Versuchsdurchführung
Ein großes Gebläse erzeugt einen starken Luftstrom. Ein Ball mit einem Durchmesser von ca. 50cm (leichter Wasserball) wird in den Luftstrom des Gebläses gebracht.
Der Ball wird durch den Luftstrom in der Schwebe gehalten. Dabei sind die nach unten gerichtete Gewichtskraft des Balls und die nach oben gerichtete Reibungskraft im Gleichgewicht.
Es wird nun gezeigt, dass beim Neigen des Gebläses um bis zu 45°, der Ball weiterhin in der Schwebe gehalten wird. Dabei entfernt sich der Ball weiter von der Öffnung des Gebläses, als im senkrechten Fall.
Diese Beobachtung lässt sich durch den Bernoulli-Effekt erklären.
\(p+\frac{1}{2}\rho v^2=p_0=\text{konst.}\)
Betrachtet man die Situation, dass sich der Ball unter Einwirkung der Schwerkraft an den Rand des Luftstroms bewegt, so wird der Ball nur noch auf einer Seite umströmt. Da dort der dynamische Druck aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit stark erhöht ist, muss nach der Bernoulli-Gleichung der statische Druck auf der umströmten Seite sehr gering sein.
Der statische Umgebungsdruck auf der abgewandten Seite bewirkt also eine Kraft, die zum Zentrum des Gebläses hin gerichtet ist. Der Ball erfährt also eine Kraft, die ihn zurück zum Zentrum der Strömung bewegt.
Die Kräftebetrachtung zeigt, dass sich schließlich ein Kräftegleichgewicht zwischen der nach unten gerichteten Gewichtskraft des Balls und der, nach oben gerichteten, Gesamtkraft aus \(F_W\) und \(F_p\) einstellt.