Come funziona
Oobleck è un fluido non newtoniano. Questo significa che non segue necessariamente la legge della viscosità di Sir Isaac Newton. Quando viene applicata una forza al fluido, si comporta come un solido. Quando al fluido viene applicata poca o nessuna forza, si comporta come un liquido. Puoi sperimentare queste differenze negli stati della materia in diversi modi. Ecco alcuni dei nostri preferiti:
- Riempi una ciotola con Oobleck e colpisci il fluido. Sembrava comportarsi come un solido? Cosa succede quando spingi lentamente la tua mano nella ciotola di miscelazione? Si comporta come un liquido?
- Riempi una tazza con Oobleck e metti rapidamente il dito nel liquido. Sei riuscito a raggiungere il fondo? Cosa succede quando metti il dito molto lentamente nel liquido? Riesci a raggiungere il fondo adesso?
- Prendi una manciata di Oobleck e prova a farlo rotolare in una palla solida nella tua mano. Quando smetti di applicare forza, cosa succede? Cola attraverso le tue dita come un liquido?
Quando applichi la forza al fluido, forzi le lunghe molecole di amido di Oobleck più vicine tra loro. L’impatto di questa forza intrappola l’acqua tra le catene di amido per formare una struttura semirigida. Quando la pressione viene rilasciata, l’Oobleck scorre di nuovo.
È il suono a creare i mostri?
Anche se il suono è coinvolto in questo esperimento, in realtà non è il suono che anima il fluido Oobleck in forme simili a mostri. In questo caso, l’altoparlante stesso crea i mostri perché spinge con forza il fluido verso l’alto mentre vibra. Proprio come nell’esempio precedente, quando si colpisce l’Oobleck con un pugno, il fluido si comporta come un solido quando viene applicata una forza diretta. In questo caso, il fluido si muove verso l’esterno e si impila su se stesso in un modo in continua evoluzione.
Perché i suoni più bassi funzionano meglio?
I suoni più bassi, o le frequenze più basse, producono forme d’onda più lunghe. I suoni più alti, o frequenze più alte, producono forme d’onda più corte. Questo significa che una singola onda ad una frequenza più bassa viaggia su una distanza maggiore. Quando l’altoparlante vibra, si muove dentro e fuori (o su e giù quando è sdraiato sulla schiena). L’esperimento Oobleck Monsters funzionerà meglio a frequenze più basse perché l’altoparlante può applicare la forza su una distanza più lunga mentre si muove sotto la piscina di liquido Oobleck. Questo permette a più molecole di Oobleck di impilarsi l’una sull’altra prima che l’altoparlante si muova di nuovo verso il basso, e il ciclo si ripete.
In altre parole, la forza è maggiore quando il materiale del cono dell’altoparlante vibra a frequenze più basse perché la forza viene applicata per un periodo di tempo più lungo e su una distanza maggiore. È come colpire l’Oobleck da sotto, più e più volte.
Take It Further
Fai un video.
Se decidi di filmare il tuo esperimento, potresti scoprire che le tue riprese video sembrano fuori fuoco una volta che il suono entra in azione. Che tu ci creda o no, c’è una spiegazione scientifica per questo.
Se hai mai filmato una macchina e hai notato le ruote dell’auto che girano all’indietro, allora potresti avere un’idea di cosa sta succedendo qui. La vibrazione dell’altoparlante è fuori sincronia con il frame rate della vostra fotocamera, cioè la quantità di volte che l’altoparlante si muove su e giù rispetto al numero di immagini catturate al secondo dalla vostra fotocamera.
Nel nostro esempio, abbiamo dovuto aumentare il frame rate della nostra fotocamera da 30 fps a 60 fps, ed era ancora un po’ sfocato. Tuttavia, alcuni smartphone possono arrivare a 120 fps o 240 fps. Un frame rate più alto ti permetterà di catturare più immagini al secondo, essenzialmente catturando più istantanee del movimento dell’altoparlante, con conseguente movimento più fluido e chiaro nelle tue riprese video.
Science Fair Connection
Segui la tua Science Fair Instruction Guide, e prova a sperimentare alcune di queste variabili:
- Come reagiscono i mostri Oobleck alle diverse frequenze?
- Bassi – da 20 a 250 Hz
- Bassi-medi – da 251 Hz a 500 Hz
- Medi – da 500 a 4.000 Hz
- Alti – da 4.001 Hz a 20.000 Hz
- Come reagiscono i mostri Oobleck a volumi diversi?
- Come reagiscono i diversi colori di Oobleck alla luce nera?
- Alcune applicazioni per smartphone offrono diversi tipi di onde sonore. Come reagiscono i mostri Oobleck alle onde sinusoidali? E alle onde quadre e seghettate?
- Quando filmi il tuo esperimento, come influiscono le diverse impostazioni di frame rate sulla tua videocamera sulla chiarezza del filmato? Cosa succede quando cambi il frame rate? Cosa succede quando cambi la frequenza audio?
*Nota: Ricorda, per raccogliere dati accurati, vuoi testare solo una variabile alla volta.