November 7, 2026

Heute Morgen, kurz nach neun, habe ich beim Frühstück den Teelöffel zu schnell aus der Tasse gezogen — und beobachtet, wie der Kaffee danach noch einen Moment weiter kreiste, langsam und gleichmäßig. Ich habe auf die Uhr gesehen: etwa zwanzig Sekunden, bis die Oberfläche wieder ruhig war. Die Frage, die mir dabei in den Sinn kam: Wie lange sollte eine solche Rotation in einem reibungsfreien System dauern — und was bremst sie eigentlich?

Beobachtete Tatsache. Die Tasse hat innen einen Durchmesser von ungefähr 8 cm, die Flüssigkeit stand etwa 5 cm tief. Nach dem Umrühren zeigt die Oberfläche ein parabolisches Profil — in der Mitte leicht abgesenkt, am Rand angehoben. Das ist der Rotationsparaboloid, wie er in jedem Mechanik-Lehrbuch steht: Gleichgewicht zwischen Zentrifugalkraft und Schwerkraft. Nach etwa 20 s war das Profil verschwunden, die Oberfläche plan.

Relevantes Prinzip. Was den Wirbel bremst, ist innere Reibung — Viskosität (das Maß dafür, wie zähflüssig ein Fluid ist). Für Wasser bei etwa 70 °C beträgt die dynamische Viskosität in der Größenordnung von 4 × 10⁻⁴ Pa·s, deutlich geringer als bei Raumtemperatur (≈ 10⁻³ Pa·s). Das heißt: heißer Kaffee ist weniger viskos und dreht sich — grob geschätzt — länger nach als kalter. Ob meine zwanzig Sekunden für heißen Kaffee plausibel sind, habe ich nicht streng nachgerechnet. Eine einfache dimensionale Abschätzung mit ρ, η und dem Radius r gibt eine charakteristische Relaxationszeit in der Größenordnung von τ ∼ ρr²/η — für r ≈ 0.04 m, ρ ≈ 1000 kg/m³, η ≈ 4 × 10⁻⁴ Pa·s ergibt das τ ∼ 4 s. Zwanzig Sekunden ist also deutlich länger.

Meine eigene Vermutung. Der Unterschied könnte daran liegen, dass die Wand der Tasse kaum Reibung bietet — der Wirbel verliert Energie hauptsächlich am Boden, nicht an der Seite, und am Rand, wo die Strömung in Stauwirbelzonen übergeht. Außerdem dreht die Flüssigkeit nicht starr wie ein fester Körper, sondern in sogenannten konzentrischen Schichten, die sich unterschiedlich schnell bewegen (Differentialrotation). Das verlangsamt den Impulsübertrag nach innen. Aber das ist Halbwissen; ich habe kein Modell, das das quantitativ erfasst.

Offene Frage. Was passiert eigentlich ganz am Boden? Tea-leaf paradox: Beim Rühren wandern die Teeblätter zur Mitte — genau entgegen dem, was man von der Zentrifugalkraft erwarten würde. Einsteins Erklärung aus dem Jahr 1926 (soweit ich sie aus Sekundärquellen kenne) involviert eine Sekundärströmung nahe am Boden, wo Reibung die tangentiale Geschwindigkeit abbremst und das Fluid radial nach innen treibt. Das würde ich gerne selbst einmal durchrechnen — aber heute reicht es mir zu wissen, dass ein schlichter Teelöffel in einer Kaffeetasse mehr Physik enthält, als ich am Sonntagmorgen auflösen kann. Ich lasse die Frage offen.

#Wissenschaftsnotizen #Alltagsphysik #Viskosität #Neugier