Demonstrationsexperimente zum Arbeitsgebiet Nichtlineare Systeme und Strukturbildung

Dr. J. Berkemeier, Prof. Dr. H.-G. Purwins

Streifen im Salz-Mohn-Gemisch

Aufbau

In diesem Experiment wird gezeigt, wie sich ein Gemisch aus granularen Materialien unterschiedlicher Dichte entmischen kann.

Das Gemisch besteht aus 50 Vol% Kochsalz und Mohn. Beides wurde im Lebensmittelhandel gekauft.

Die Maschine zum Entmischen besteht aus einem kreisförmigen Plexiglasbehälter mit einem Durchmesser von 195 mm und einer Dicke von 5 mm. Sie ist in den Abb. 1 und 2 zu sehen. Die vordere Platte und die Seitenwand sind 5 mm, die hintere Platte 8 mm dick. Die hintere Platte hat in der Mitte eine 5 mm Bohrung. In dieser Bohrung ist eine Metallachse verschraubt, über die der Behälter am Halter befestigt ist. Das Mohn-Salzgemisch wird durch diese Bohrung eingefüllt.

Auf der Rückseite des Halters (Abb. 2) befindet sich ein Zahnradgetriebe mit einer Untersetzung von 24:1. Es gibt zwei steckbare Kurbeln. Eine ist direkt mit der Achse verbunden, indem ein Bolzen in der Kurbelbohrung in einen Schlitz in der Achse greift. Die zweite greift über ein Zahnrad in das Getriebe.

Durchführung

Zum Mischen wird der Behälter mit etwa 50 UPM gedreht. Zur Entmischung wird der Behälter über das Getriebe mit etwa 1/4 UPM (ca. 6 Kurbeldrehungen pro Minute) gedreht. Die Abb. 3 und 4 zeigen das Getriebe in den beiden Fällen. Hat man den Behälter langsam etwa eine halbe Umdrehung gedreht, ist eine Streifenstruktur wie in Abb. 1 entstanden.