Jak to działa
Oobleck jest płynem nienewtonowskim. Oznacza to, że niekoniecznie podąża za prawem lepkości Sir Isaaca Newtona. Kiedy do płynu przyłożona jest siła, zachowuje się on jak ciało stałe. Gdy do płynu przyłożona jest niewielka siła lub nie ma jej wcale, zachowuje się on jak ciecz. Możesz doświadczyć tych różnic w stanach materii na kilka różnych sposobów. Oto niektóre z naszych ulubionych:
- Napełnij miskę do mieszania Oobleck i uderz płyn. Czy wydawało się, że zachowuje się jak ciało stałe? Co się stanie, gdy powoli wepchniesz rękę do miski? Czy zachowuje się jak ciecz?
- Wypełnij kubek Oobleck i szybko wbij palec w ciecz. Czy byłeś w stanie dotrzeć do dna? Co się stanie, gdy wsuniesz palec bardzo powoli do płynu? Czy możesz teraz dosięgnąć dna?
- Chwyć garść Oobleck i spróbuj zwinąć go w stałą kulę w swojej ręce. Kiedy przestaniesz używać siły, co się stanie? Czy kapie przez palce jak ciecz?
Gdy przykładasz siłę do cieczy, zmuszasz długie cząsteczki skrobi w Oobleck do zbliżenia się do siebie. Oddziaływanie tej siły powoduje uwięzienie wody pomiędzy łańcuchami skrobi, tworząc półsztywną strukturę. Kiedy ciśnienie zostaje zwolnione, Oobleck znów płynie.
Czy dźwięk tworzy potwory?
Chociaż dźwięk jest zaangażowany w ten eksperyment, to w rzeczywistości to nie dźwięk ożywia płyn Oobleck w kształty przypominające potwory. W tym przypadku to sam głośnik tworzy potwory, ponieważ z siłą wypycha płyn w górę, gdy ten wibruje. Podobnie jak w powyższym przykładzie, po uderzeniu pięścią w Oobleck, płyn zachowuje się jak ciało stałe, gdy działa na niego bezpośrednia siła. W tym przypadku, płyn porusza się na zewnątrz i stosy na siebie w stale rozwijającej się fashion.
Dlaczego niższe dźwięki działają lepiej?
Niższe dźwięki, lub niższe częstotliwości, produkują dłuższe kształty fal. Wyższe dźwięki, lub wyższe częstotliwości, wytwarzają krótsze kształty fal. Oznacza to, że pojedyncza fala o niższej częstotliwości przemieszcza się na większą odległość. Gdy głośnik wibruje, porusza się do wewnątrz i na zewnątrz (lub w górę i w dół, gdy leży na plecach). Eksperyment Oobleck Monsters będzie działał lepiej przy niższych częstotliwościach, ponieważ głośnik może wywierać siłę na większą odległość, gdy porusza się w górę pod basenem z płynem Oobleck. To pozwala na więcej molekuł Oobleck do układania na siebie, zanim głośnik porusza się z powrotem w dół, a cykl się powtarza.
Innymi słowy, siła jest większa, gdy materiał stożka głośnika wibruje przy niższych częstotliwościach, ponieważ siła jest stosowana przez dłuższy okres czasu i na większą odległość. To jak przebijanie Oobleck od spodu, raz za razem.
Take It Further
Get it on video.
Jeśli zdecydujesz się sfilmować swój eksperyment, możesz odkryć, że Twój materiał wideo wygląda nieostro, gdy tylko dźwięk wchodzi. Wierzcie lub nie, ale jest na to naukowe wyjaśnienie.
Jeśli kiedykolwiek filmowałeś samochód i zauważyłeś, że koła samochodu obracają się do tyłu, to możesz mieć pojęcie, co się tutaj dzieje. Wibracje głośnika nie są zsynchronizowane z częstotliwością odświeżania twojego aparatu – to ilość razy, kiedy głośnik porusza się w górę i w dół w porównaniu do liczby obrazów przechwytywanych na sekundę przez twój camera.
W naszym przykładzie, musieliśmy zwiększyć częstotliwość odświeżania naszego aparatu z 30 fps do 60 fps, i nadal było to trochę nieostre. Jednakże, niektóre smartfony mogą osiągnąć 120 lub 240 klatek na sekundę. Wyższa szybkość klatek pozwoli Ci uchwycić więcej obrazów na sekundę, zasadniczo przechwytując więcej migawek ruchu głośnika, co skutkuje gładszym i wyraźniejszym ruchem w Twoim materiale wideo.
Science Fair Connection
Postępuj zgodnie ze swoim przewodnikiem Science Fair Instruction Guide i spróbuj eksperymentować z niektórymi z tych zmiennych:
- Jak potwory z Oobleck reagują na różne częstotliwości?
- Niskie – od 20 do 250 Hz
- Niskie-średnie – od 251 Hz do 500 Hz
- Średnie – od 500 do 4,000 Hz
- Wysokie – od 4,001 Hz do 20,000 Hz
- Jak potwory z Oobleck reagują na różne objętości?
- Jak różne kolory Oobleck reagują na czarne światło?
- Niektóre aplikacje na smartfony oferują różne rodzaje fal dźwiękowych. Jak potwory z Oobleck reagują na fale sinusoidalne? A co z falami kwadratowymi i piłokształtnymi?
- Gdy filmujesz swój eksperyment, jak różne ustawienia liczby klatek na sekundę w aparacie wpływają na czystość materiału filmowego? Co się dzieje, gdy zmieniasz liczbę klatek na sekundę? Co się stanie, gdy zmienisz częstotliwość dźwięku?
*Uwaga: Pamiętaj, że aby zebrać dokładne dane, chcesz testować tylko jedną zmienną naraz.