Vellihirviöt

Miten se toimii

Velli on ei-newtonilainen neste. Tämä tarkoittaa, että se ei välttämättä noudata Sir Isaac Newtonin viskositeettilakia. Kun nesteeseen kohdistetaan voima, se käyttäytyy kuin kiinteä aine. Kun nesteeseen kohdistetaan vähän tai ei lainkaan voimaa, se käyttäytyy kuin neste. Voit kokea nämä aineen olomuodon erot muutamalla eri tavalla. Tässä muutamia suosikkejamme:

  1. Täytä sekoituskulho Oobleckilla ja lyö nestettä. Näyttikö se käyttäytyvän kiinteän aineen tavoin? Mitä tapahtuu, kun työnnät hitaasti kättäsi sekoituskulhoon? Käyttäytyikö se kuin neste?
  2. Täytä kuppi Oobleckilla ja työnnä sormesi nopeasti nesteeseen. Pystyitkö pääsemään pohjaan asti? Mitä tapahtuu, kun työnnät sormen hyvin hitaasti nesteeseen? Pääsetkö nyt pohjalle?
  3. Nappaa kourallinen Oobleckia ja yritä pyörittää se kädessäsi kiinteäksi palloksi. Kun lopetat voiman käytön, mitä tapahtuu? Tippuuko se sormiesi läpi kuin neste?

Kun kohdistat voimaa nesteeseen, pakotat Oobleckin pitkät tärkkelysmolekyylit lähemmäksi toisiaan. Tämän voiman vaikutus vangitsee veden tärkkelysketjujen väliin muodostaen puolijäykän rakenteen. Kun paine vapautetaan, Oobleck virtaa jälleen.

Luoiko ääni hirviöt?
Vaikka ääni on mukana tässä kokeessa, se ei itse asiassa ole ääni, joka elävöittää Oobleck-nesteen hirviömäisiksi muodoiksi. Tässä tapauksessa kaiutin itse luo hirviöt, kun se työntää nestettä voimakkaasti ylöspäin sen värähtäessä. Aivan kuten edellä olevassa esimerkissä, kun lyöt nyrkilläsi Oobleckiin, neste käyttäytyy kiinteän aineen tavoin, kun siihen kohdistetaan suoraa voimaa. Tässä tapauksessa neste liikkuu ulospäin ja pinoutuu itsensä päälle jatkuvasti kehittyvällä tavalla.

Miksi matalammat äänet toimivat paremmin?
Matalammat äänet eli matalammat taajuudet tuottavat pidempiä aaltomuotoja. Korkeammat äänet eli korkeammat taajuudet tuottavat lyhyempiä aaltomuotoja. Tämä tarkoittaa, että yksittäinen aalto matalammalla taajuudella kulkee pidemmän matkan. Kun kaiutin värähtelee, se liikkuu sisään ja ulos (tai ylös ja alas, kun se makaa selällään). Oobleck Monsters -koe toimii paremmin matalammilla taajuuksilla, koska kaiutin voi käyttää voimaa pidemmän matkan, kun se liikkuu ylöspäin Oobleck-nesteen alla. Tämä mahdollistaa sen, että useammat Oobleck-molekyylit pinoutuvat toistensa päälle, ennen kuin kaiutin liikkuu takaisin alaspäin, ja sykli toistuu.

Toisin sanoen voima on suurempi, kun kaiutinkartion materiaali värähtelee matalammilla taajuuksilla, koska voima kohdistuu pidemmän ajan ja pidemmän matkan ajan. Se on kuin löisi oobleckia alhaalta päin, yhä uudelleen ja uudelleen.

Vie sitä pidemmälle

Saa se videolle.
Jos päätät kuvata kokeilusi, saatat huomata, että videomateriaalisi näyttää epäterävältä, kun ääni käynnistyy. Usko tai älä, tähän on tieteellinen selitys.

Jos olet joskus kuvannut autoa ja huomannut auton pyörien pyörivän takaperin, sinulla saattaa olla käsitys siitä, mistä tässä on kyse. Kaiuttimen värähtely ei ole synkronoitu kameran kuvataajuuden kanssa – eli kuinka monta kertaa kaiutin liikkuu ylös ja alas verrattuna kameran sekunnissa ottamien kuvien lukumäärään.

Esimerkissämme jouduimme nostamaan kameramme kuvataajuutta 30 fps:stä 60 fps:ään, ja kuva oli silti hieman epätarkka. Joissakin älypuhelimissa kuvataajuus voi kuitenkin nousta jopa 120 fps:ään tai 240 fps:ään. Suuremmalla kuvataajuudella voit kuvata enemmän kuvia sekunnissa, mikä tarkoittaa lähinnä sitä, että otat enemmän tilannekuvia kaiuttimen liikkeestä, jolloin videomateriaalisi liike on tasaisempaa ja selkeämpää.

Tiedemessuyhteys

Seuraa tiedemessuoppaasi ja kokeile kokeilla joitain näistä muuttujista:

  1. Kuinka Oobleck-hirviöt reagoivat erilaisiin taajuuksiin?
    1. Matalat – 20-250 Hz
    2. Matalat-keskitasot – 251 Hz-500 Hz
    3. Keskitasot – 500-4000 Hz
    4. Korkeat – 4 001 Hz-20 000 Hz
  2. Miten Oobleck-hirviöt reagoivat erilaisiin tilavuuksiin?
  3. Miten Oobleckin eri värit reagoivat mustaan valoon?
  4. Jotkut älypuhelinsovellukset tarjoavat erilaisia ääniaaltoja. Miten Oobleck-hirviöt reagoivat siniaaltoihin? Entä neliö- ja saha-aaltoihin?
  5. Miten kameran eri kuvataajuusasetukset vaikuttavat kuvamateriaalin selkeyteen, kun kuvaat koettasi? Mitä tapahtuu, kun vaihdat kuvanopeutta? Mitä tapahtuu, kun muutat äänen taajuutta?

*Huomautus: Muista, että tarkkojen tietojen keräämiseksi haluat testata vain yhtä muuttujaa kerrallaan.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.