Hur fungerar det
Oobleck är en icke-Newtonsk vätska. Det betyder att den inte nödvändigtvis följer Sir Isaac Newtons lag om viskositet. När en kraft appliceras på vätskan beter den sig som ett fast ämne. När liten eller ingen kraft tillämpas på vätskan beter den sig som en vätska. Du kan uppleva dessa skillnader i materiens tillstånd på några olika sätt. Här är några av våra favoriter:
- Fyll en skål med Oobleck och slå på vätskan. Såg den ut att bete sig som en fast substans? Vad händer när du långsamt trycker in din hand i blandningsskålen? Uppför den sig som en vätska?
- Fyll en kopp med Oobleck och stick snabbt in fingret i vätskan. Kunde du nå botten? Vad händer när du sticker fingret mycket långsamt ner i vätskan? Kan du nå botten nu?
- Grip en handfull Oobleck och försök att rulla den till en fast boll i din hand. Vad händer när du slutar utöva kraft? Rinner det genom dina fingrar som en vätska?
När du utövar kraft på vätskan tvingar du de långa stärkelsemolekylerna i Oobleck närmare varandra. Effekten av denna kraft fångar in vattnet mellan stärkelsekedjorna och bildar en halvstyv struktur. När trycket släpper flyter Oobleck igen.
Skapar ljudet monstren?
Trots att ljudet är inblandat i det här experimentet är det faktiskt inte ljudet som animerar Oobleck-vätskan till monsterliknande former. I det här fallet är det högtalaren själv som skapar monstren eftersom den med kraft trycker upp vätskan när den vibrerar. Precis som i exemplet ovan, när du slår Oobleck med din knytnäve, beter sig vätskan som en fast substans när en direkt kraft appliceras. I det här fallet rör sig vätskan utåt och staplas på sig själv på ett ständigt utvecklande sätt.
Varför fungerar lägre ljud bättre?
Lägre ljud, eller lägre frekvenser, ger längre vågformer. Högre ljud, eller högre frekvenser, ger kortare vågformer. Detta innebär att en enda våg vid en lägre frekvens färdas längre sträckor. När högtalaren vibrerar rör den sig in och ut (eller upp och ner när den ligger på rygg). Experimentet med Oobleck Monsters kommer att fungera bättre vid lägre frekvenser eftersom högtalaren kan utöva kraft över en längre sträcka när den rör sig upp under poolen av Oobleck-vätskan. Detta gör det möjligt för fler av Oobleck-molekylerna att stapla sig på varandra innan högtalaren rör sig ner igen och cykeln upprepas.
Med andra ord är kraften större när materialet i högtalarkonen vibrerar vid lägre frekvenser eftersom kraften appliceras under en längre tidsperiod och över ett längre avstånd. Det är som att slå på Oobleck underifrån, om och om igen.
Ta det vidare
Få det på video.
Om du bestämmer dig för att filma ditt experiment kan det hända att ditt videomaterial ser oskarpt ut när ljudet väl kommer igång. Tro det eller ej, men det finns en vetenskaplig förklaring till det.
Om du någonsin har filmat en bil och lagt märke till att bilens hjul snurrar baklänges kan du ha en uppfattning om vad som händer här. Högtalarens vibrationer är inte synkroniserade med kamerans bildfrekvens – det vill säga hur många gånger högtalaren rör sig upp och ner jämfört med antalet bilder som kameran fångar per sekund.
I vårt exempel var vi tvungna att öka kamerans bildfrekvens från 30 fps till 60 fps, och det var fortfarande lite suddigt. Vissa smartphones kan dock gå upp till 120 fps eller 240 fps. Med en högre bildfrekvens kan du fånga fler bilder per sekund, vilket i huvudsak innebär att du fångar fler ögonblicksbilder av högtalarens rörelse, vilket resulterar i en jämnare och tydligare rörelse i ditt videomaterial.
Science Fair Connection
Följ din instruktionsguide för Science Fair och försök att experimentera med några av de här variablerna:
- Hur reagerar Oobleck Monsters på olika frekvenser?
- Låg – 20 till 250 Hz
- Låg-medel – 251 Hz till 500 Hz
- Medel – 500 till 4 000 Hz
- Hög – 4 001 Hz till 20 000 Hz
- Hur reagerar Oobleck Monsters på olika volymer?
- Hur reagerar de olika färgerna på Oobleck på svart ljus?
- En del smartphoneappar erbjuder olika typer av ljudvågor. Hur reagerar Oobleck Monsters på sinusvågor? Hur är det med fyrkantiga vågor och sågvågor?
- När du filmar ditt experiment, hur påverkar olika inställningar för bildfrekvensen på din kamera tydligheten i materialet? Vad händer när du ändrar bildfrekvens? Vad händer när du ändrar ljudfrekvensen?
*Note: Kom ihåg att för att samla in korrekta data vill du bara testa en variabel åt gången.