Tegenwoordig staat de fysica enorm ver. Als we Newton terug tot leven zouden laten komen, zou hij zijn ogen niet kunnen geloven. We beschikken over een gecombineerde radio telescoop waarmee we een zwart gat hebben gezien en een deeltjesversneller die deeltjes tegen 99,999999% van de snelheid van het licht op elkaar kan laten botsen. We beschikken over machines die met laserlicht atomen zo belachelijk koud kunnen maken dat ze versmelten tot één geheel van materie en over kilometerlange vacuümbuizen waarmee we naar de trillingen kunnen luisteren die doorheen de ruimtetijd reizen. Wat een tijd om in te leven!
En dat is allemaal heel interessant en onvoorstelbaar. Maar het zorgt er al snel voor dat wij als amateur astronomen ons minder betrokken voelen in de fysica. En dat is heel jammer. Want de fysica is overal rondom ons aanwezig. Het enige dat je nodig hebt om met fysica bezig te zijn, zijn je ogen, je hersenen en de natuur.
In deze rubriek onderzoeken we de vaak zeer interessante fysica achter op het eerste zicht normale dagdagelijkse zaken en fenomenen. Vandaag: Curieuze golven in een laminaire waterstroom.
Curieuze golven in een laminaire waterstroom:
Probeer dit eens bij jou thuis. Zet een waterkraan een heel klein beetje open zodat er een gladde dunne straal water uit komt. Er mogen geen druppeltjes in de waterstroom zitten. Als je het goed hebt gedaan zou de straal bevroren moeten lijken in de tijd. Dit is wat we noemen een laminaire stroom. Steek nu je vinger of een stokje ongeveer 5cm onder de waterstraal. Kijk aandachtig recht op de waterstraal naar het gedeelte net boven je vinger. Als het goed is zie je nu golven ontstaan in de waterstroom die volledig stilstaan in de tijd. Hoe dichter bij je vinger, hoe groter de amplitude is (het breedteverschil tussen de pieken en dalen in de golf) en hoe hoger boven je vinger hoe kleiner de amplitude wordt.
Verander nu de hoogte van je vinger. Stop de stroom met je vinger eerst hoger en dan lager onder de stroom. Je zult zien dat de golflengte, de afstand tussen opeenvolgende pieken of opeenvolgende dalen, groter wordt als je je vinger hoger houdt. Nu is natuurlijk de vraag: wat veroorzaakt en beïnvloedt deze curieuze golven?
Als we in de fysica willen weten hoe iets werkt, gaan we opzoek naar de factoren die een invloed erop hebben door alles hetzelfde te houden in een experiment en één factor te veranderen. In dit geval kan dat bijvoorbeeld de hoogte zijn, de breedte van de straal, de snelheid van de straal of de soort vloeistof.
Meestal bedenken we ook een hypothese, een doordachte gok die we daarna op de proef gaan stellen. In deze proef zou zo’n gok kunnen zijn: “Ik denk dat de golven ontstaan door oppervlakte spanning.”
We kunnen dit nu op de proef stellen door ons af te vragen: “Wat gebeurt er nu als ik de oppervlakte spanning weghaal? Gaan de golven dan weg?” Er is een heel simpele manier om de oppervlakte spanning grotendeels te elimineren: afwasmiddel.
Probeer nu het volgende: neem een glas en vul dit met water. Doe vervolgens een flinke scheut afwasmiddel in het glas en roer langzaam met een lepel zodat de zeep gemengd is maar je geen bellen krijgt. Hou nu dit glas in de straal zodat de stroom in het glas valt op ongeveer 5 cm hoogte. Het glas mag overstromen. Nu zal je zien dat er iets heel vreemds gebeurt met de straal. Afhankelijk van hoeveel zeep je hebt toegevoegd, breekt de zeep de oppervlaktespanning over een lengte van ongeveer een centimeter boven het wateroppervlak. Daardoor verdwijnt het golfpatroon hier volledig. Op deze manier zijn we er dus achter gekomen dat het golfpatroon het gevolg is van oppervlaktespanning.
En zo zie je maar dat je echt niet veel nodig hebt om aan fysica te doen.
0 reacties