Archive for the ‘Erlenmeyer’ Category

Einstein in de wastrommel

september 28, 2010

Het is een bekend maar niettemin bizar fenomeen: als je de wasmachine opent, zitten alle sokken, hemden en t-shirts in het bedovertrek verstopt. Hoe komen zij daar terecht, en valt dat te vermijden? En wat heeft Einstein te maken met wastrommels? We weten dit varkentje gauw te wassen!

Sokken hebben schrik van water

Bijna iedereen weet uit ervaring dat er oorspronkelijk méér sokken in de wasmand lagen dan er uit de wasmachine komen: onvermijdelijk raken enkele kousen zoek. Dat is de elementaire wiskunde van de was. Sommige astrofysica menen zelfs dat de ringen van Saturnus opgebouwd zijn uit talloze verloren sokken!

Meestal komen de verloren gewaande sokken pas dagen of weken later dagzomen ter hoogte van je koude voeten: net als hemden en t-shirts hebben zij immers de neiging om zich tijdens het wassen in het bedovertrek te verstoppen. Hebben sokken schrik van water, of is er meer aan de hand?

De wasmachine als sapcentrifuge

De voornaamste verklaring schuilt in de beweging van de wastrommel. Tijdens een wasprogramma draait de machine hoofdzakelijk in één richting. Om de was te scheiden, draait de wastrommel echter heel af en toe plots in de andere richting. Tijdens die abrupte beweging botst al het water met grote kracht tegen het wasgoed, waardoor het bedovertrek open komt te liggen. De sokken en hemden hebben dan de kans om daarin te verdwijnen.

Vervolgens gaat de wasmachine centrifugeren. Door die snelle rotatie wordt het water naar buiten geslingerd. Dat is ook de reden waarom je niet nat wordt als je een volle emmer heel snel ronddraait: de zogenaamde centrifugale of middelpuntsvliedende krachten zorgen ervoor dat het water weggeslingerd wordt, en dus niet uit de emmer kan stromen. Op die manier raakt ook de was steeds dieper gevangen in het bedovertrek, en kan het dus niet meer ontsnappen. In de fysica spreekt men dan van een lokaal minimum. Op latere leeftijd begon Albert Einstein zelf op een ouwe sok te lijken

 De natuurkundige verklaring achter dit wasspektakel wordt de Brownse beweging genoemd. Dit is een tak van de chaostheorie die het grillige gedrag van opgewonden atomen in een gas of een vloeistof beschrijft. Dezelfde theorie kan ook verklaren waarom sokken zich laten vangen door een dekbedovertrek, waaruit zij dan niet meer kunnen ontsnapen. De Brownse beweging werd trouwens bewezen door Albert Einstein, die op latere leeftijd zelf sterk op een verloren sok begon te lijken…

En wat als je dolgedraaid raakt?

De remedies voor bovenstaand probleem liggen voor de hand: zorg ervoor dat het dekbedovertrek de sokken en hemden niet kan verslinden. Een eenvoudige oplossing bestaat erin de hoes dicht te knopen of reeds vol te proppen met bvb. hoofdkussens. Een alternatief is om de kleine was (zoals sokken) op voorhand te vangen in lingerienetjes, zodat ze nooit meer zoek kunnen raken. Een derde optie is om de was strikt te scheiden: een trommel met louter beddegoed, en daarna een machine gevuld met hemden, sokken en t-shirts. Op die manier met de fysica het onderspit delven voor jouw scheikunde…!    

© 2010 – Labo Vekalie

Advertenties

Wetenschap in de wolken

juli 14, 2010

Een zomeravondzicht toont vaak wondermooie wolken, van schaapjes over stapelwolken tot sluiers in wit en blauw. Vanuit het vliegtuig, op weg naar de vakantiebestemming heeft iedereen wel eens het verlangen gekoesterd om op zo’n zijdezachte wolk neer te ploffen. Maar hoe werken wolken? Waar komen de verschillende types en vormen vandaan? En waarom kondigt de ene wolk een regenbui aan, terwijl de andere een zalige zomeravond belooft? We ontsluieren hieronder de waarheid achter de nevels!

Een wolk bestaat uit waterdamp

Wanneer het warm is, zal het water uit de zee, rivieren en beken verdampen, en opstijgen als waterdamp. Op grote hoogte koelt de waterdamp af, en condenseert opnieuw tot fijne waterdruppeltjes. Een wolk is dus eigelijk een verzameling van kleine druppeltjes, waterdamp en soms zelfs ijskristallen. In fysische termen is een wolk een subtiel evenwicht tussen temperatuur, druk en luchtvochtigheid; maar je kunt er dus niet op lopen.

Wolken volgens vorm en hoogte

Wanneer de weerman stapelwolken voorspelt, en daarbij spreekt van stratocumulus, klinkt dat wellicht als Latijn in de oren. Het ís ook Latijn, en drukt het type wolk uit in functie van de vorm en de hoogte. Meteorologen onderscheiden bij het klasseren van wolken ruwweg vier vormen. Zo is nimbus de typische regenwolk, zoals wij die in Vlaanderen te vaak moeten dulden. De wijd verspreide vegen in de lucht heten stratus, terwijl de dansende plukjes witte dons cirrus worden genoemd. De schapewolkjes, die doorgaans kindertekeningen sieren, staan dan weer gekend als cumulus.

Naargelang de hoogte waarop de wolk zich bevindt, onderscheidt men laaghangende (strato), middelhoge (alto) en hoge (cirro) wolken. Vertikale wolkenformaties, die zich over grote hoogtes kunnen uitstrekken, worden aangeduid met de term nimbo. De combinatie van de hoogte en de vorm verklaart de exotische termen uit het weerbericht. Zo lijkt bijvoorbeeld een cirrostratus op een melkwit deken, terwijl een cumulonimbus dan weer donder en bliksem aankondigt.

Wolk

Welke wolken worden neerslag?

Hoewel alle wolken dezelfde samenstelling hebben, en dus grotendeels uit waterdamp bestaan, leiden sommige wolken tot tempeest, terwijl andere enkel aan Mickey Mouse doen denken. Het verschil tussen een zwoele zomeravond en een natte plensbui schuilt in wat meteorologen precipitatie noemen, maar wij gewoon als neerslag kennen.

In een wolk condenseert de waterdamp tot een nevel van hele fijne druppeltjes. Indien die dansende druppeltjes samensmelten en voldoende kritische massa bereiken, zullen zij onder invloed van de zwaartekracht naar beneden vallen, en worden dus niets anders dan regen. Als de regendruppels onderweg afkoelen en bevriezen, krijgen we een hagelbui te verduren. En condenseert waterdamp meteen tot ijskristallen, dan dwarrelen sneeuwvlokken neer, zoals hier reeds werd uitgelegd.

Het samenklitten van kleine druppeltjes tot regen of hagel wordt versneld door de aanwezigheid van nucleatoren, zoals stof, zeezout of roet. Voor fruittelers en wijnbouwers is dit een beproefd recept: als een medicijnman schieten zij moedwillig grote stofwolken in de lucht om regen af te dwingen, of net om grote hagelbuien te voorkomen.

Wolken in vogelvlucht

In een notendop: wolken bestaan uit waterdamp, en hun benaming hangt af van hun vorm en de hoogte in de atmosfeer. Je kunt er niet op lopen, maar je mag er wel bij wegdromen. En zodra het vliegtuig landt op je vakantiebestemming, ben je -met een cocktail in de hand en een zonnebril in de haren- meteen helemaal in de wolken!

Cloud

© 2010 – Labo Vekalie

Een rad voor de ogen

maart 5, 2010

In de bioscoop kunnen we ons vergapen aan de special effects van de huidige blockbusters. Het gekletter van huifkarren in een klassieke Western spreekt tot de verbeelding, en ook de razendsnelle achtervolgingsscènes in de weekendfilm zijn vaak indrukwekkend. Maar soms lijkt het wiel achterwaarts te draaien, terwijl de wagen vooruit rijdt… Hoe kan dat? Is er met de camera geknoeid, of valt dat optisch te verklaren? Onderstaand artikel opent je ogen!

Een tekenfilm is een vliegensvlug stripverhaal

Een wiel dat achteruit draait, terwijl de wagen voorwaarts snelt: dat bestààt niet. De wetten van de fysica zijn hierover loepzuiver en onverbiddelijk. Indien je zoiets ziet, zit je dus in de cinema of voor de televisie. Een film is immers een snelle opeenvolging van allemaal afzonderlijke beeldjes of frames. Een televisie toont 50 beeldjes per seconde, terwijl een film doorgaans bestaat uit 24 frames per seconde. Vor een animatiefilm van anderhalf uur moeten dus meer dan 125 000 tekeningen worden gemaakt! Het aantal beeldjes per seconde wordt frame rate genoemd.

Het kleefvermogen van onze ogen

Bovendien zijn onze ogen van nature uit lui. In de optica spreekt men van retinale persistentie, en in mensentaal over het kleefvermogen van onze ogen. Dit betekent dat ieder beeld bijna letterlijk op ons netvlies wordt gebrand. Wanneer we de ogen sluiten, blijven we het laatst gevormde beeld nog een fractie van een seconde zien. Het was de Gentse geleerde Joseph Plateau die ontdekte dat het beeld nog ongeveer een tiende van een seconde blijft hangen. Als we méér dan tien gelijkaardige beelden per seconde te zien krijgen, ervaren wij dit als een vloeiende beweging.

Een rad voor de ogen draaien

Een film is dus een razendsnel beeldverhaal, terwijl onze ogen lui zijn. Deze twee vaststellingen brengen ons dichter bij een verklaring voor het losgeslagen wiel. Neem nu een eenvoudig karrenwiel met identieke spaken dat draait in wijzerzin, zoals op onderstaande figuur:

 

Onze verwarde hersenen draaien ons een rad voor de ogenAls het wiel vier seconden nodig heeft voor één volledige omwenteling, en we nemen iedere seconde een foto, dan zouden we telkens hetzelfde beeld zien. Met andere woorden: als de omwenteling-snelheid van het wiel gelijk is aan de frame rate van de film, denken we dat het wiel stilstaat!

Maar wat gebeurt er nu als het wiel ietsje trager draait?  De linkse spaak, die we even groen hebben geverfd, is dan iets minder dan een kwartslag gedraaid. Voor onze hersenen lijkt het echter alsof de bovenste spaak een klein beetje naar links is bewogen. Wij interpreteren die opeenvolging van beelden dus als een wiel dat achterwaarts draait! Afhankelijk van de snelheid, zien wij op televise of in de film dus een vertraagde rotatie, een stilstaand wiel of zelfs een wiel dat achterwaarts draait. Het zijn onze verwarde hersenen die ons een rad voor de ogen draaien…

© 2010 – Labo Vekalie