Alltags-Forschung: Wie der Kaffee nicht mehr überschwappt

Ständig sind Menschen mit Kaffeebechern in der Hand unterwegs und häufig landet zumindest ein Teil der heißen Flüssigkeit auf der Hose - und zwar nicht nur auf der eigenen. US-Wissenschaftler haben nun untersucht, wie man das Überschwappen des Kaffees beim Gehen vermeiden kann.

Grundlagenforschung und praktische Anwendung fallen manchmal unmittelbar zusammen. Ein schönes Beispiel dafür ist die überaus wichtige Frage: wie transportiere ich meinen Kaffee, ohne ihn zu verschütten?

Wer einmal beobachtet hat, wie zum Beispiel die Teilnehmer von Konferenzen versuchen, die heiße Flüssigkeit von der eigenen Hose oder wichtigen Unterlagen fern zu halten, sieht sofort ein: Hier geht es um eine für den Alltag extrem relevante Frage.

Genauso sehen das zumindest Rouslan Krechetnikov und sein Student Hans Mayer von der University of California in Santa Barbara. "In unserem ruhelosen Leben ist fast jeder von uns mit einer Tasse mit Kaffee unterwegs. Und obwohl wir das Getränk häufig verschütten, ist dieses verbreitete Phänomen noch nie systematisch untersucht worden", schreiben sie im Fachblatt Physical Review E.

Höchst Zeit, das zu ändern, fanden die Forscher. Schließlich ist die Sache deutlich komplizierter, als man auf den ersten Blick meinen könnte.

So hängt das Risiko einer ordentlichen Sauerei einerseits vom Gang des menschlichen Kaffeeträgers ab - und damit von dessen Gesundheit, Alter, der Fähigkeit zu vorausschauendem Denken und den Reflexen. Auf der anderen Seite ist da die komplizierte Physik der Flüssigkeit, deren Bewegung von Faktoren wie Beschleunigung und Drehmoment abhängt - und natürlich von der Oberflächenspannung. Und auch die Größe des Bechers spielt eine Rolle.

Um herauszufinden, wie man mit einem gewöhnlichen vollen Becher Kaffee am besten geht, ließen die beiden Fachleute in ihrem Labor Versuchspersonen mit verschiedenen Geschwindigkeiten marschieren. Dabei sollten die Probanden den Kaffee in ihrer Hand im Auge behalten oder geradeaus schauen.

Wie Krechetnikov und Mayer feststellten, schwappt die Flüssigkeit in einem gewöhnlichen runden Kaffeebecher mit Henkel in Abhängigkeit von den Schritten des Trägers vor und zurück. Diese relativ einfach zu begreifende Oszillation wurde jedoch bereits durch geringe Abweichungen vom normalen Schritt der Studienteilnehmer heftig gestört. Es kann zu immer schnelleren Schwingungen des Kaffees im Becher kommen - der Rest bleibt der Fantasie der Leser überlassen.

Reduzieren ließ sich die Gefahr des Überschwappens - erfahrene Kaffeetrinker werden es ahnen - durch langsames Gehen. Auch der Tipp, den Becher nicht bis zum Rand zu füllen, überrascht nicht. Immerhin aber können die Forscher hier mit konkreten Zahlen dienen: Unter dem Rand sollte ein Stück freibleiben, das etwa einem Achtel des Durchmessers des Bechers entspricht. Bei den verbreiteten krugförmigen Kaffeebechern wäre das etwa ein Zentimeter.

Und man sollte zwar auf den Weg achten - Kleinkinder oder Haustiere, Teppichfalten, Laternenpfähle oder Arbeitskollegen, die Kaffeebecher balancieren, können einen fatalen Effekt auf das Gleichgewicht haben. Aber den Kaffee darf man den Forschern zufolge auch nicht aus den Augen lassen.

Das mathematische Modell der beiden Spezialisten wird der durchschnittliche Kaffeekonsument im Alltag zwar als nicht sehr hilfreich betrachten. Aber, so sagte Matthew Turner von der britischen University of Surrey in Guildford zu Science Now, Wissenschaftler könnten mit dessen Hilfe das Design von Kaffeebechern optimieren, ohne sie selbst herstellen zu müssen. Schließlich sind auch die Behälter zum Beispiel von Tanklastern mit speziellen Graten ausgestattet, die die Bewegung der Flüssigkeit dämpfen.

Für die Hersteller von Kaffeebechern wäre es aber vermutlich kostengünstiger, ihre Produkte mit Deckeln auszustatten oder wenigstens eine Linie für den maximalen Füllstand auf der Innenseite anzubringen.

Andrzej Herczynski, Physiker am Boston College, vermisste in der Studie allerdings Tests mit Tassen von Kaffeeservices, die schließlich eine völlig andere Form besitzen.

"Immerhin", so Herczynski, "ist die Studie zumindest ein Kandidat für den Ig-Nobelpreis". Diese Auszeichnung wird von der Harvard University in Cambridge, USA, für unnütze oder skurrile wissenschaftliche Leistungen vergeben, die zuerst zum Schmunzeln und danach eventuell noch zum Nachdenken anregen können.