Hogyan működik
A habcsók egy nemnewtoni folyadék. Ez azt jelenti, hogy nem feltétlenül követi Sir Isaac Newton viszkozitási törvényét. Amikor a folyadékra erőt fejtünk ki, úgy viselkedik, mint egy szilárd anyag. Ha a folyadékra kevés vagy semmilyen erőt nem fejtünk ki, akkor úgy viselkedik, mint egy folyadék. Az anyagállapotok e különbségeit többféleképpen is megtapasztalhatod. Íme néhány kedvencünk:
- Tölts meg egy keverőtálat Oobleckkel, és üsd meg a folyadékot. Úgy tűnt, hogy szilárd anyagként viselkedik? Mi történik, ha lassan belenyomod a kezed a keverőtálba? Úgy viselkedik, mint egy folyadék?
- Tölts meg egy csészét Oobleckkel, és gyorsan szúrd bele az ujjadat a folyadékba. Sikerült elérned az alját? Mi történik, ha nagyon lassan böksz az ujjaddal a folyadékba? Most már el tudod érni az alját?
- Markolj meg egy marék Oobleck-et, és próbáld meg a kezedben szilárd golyóvá sodorni. Amikor abbahagyod az erő kifejtését, mi történik? Csöpög az ujjaidon keresztül, mint egy folyadék?
Amikor erőt alkalmazol a folyadékra, az Oobleck hosszú keményítőmolekuláit közelebb kényszeríted egymáshoz. Ennek az erőnek a hatására a keményítőláncok közé szorul a víz, és egy félmerev szerkezetet alkot. Amikor a nyomást elengedjük, az Oobleck újra áramlik.
A hang hozza létre a szörnyeket?
Noha ebben a kísérletben a hang is szerepet játszik, valójában nem a hang az, ami az Oobleck folyadékot szörnyszerű alakzatokká animálja. Ebben az esetben maga a hangszóró hozza létre a szörnyeket, mivel rezgés közben erőteljesen felfelé nyomja a folyadékot. A fenti példához hasonlóan, amikor az Ooblecket ököllel megütöd, a folyadék közvetlen erőhatás hatására szilárd testként viselkedik. Ebben az esetben a folyadék kifelé mozog, és önmagára halmozódik egy folyamatosan fejlődő módon.
Miért működnek jobban a mélyebb hangok?
A mélyebb hangok, vagy alacsonyabb frekvenciák hosszabb hullámformákat eredményeznek. A magasabb hangok, vagy magasabb frekvenciák rövidebb hullámformákat produkálnak. Ez azt jelenti, hogy egy alacsonyabb frekvenciájú hullám nagyobb távolságot tesz meg. Ahogy a hangszóró rezeg, a hangszóró befelé és kifelé mozog (vagy felfelé és lefelé, ha a hátán fekszik). Az Oobleck Monsters kísérlet jobban működik alacsonyabb frekvenciákon, mert a hangszóró nagyobb távolságon keresztül tud erőt kifejteni, miközben felfelé mozog az Oobleck folyadék tava alatt. Ez lehetővé teszi, hogy több Oobleck-molekula halmozódjon egymásra, mielőtt a hangszóró visszamegy lefelé, és a ciklus ismétlődik.
Más szóval, az erő nagyobb, amikor a hangszóró kúpjának anyaga alacsonyabb frekvenciákon rezeg, mert az erő hosszabb ideig és nagyobb távolságra hat. Olyan ez, mintha alulról ütnénk az Ooblecket, újra és újra.
Vigyük tovább
Videózd le.
Ha úgy döntesz, hogy filmre veszed a kísérletedet, előfordulhat, hogy a videofelvételek fókuszálatlannak tűnnek, amint a hang beindul. Akár hiszed, akár nem, erre van tudományos magyarázat.
Ha valaha filmeztél már autót, és észrevetted, hogy az autó kerekei visszafelé pörögnek, akkor talán van elképzelésed arról, hogy miről van szó. A hangszóró rezgése nincs szinkronban a kamera képkockasebességével – ez azt jelenti, hogy a hangszóró hányszor mozog fel és le a kamera által másodpercenként rögzített képek számához képest.
Példánkban a kameránk képkockasebességét 30 fps-ről 60 fps-re kellett növelnünk, és a kép még mindig kissé elmosódott volt. Egyes okostelefonok azonban akár 120 fps vagy 240 fps sebességre is képesek. A magasabb képkockasebesség lehetővé teszi, hogy másodpercenként több képet rögzítsen, lényegében több pillanatfelvételt rögzít a hangszóró mozgásáról, ami simább és tisztább mozgást eredményez a videofelvételen.
Science Fair Connection
Kövesse a Science Fair Instruction Guide-ot, és próbáljon kísérletezni néhány ilyen változóval:
- How do Oobleck Monsters react to different frequencies?
- Low – 20-250 Hz
- Low-mids – 251 Hz-500 Hz
- Mids – 500-4000 Hz
- Highs – 4,001 Hz-20,000 Hz
- How do Oobleck Monsters react to different volume?
- Hogyan reagálnak az Oobleck különböző színei a fekete fényre?
- Egyes okostelefonos alkalmazások különböző típusú hanghullámokat kínálnak. Hogyan reagálnak az Oobleck szörnyek a szinuszhullámokra? Mi a helyzet a négyzet- és a fűrészhullámokkal?
- A kísérleted filmezése során hogyan befolyásolják a kamera különböző képkockasebesség-beállításai a felvételek tisztaságát? Mi történik, ha megváltoztatod a képkockasebességet? Mi történik, ha megváltoztatod a hangfrekvenciát?
*Megjegyzés: Ne feledd, hogy a pontos adatok gyűjtése érdekében egyszerre csak egy változót akarsz tesztelni.