Oobleck-monstre

Hvordan virker det

Oobleck er en ikke-Newtonsk væske. Det betyder, at den ikke nødvendigvis følger Sir Isaac Newtons lov om viskositet. Når der påføres en kraft på væsken, opfører den sig som et fast stof. Når der påføres lidt eller ingen kraft på væsken, opfører den sig som en væske. Du kan opleve disse forskelle i stoftilstande på et par forskellige måder. Her er nogle af vores favoritter:

1. Fyld en blandeskål med Oobleck, og slå på væsken. Virkede det som om den opførte sig som et fast stof? Hvad sker der, når du langsomt skubber din hånd ned i blandeskålen? Opfører det sig som en væske?
2. Fyld en kop med Oobleck, og stik hurtigt din finger ned i væsken. Var du i stand til at nå bunden? Hvad sker der, når du stikker din finger meget langsomt ned i væsken? Kan du nå bunden nu?
3. Grib en håndfuld Oobleck og prøv at rulle det til en fast kugle i din hånd. Hvad sker der, når du holder op med at anvende kraft? Drypper det gennem dine fingre som en væske?

Når du udøver kraft på væsken, tvinger du de lange stivelsesmolekyler i Oobleck tættere sammen. Virkningen af denne kraft fanger vandet mellem stivelseskæderne og danner en halvstærk struktur. Når trykket slippes, flyder Oobleck igen.

Er det lyd, der skaber monstrene?
Og selv om lyd er involveret i dette eksperiment, er det faktisk ikke lyden, der animerer Oobleck-væsken til monsterlignende former. I dette tilfælde er det højttaleren selv, der skaber monstrene, da den med kraft skubber væsken opad, når den vibrerer. Ligesom i eksemplet ovenfor opfører væsken sig som et fast stof, når du rammer Oobleck med din knytnæve, når der påføres direkte kraft. I dette tilfælde bevæger væsken sig udad og stabler sig på sig selv på en evigt udviklende måde.

Hvorfor virker lavere lyde bedre?
Lavere lyde, eller lavere frekvenser, producerer længere bølgeformer. Højere lyde, eller højere frekvenser, giver kortere bølgeformer. Det betyder, at en enkelt bølge ved en lavere frekvens tilbagelægger en længere afstand. Når højttaleren vibrerer, bevæger den sig ind og ud (eller op og ned, når den ligger på ryggen). Oobleck Monsters-eksperimentet vil fungere bedre ved lavere frekvenser, fordi højttaleren kan udøve en kraft over en længere afstand, når den bevæger sig op under Oobleck-væsken. Dette gør det muligt for flere af Oobleck-molekylerne at stable sig på hinanden, inden højttaleren bevæger sig ned igen, og cyklussen gentager sig.

Med andre ord er kraften større, når materialet i højttalerkonen vibrerer ved lavere frekvenser, fordi kraften påføres over en længere periode og over en længere afstand. Det er som at slå på Oobleck nedefra, igen og igen.

Tag det videre

Få det på video.
Hvis du beslutter dig for at filme dit eksperiment, vil du måske opdage, at dine videooptagelser ser uskarpe ud, når lyden begynder at virke. Tro det eller ej, men der er en videnskabelig forklaring på det.

Hvis du nogensinde har filmet en bil og bemærket, at bilens hjul snurrer baglæns, så har du måske en idé om, hvad der foregår her. Højttalerens vibrationer er ude af synkronisering med kameraets billedfrekvens – det er det antal gange, højttaleren bevæger sig op og ned i forhold til det antal billeder, som kameraet optager i sekundet.

I vores eksempel måtte vi øge billedfrekvensen på vores kamera fra 30 fps til 60 fps, og det var stadig lidt sløret. Nogle smartphones kan dog gå op til 120 fps eller 240 fps. En højere billedfrekvens giver dig mulighed for at optage flere billeder pr. sekund, hvilket i det væsentlige giver dig mulighed for at optage flere snapshots af højttalerens bevægelse, hvilket resulterer i en glattere og klarere bevægelse i dine videooptagelser.

Science Fair Connection

Følg din Science Fair Instruction Guide, og prøv at eksperimentere med nogle af disse variabler:

1. Hvordan reagerer Oobleck-monstre på forskellige frekvenser?
   1. Lavs – 20 til 250 Hz
   2. Lavs-midts – 251 Hz til 500 Hz
   3. Midts – 500 til 4.000 Hz
   4. Højs – 4.001 Hz til 20.000 Hz
2. Hvordan reagerer Oobleck-monstre på forskellige lydstyrker?
3. Hvordan reagerer de forskellige farver af Oobleck på sort lys?
4. Nogle smartphone-apps tilbyder forskellige typer lydbølger. Hvordan reagerer Oobleck-monstre på sinusbølger? Hvad med firkantede og savbølger?
5. Hvordan påvirker forskellige indstillinger for billedfrekvens på kameraet klarheden af optagelserne, når du optager dit eksperiment? Hvad sker der, når du ændrer billedfrekvens? Hvad sker der, når du ændrer lydfrekvensen?

*Note: Husk, at for at indsamle nøjagtige data skal du kun teste én variabel ad gangen.