzipien der Wutgleichung.

00:14:04: Okay Und wir können uns diese Formel tatsächlich ansehen ohne ein Physikstudium vorauszusetzen, sie ist überraschend elegant.

00:14:13: Da bin ich ja mal gespannt!

00:14:14: Die Formel besagt die Schallgeschwindigkeit, wir nennen Sie mal kleines.

00:14:18: V berechnet sich aus dem Bruch.

00:14:21: eins geteilt durch die Quadratwurzel Ausdichte Mal Kompressibilität.

00:14:27: Okay warte Ich ziehe hier mal kurz die intellektuelle Notbremse.

00:14:31: Griechische Buchstaben und verschachtelte Brüche von meinem ersten Café erfordern etwas Entschleunigung.

00:14:37: Kein Problem, wir gehen da Schritt für Schritt durch.

00:14:40: Also V ist die Geschwindigkeit des Schalls.

00:14:42: auf der anderen Seite der Gleichung steht ein Bruch oben steht eine Eins unten steht die Wurzel aus.

00:14:48: Dichte multipliziert mit Kompressibilität.

00:14:51: Die Dichte bezeichnen wir in der Physik meistens mit Rohr und die Kompessibilität mit Kappa.

00:14:57: Richtig?

00:14:58: Absolut korrekt!

00:14:59: Wir haben also v gleich eins geteilt durch die Würzel aus Romalkapper.

00:15:05: Lass uns das mal betrachten.

00:15:07: Wenn du das Pulver einrührst, veränderst du die Dichte der Flüssigkeit.

00:15:11: Also das Roh fast überhaupt nicht!

00:15:13: Weil das Pulwer kaum ins Gewicht fällt.

00:15:16: Richtig – Die paar Luftbleißchen fallen ins Gewlicht wie einen Tropfen auf den heißen Stein.

00:15:21: Das Roh bleibt also praktisch konstant.

00:15:24: Gut…die Dichte können wir also ignorieren.

00:15:26: Aber was ist mit der Kompressibilität dem Kapper?

00:15:29: Das war ja unser Marshmallow.

00:15:31: Luft lässt sich extrem leicht zusammendrücken.

00:15:34: Genau Hier liegt der Hebel.

00:15:36: Durch die vielen Luftbläschen schießt die Kompressibilität das Kapper dramatisch in die Höhe.

00:15:42: Das Gemisch wird extrem weich!

00:15:45: Wenn wir es jetzt in unsere Formel einsetzen, da Kapper nun ein riesiger Wert ist, wird auch das Produkt aus Dichte und Kapper unter der Wurzel sehr groß.

00:15:55: Ah ok, jetzt macht die Mathematik Klick.

00:15:58: Wir haben da einen Bruch, eines geteilt durch eine riesengroße Zahl unter der Wurzel.

00:16:03: Wenn ich einen Kuchen, also die eins auf extrem viele Leute aufteile bekommt jeder nur einen winzigen Krümel.

00:16:10: Ein tolles Beispiel ja!

00:16:11: Der

00:16:12: Wert des gesamten Bruchs schrumpft also massiv und da dieser Bruch unsere Schallgeschwindigkeit V ist stürzt das V sozusagen ins Bodenlose von ein tausend fünfhundert runter auf unter hundert Meter pro Sekunde.

00:16:24: Die Mathematik bestätigt also exakt unseren Marshmallow-Vergleich

00:16:28: Exakt!

00:16:29: Und Frank Crawford hat dann noch den letzten Schritt gemacht, um die Verbindung zur Tonhöhe zu beweisen.

00:16:34: Er nutzte dafür die Wellengleichung.

00:16:36: Frequenz gleich Geschwindigkeit geteint durch Wellenlänge

00:16:40: Also V gleich Lambda.

00:16:41: Ganz genau Die Frequence F ist die Tonhöher Das V ist unsere Schallgeschwindigkeit.

00:16:48: Aber was ist jetzt das Lambda?

00:16:50: Die Wellenlinge.

00:16:51: in unserem spezifischen Fall

00:16:53: Die Wellenlänge ist ja der physische Raum, den eine Welle einnimmt.

00:16:58: Da sich die Welle in der Tasse bildet und zwischen den Wänden hin- und herschwappt müsste die Wellenlinge doch eigentlich durch die Größe der Tase limitiert sein oder?

00:17:07: Die Welle muss ja in die Tasse passen!

00:17:09: Eine brillante Schlussfolgerung.

00:17:12: da sich die physische Dimension deiner Tasse wie du am Anfang ja völlig richtig angemerkt hast Nicht verändert bleibt diese Wellenlänge lambda absolut konstant.

00:17:23: Sie ist einfach eine feste Zahl unter dem Bruchstrich.

00:17:27: Ach, verrückt?

00:17:28: Das heißt wenn lambda fest gefroren isst die Frequenz F ausschließlich an die Geschwindigkeit V gekettet.

00:17:36: sie sind direkt proportional.

00:17:39: Wenn V in den Keller stürzt, muss die Frequenz F mathematisch zwingend auch in den Kellerstürzen.

00:17:45: Wir haben also bewiesen warum der Ton nach dem Umrühren so unfassbar tief ist.

00:17:50: Richtig!

00:17:51: Der erste Teil des Rätsels ist gelöst

00:17:53: Aber jetzt müssen wir den Bogen noch schließen.

00:17:56: Der Ton bleibt ja nicht tief Er klettert innerhalb von Sekunden wieder nach oben wie eben diese Gitarrenseite.

00:18:02: Was sorgt denn in unserer Gleichung dafür dass sich die Geschwindigkeit Pfaff wieder erholt?

00:18:08: Das liegt an einer ganz simplen physikalischen Kraft, nämlich dem Auftrieb.

00:18:13: Luft hat eine viel geringere Dichte als Wasser – sie ist leichter!

00:18:18: Sobald du also aufhörst mit dem Löffel umzurühren und den künstlichen Strudel in der Tasse stoppst, gibt es nichts mehr was diese Bläschen unten hält.

00:18:27: Sie beginnen sofort an die Oberfläche zu steigen.

00:18:31: Und dort platzen sie und entweichen einfach in die Umgebungsluft.

00:18:35: Das Getränk entlüftet sich sozusagen selbst...

00:18:38: Völlig richtig!

00:18:39: Mit jeder verstreichenden Millisekunde verschwinden Tausende dieser mikroskopischen Marshmallows aus deiner Flüssigkeit.

00:18:46: Die Kompressibilität, unser Kappa aus der Formel schrumpft rasant wieder auf den Normalwert von Wasser zusammen.

00:18:54: Und die Flüssigkeit verliert ihre schwammige Eigenschaft und wird wieder star?

00:18:58: Genau – und weil diese Stoßdämpfer verschwinken kann der Schall sofort wieder beschleunigen….

00:19:04: Das ist großartig.

00:19:05: Je weniger Bläschen desto geringer das Kapper, je geringder das Kappar, desto größer wird wieder der Wert des Bruchs also unsere Geschwindigkeit V. Der Schall klettert von einhundert Metern pro Sekunde rasend schnell wieder hoch in Richtung der eintausend fünfhundert Meter pro Sekund.

00:19:23: und weil Geschwindigkeiten und Tonhöhe direkt aneinander gekoppelt sind Hört man literally zu, wie sich diese mathematische Gleichung in Echtzeit selbst löst.

00:19:33: Das tiefe Tock wird fließend zu einem hohen Ting bis das Getränk komplett bläschenfrei ist

00:19:39: Und es ist ein Truzes den du unendlich oft wiederholen kannst solange du durch neues Umrühren wieder Luft von der Oberfläche in die Flüssigkeit ziehst.

00:19:48: Es zeigt auf wirklich wunderbare Weise, wie komplex selbst die banalsten Alltagsrituale sind wenn wir sie mal durch die Linse der Physik betrachten.

00:19:56: Total!

00:19:57: Aber weißt du es ist eine Sache diese Dynamik in einer Kaffeetasse zu verstehen.

00:20:01: aber diese physikalischen Prinzipien beschränkten sich ja nicht auf unseren Frühstückstisch.

00:20:05: Wenn winzige kaum sichtbare Bläschen in einer kleinen Keramiktasse die akustischen Eigenschaften von Wasser so extrem verändern können welche Dimensionen nimmt das denn an?

00:20:17: Ich denke da irgendwie an natürliche Gewässer.

00:20:20: Das ist genau der Moment, in dem dieses lustige Küchen-Experiment eine hochrelevante ökologische Dimension bekommt.

00:20:26: Denk mal an die Ozeane – Der Ozean is ja kein stilles Wasserglas!

00:20:30: Nee, absolut nicht...

00:20:31: Er ißt permanent in Bewegung.

00:20:34: Wenn riesige Wellen bei einem Sturm brechen, drücken sie gigantische Mengen Luft metertief ins Meer.

00:20:41: Das Wasser iß dort voll von myriadenkleiner Luftbläschen.

00:20:45: Das bedeutet, ein stürmischer Ozean verwandelt sich in den oberen Schichten in exakt denselben akustischen Schwamm wie unser Instant Café.

00:20:52: Vollkommen

00:20:53: richtig!

00:20:54: Die Schallausbreitung in diesen Schichten kollabiert dann förmlich.

00:20:58: Aber es sind nicht nur natürliche Stürme.

00:21:00: Denk mal an die massiven Schiffsschrauben von diesen riesigen Frachtschiffen, die auf ihren globalen Routen unterwegs sind.

00:21:06: Oh wow

00:21:07: Diese Propeller erzeugen durch Kavitation und die bloße Verwirbelung unaufhörlich Millionen-und Abermillion von Bläschen, die sie wie so einen breiten Teppich ins Meer pumpten.

00:21:19: Die Schifffahrtsrouten der Welt sind im Grunde gigantische künstliche Schwammzonen.

00:21:24: Das ist ein unfassbar tiefgreifender Gedanke!

00:21:27: Für uns Menschen ist das vielleicht nur eine theoretische Überlegung – aber für das Leben im Meer ist Schall der absolut wichtigste Sinn.

00:21:35: Licht reicht dem Ozean ja nicht sonderlich weit.

00:21:38: Wale und Delfine sehen ihre Umgebung ja regelrecht durch Schall, sie kommunizieren, jagen und navigieren über hunderte oder sogar tausende Kilometer hinweg weil Wasser reines Meerwasser.

00:21:49: eben diese fantastische Autobahn für Schall ist die die Wellen mit eineinthausend fünfhundert Metern pro Sekunde transportiert.

00:21:56: Und genau diese Autobahn wird durch die künstliche Einbringung von Bläschen massiv gestört.

00:22:02: Wenn ein Walgesang auf das Kielwasser eines großen Frachters trifft, prallt die Schallwelle auf Milliarden von winzigen Kompressibilitätshindernissen!

00:22:13: Die Energie des Schalts wird geschluckt, die Welle extrem verlangsamt und verzehrt.

00:22:19: Für die Meeresbewohner entstehen dadurch gigantische akustische Blindflüge.

00:22:23: ist als würde man uns an Land einen dichten, undurchdringlichen Nebel vor die Augen setzen!

00:22:29: Die akustisch Verschmutzung der Ozeane ist ein massives Problem – und die Mechanik dahinter ist exakt dieselbe, die in deiner Tasse

00:22:37: wirkt.".

00:22:38: Das ist wirklich das Faszinierende an solchen physikalischen Prinzipien.

00:22:42: Wir beginnen bei etwas so banalem wie einem Morgenritual, bei Kaffeepulver und einem Löffel.

00:22:47: Und wir landen am Ende bei der globalen Störung der Wahlkommunikation durch industrielle Frachtschiffart.

00:22:53: Es hängt alles zusammen!

00:22:55: Es führt uns absolut brillant vor Augen dass unsichtbare Mikroveränderungen fundamentale Auswirkungen auf Makroveigenschaften haben können.

00:23:04: Nichts in einem komplexen System passiert irgendwie isoliert Egal ob in zweihundert Millilitern Kaffee oder in Millionen Kubikkilometern Ozean.

00:23:14: Ein sehr schönes Fazit!

00:23:15: Wir sind damit am Ende unserer heutigen Analyse angekommen.

00:23:19: Wenn du dir also morgen früh in aller Stille dein heißes Wasser aufgehst und den Löffel aus der Tasse ziehst, dann hör mal ganz genau hin – wir danken dir von Herzen für deine Zeit, deine Neugier und dafür dass du dich gemeinsam mit uns auf diese gedankliche Reise begeben hast.

00:23:33: Auch von mir ein ganz großes Dankeschön fürs Zuhören.

00:23:36: bleibt neugierig und hinterfrage auch die scheinbar einfachen Dinge.

00:23:40: Oft versteckt sich genau dort die beeindruckendste Physik.

00:23:43: Bis zum nächsten Mal, wenn wir wieder ein Stück Alltag entzaubern!

00:23:47: Macht's gut.