Monștrii Oobleck

Cum funcționează

Oobleck este un fluid newtonian. Acest lucru înseamnă că nu urmează neapărat legea vâscozității a lui Sir Isaac Newton. Atunci când se aplică o forță asupra fluidului, acesta se comportă ca un solid. Atunci când fluidului i se aplică o forță mică sau deloc, acesta se comportă ca un lichid. Puteți experimenta aceste diferențe de stări ale materiei în câteva moduri diferite. Iată câteva dintre preferatele noastre:

1. Umpleți un bol de amestec cu Oobleck și loviți lichidul cu pumnul. Ți s-a părut că se comportă ca un solid? Ce se întâmplă când vă împingeți încet mâna în bolul de amestecare? Se comportă ca un lichid?
2. Umpleți un pahar cu Oobleck și înfigeți rapid degetul în lichid. Ați reușit să ajungeți la fund? Ce se întâmplă atunci când îți bagi degetul foarte încet în lichid? Puteți ajunge la fund acum?
3. Apărați un pumn de Oobleck și încercați să îl tăvăliți într-o minge solidă în mână. Când nu mai aplicați forță, ce se întâmplă? Ți se scurge printre degete ca un lichid?

Când aplici forță asupra fluidului, forțezi moleculele lungi de amidon din Oobleck să se apropie una de cealaltă. Impactul acestei forțe prinde apa între lanțurile de amidon pentru a forma o structură semirigidă. Când presiunea este eliberată, Oobleck-ul curge din nou.

Sunetul creează monștrii?
Deși sunetul este implicat în acest experiment, de fapt nu sunetul este cel care animă fluidul Oobleck în forme asemănătoare monștrilor. În acest caz, difuzorul însuși creează monștrii, deoarece împinge cu putere lichidul în sus în timp ce vibrează. La fel ca în exemplul de mai sus, atunci când lovești Oobleck-ul cu pumnul, fluidul se comportă ca un solid atunci când se aplică o forță directă. În acest caz, fluidul se mișcă spre exterior și se suprapune pe el însuși într-un mod în continuă evoluție.

De ce sunetele mai joase funcționează mai bine?
Sunetele joase, sau frecvențele mai joase, produc forme de undă mai lungi. Sunetele mai înalte, sau frecvențele mai înalte, produc forme de undă mai scurte. Acest lucru înseamnă că o singură undă la o frecvență mai mică parcurge o distanță mai mare. În timp ce difuzorul vibrează, acesta se mișcă înăuntru și în afară (sau în sus și în jos atunci când este întins pe spate). Experimentul Monștrii Oobleck va funcționa mai bine la frecvențe mai joase, deoarece difuzorul poate aplica o forță pe o distanță mai mare pe măsură ce se deplasează în sus, sub balta de lichid Oobleck. Acest lucru permite ca mai multe molecule de Oobleck să se suprapună înainte ca difuzorul să se deplaseze înapoi în jos, iar ciclul se repetă.

Cu alte cuvinte, forța este mai mare atunci când materialul din conul difuzorului vibrează la frecvențe mai joase, deoarece forța este aplicată pe o perioadă mai lungă de timp și pe o distanță mai mare. Este ca și cum ai lovi cu pumnul în Oobleck de dedesubt, din nou și din nou.

Descoperiți mai departe

Veziți pe video.
Dacă vă decideți să vă filmați experimentul, este posibil să constatați că înregistrarea video pare neclară odată ce sunetul se declanșează. Credeți sau nu, există o explicație științifică pentru asta.

Dacă ați filmat vreodată o mașină și ați observat că roțile mașinii se rotesc invers, atunci s-ar putea să aveți o idee despre ce se întâmplă aici. Vibrația difuzorului nu este sincronizată cu rata de cadre a camerei dumneavoastră – adică numărul de ori de câte ori difuzorul se mișcă în sus și în jos în comparație cu numărul de imagini capturate pe secundă de camera dumneavoastră.

În exemplul nostru, a trebuit să creștem rata de cadre a camerei noastre de la 30 fps la 60 fps, și tot era puțin neclar. Cu toate acestea, unele smartphone-uri pot merge până la 120 fps sau 240 fps. O rată mai mare a cadrelor vă va permite să capturați mai multe imagini pe secundă, capturând, în esență, mai multe instantanee ale mișcării vorbitorului, rezultând o mișcare mai lină și mai clară în filmarea dvs. video.

Conexiune cu Târgul de Știință

Să urmați Ghidul de instrucțiuni pentru Târgul de Știință și încercați să experimentați cu unele dintre aceste variabile:

1. Cum reacționează monștrii Oobleck la diferite frecvențe?
   1. Grave – 20 până la 250 Hz
   2. Mediile joase – 251 Hz până la 500 Hz
   3. Mediile – 500 până la 4.000 Hz
   4. Mari – 4.001 Hz până la 20.000 Hz
2. Cum reacționează monștrii Oobleck la volume diferite?
3. Cum reacționează diferitele culori de Oobleck la lumina neagră?
4. Câteva aplicații pentru smartphone oferă diferite tipuri de unde sonore. Cum reacționează monștrii Oobleck la undele sinusoidale? Dar la undele Pătrată și Ferăstrău?
5. Când vă filmați experimentul, cum influențează diferitele setări de frecvență a cadrelor de pe camera de filmat claritatea imaginilor? Ce se întâmplă atunci când schimbați rata de cadre? Ce se întâmplă atunci când schimbați frecvența audio?

*Nota: Nu uitați, pentru a aduna date precise, doriți să testați doar o singură variabilă la un moment dat.