U hoeft niet langer naar het laboratorium om iets geweldigs te zien. U hoeft alleen maar uw computer aan te zetten en een video te bekijken over een interessant onderwerp.
Hier zijn enkele interessante verschijnselen en de wetenschappelijke theorieën erachter.
Prince Rupert valt
De druppels van Prince Rupert fascineren wetenschappers al honderden jaren. In 1661 werd in de Royal Society of London een artikel gepresenteerd over deze vreemde objecten, vergelijkbaar met glazen kikkervisjes. De druppels zijn vernoemd naar prins Rupert van de Rijn, die ze voor het eerst introduceerde bij zijn neef, koning Karel II. Ze worden verkregen wanneer druppels gesmolten glas in het water vallen en vertonen vreemde eigenschappen wanneer ze aan kracht worden blootgesteld. Raak de Prince Rupert-klodder met een hamer op het ronde uiteinde en er gebeurt niets. Bij de minste schade aan het staartgedeelte explodeert de hele druppel echter onmiddellijk. De koning was geïnteresseerd in wetenschap en vroeg daarom de Royal Society om uitleg over het gedrag van de druppels.
Wetenschappers zaten op een dood spoor. Het duurde bijna 400 jaar, maar moderne wetenschappers, gewapend met hogesnelheidscamera's, konden eindelijk zien hoe de druppels explodeerden. Er is een schokgolf te zien die van staart naar kop reist met een snelheid van ongeveer 1,6 km / s wanneer de spanning wordt opgeheven. Wanneer een druppel Prince Rupert in het water valt, wordt de buitenste laag vast terwijl het binnenste glas gesmolten blijft. Naarmate het binnenste glas afkoelt, krimpt het in volume en ontstaat er een sterke structuur, waardoor de drophead ongelooflijk goed bestand is tegen beschadiging. Maar zodra de zwakkere staart breekt, wordt de spanning losgelaten en verandert de hele druppel in een fijn poeder.
Promotie video:
Lichte beweging
Radioactiviteit werd ontdekt toen werd ontdekt dat er een soort straling was die fotografische platen kon verlichten. Sindsdien hebben mensen gezocht naar manieren om straling te bestuderen om dit fenomeen beter te begrijpen.
Een van de vroegste en toch coolste manieren was om een mistcamera te maken. Het werkingsprincipe van de Wilson-kamer is dat dampdruppels rond ionen condenseren. Wanneer een radioactief deeltje door de kamer gaat, laat het een spoor van ionen achter op zijn pad. Wanneer er damp op condenseert, kun je direct het pad waarnemen dat het deeltje heeft afgelegd.
Tegenwoordig zijn mistkamers vervangen door gevoeliger instrumenten, maar ooit waren ze van vitaal belang voor de ontdekking van subatomaire deeltjes zoals het positron, muon en kaon. Mistcamera's zijn tegenwoordig handig voor het weergeven van verschillende soorten straling. Alfadeeltjes vertonen korte, dikke lijnen, terwijl bètadeeltjes langere, dunnere lijnen hebben.
Superfluïde vloeistoffen
Iedereen weet wat een vloeistof is. En supervloeistoffen zijn meer dan dat. Als je een vloeistof zoals thee in een mok roert, kun je een wervelende draaikolk krijgen. Maar na een paar seconden zal wrijving tussen de vloeistofdeeltjes de stroom stoppen. Er is geen wrijving in een superfluïde vloeistof. En de gemengde supervloeistof in de beker zal voor altijd blijven draaien. Dat is de vreemde wereld van supervloeistoffen.
Op een vergelijkbare manier kunnen fonteinen worden gebouwd die blijven werken zonder energie te verspillen, omdat in een supervloeibare vloeistof geen energie verloren gaat door wrijving. Weet je wat de vreemdste eigenschap is van deze stoffen? Ze kunnen uit elke container lekken (mits deze niet oneindig hoog is) omdat ze door het gebrek aan viscositeit een dunne laag vormen die de container volledig bedekt.
Voor degenen die willen spelen met een superfluïde vloeistof, is er slecht nieuws. Niet alle chemicaliën kunnen deze toestand aannemen. En deze weinigen zijn hiertoe alleen in staat bij temperaturen dichtbij het absolute nulpunt.
IJsgolf
Het bevroren meer kan een geweldige plek zijn om naar te kijken. Terwijl het ijs barst, kunnen geluiden over het oppervlak weerklinken. Als je naar beneden kijkt, zie je de dieren die bevroren zijn en vastzitten in een ijsval. Maar misschien wel het meest verbazingwekkende kenmerk van het bevroren meer is de vorming van ijsgolven die op de kust vallen.
Als bij bevriezing van het reservoir alleen de bovenste laag vast wordt, is het mogelijk dat deze gaat bewegen. Als er een warme wind over een meer waait, kan de hele ijslaag gaan bewegen. Maar hij moet ergens heen.
Wanneer het ijs de kust bereikt, zorgt plotselinge wrijving en spanning ervoor dat het instort en zich ophoopt. Soms kunnen deze ijsgolven enkele meters bereiken en over land reizen. Het kraken van de kristallen die de ijskap vormen, creëert een griezelig kietelend geluid bij de ijsgolven, als duizend gebroken glas.
Vulkanische schokgolf
Een vulkaanuitbarsting is bijna de krachtigste explosie die mensen op aarde kunnen zien. Binnen een paar seconden kan de energie die overeenkomt met verschillende atoombommen duizenden tonnen stenen en puin de lucht in lanceren. Het is het beste om niet te dichtbij te zijn als dit gebeurt.
Sommige mensen zijn echter geïnteresseerd in deze dingen en stoppen bij de uitbarstende vulkaan om er een video van op te nemen. In 2014 was er een uitbarsting van Tavurvura in Papoea-Nieuw-Guinea. Gelukkig voor ons waren er mensen om het te filmen. Toen de vulkaan explodeerde, kon men de schokgolf de wolken in zien gaan en aan de zijkanten naar de waarnemer toe. Het viel als een donderslag over de boot.
De explosie die de schokgolf veroorzaakte, werd waarschijnlijk veroorzaakt door de opeenhoping van gas in de vulkaan toen magma de uitgang blokkeerde. Toen dit gas plotseling vrijkwam, werd de lucht eromheen gecomprimeerd, wat een golf opwekte die zich in alle richtingen verspreidde.
Vulkanische bliksem
Toen in 79 na Christus er was een uitbarsting van de Vesuvius, Plinius de Jonge merkte iets vreemds op in deze explosie: "Er was een zeer sterke duisternis, die steeds angstaanjagender werd vanwege de fantastische vlammen die aan bliksem deden denken."
Dit is de eerste geregistreerde vermelding van vulkanische bliksem. Wanneer een vulkaan een donderwolk van stof en rotsen in de lucht doet opwaaien, zijn er enorme bliksemschichten omheen zichtbaar.
Vulkanische bliksem komt niet bij elke uitbarsting voor. Het wordt veroorzaakt door de opeenhoping van lading.
In de hitte van een vulkaan kunnen elektronen gemakkelijk van het atoom worden geworpen, waardoor een positief geladen ion ontstaat. Vrije elektronen worden vervolgens overgedragen wanneer de stofdeeltjes botsen. En ze voegen zich bij andere atomen en vormen negatief geladen ionen.
Door de verschillende afmetingen en snelheden waarmee de ionen bewegen, wordt het mogelijk dat een lading zich ophoopt in de aspluim. Als de lading hoog genoeg is, produceert het ongelooflijk snelle en opvliegers van bliksem, zoals te zien is in de video hierboven.
Zwevende kikkers
Elk jaar zijn er winnaars van de Shnobel-prijs voor onderzoek dat 'mensen eerst aan het lachen maakt en op de tweede plaats laat denken'.
In 2000 ontving Andrey Geim de Shnobel-prijs voor het laten vliegen van een kikker met magneten. Zijn nieuwsgierigheid laaide op toen hij wat water rechtstreeks in de machine goot met krachtige elektromagneten eromheen. Het water bleef aan de wanden van de buis kleven en de druppels begonnen zelfs te vliegen. Geim ontdekte dat magnetische velden sterk genoeg kunnen werken op water om de zwaartekracht van de aarde te overwinnen.
Het wild ging van waterdruppels naar levende dieren, inclusief kikkers. Ze zouden kunnen zweven vanwege het watergehalte in het lichaam. Overigens sluit de wetenschapper een vergelijkbare mogelijkheid niet uit met betrekking tot een persoon.
De teleurstelling over de Nobelprijs nam enigszins af toen Geim een echte Nobelprijs ontving voor zijn deelname aan de ontdekking van grafeen.
Laminaire stroming
Kun je gemengde vloeistoffen scheiden? Het is vrij moeilijk om dit te doen zonder speciale apparatuur.
Maar het blijkt onder bepaalde voorwaarden mogelijk.
Als je sinaasappelsap in het water giet, is het onwaarschijnlijk dat dit lukt. Maar als je geverfde glucosestroop gebruikt, zoals te zien is in de video, kun je precies dat doen.
Dit komt door de bijzondere eigenschappen van de siroop als vloeistof en de zogenaamde laminaire stroming. Dit is een soort beweging binnen vloeistoffen waarbij de lagen de neiging hebben om in één richting te bewegen zonder te mengen.
Dit voorbeeld is een speciaal type laminaire stroming, bekend als Stokes-stroming, waarbij de gebruikte vloeistof zo dik en stroperig is dat het nauwelijks deeltjes laat diffunderen. De stoffen worden langzaam gemengd, zodat er geen turbulentie is die de gekleurde druppels daadwerkelijk zou mengen.
Het lijkt er alleen op dat de kleurstoffen zich vermengen omdat het licht door de lagen gaat die de individuele kleurstoffen bevatten. Door langzaam de bewegingsrichting te veranderen, kunt u de kleurstoffen terugbrengen naar hun oorspronkelijke positie.
Vavilov - Cherenkov-effect
Je zou kunnen denken dat niets sneller beweegt dan de snelheid van het licht. Inderdaad, de lichtsnelheid lijkt de limiet in dit universum te zijn die niets kan breken. Maar dit is waar zolang je het hebt over de snelheid van het licht in een vacuüm. Wanneer het doordringt in een transparant medium, vertraagt het. Dit komt door het feit dat de elektronische component van elektromagnetische lichtgolven interageert met de golfeigenschappen van elektronen in het medium.
Het blijkt dat veel objecten sneller kunnen bewegen dan deze nieuwe, langzamere lichtsnelheid. Als een deeltje water binnenkomt met een snelheid van 99% van de lichtsnelheid in een vacuüm, dan haalt het licht in, dat in water beweegt met een snelheid van 75% van de lichtsnelheid in een vacuüm. En we kunnen echt zien hoe het gebeurt.
Wanneer een deeltje door de elektronen van het medium gaat, wordt licht uitgezonden terwijl het het elektronenveld vernietigt. Bij de lancering gloeit een kernreactor in water blauw op omdat hij elektronen met precies zulke hoge snelheden uitstoot - zoals te zien is in de video. De griezelige gloed van radioactieve bronnen is betoverender dan de meeste mensen denken.