Heureka-hetki

VIIKON HEUREKA-HETKET ovat minuutin parin mittaisia videoita, joissa toteutetaan hilpeitä, hulvattomia ja hätkähdyttäviä tieteellisiä temppuja. Niiden tarkoituksena on muistuttaa tieteenteon perimmäisestä olemuksesta – leikkimielisestä kokeilusta ja oivalluksen riemusta. Monia tempuista voit testata itse. Niinpä haastammekin nyt sinut ja koko Suomen kansan ikään, sukupuoleen ja nörttiyden tasoon katsomatta astumaan tieteen alttarille. Kokeile kotikäyttöön soveltuvia temppuja, jaa suorituksesi somessa #heurekahetki ja voita koko perheelle liput Heurekaan.

Facebook: https://www.facebook.com/heurekafi
Instagram: https://www.instagram.com/heurekafi/
Twitter: https://www.twitter.com/heurekafi

Viikon Heureka-hetki

01. Mies saippuakuplassa

OHJEET:

iso allas, 80 cm halkaisija
10 litraa vettä
4 dl fairya
1 dl glyserolia
3 rkl tomusokeria
kankaalla vuorattu vanne, 70 cm halkaisija

TIEDE:

Suurien saippuakuplien valmistamisessa olennaisinta on oikeanlainen liuos. Saippuakuplakalvo ei rikkoudu, jos sitä kosketetaan esimerkiksi kädellä tai tennismailalla, joka on kostutettu saippuakuplaliuokseen. Saippuakuplan pinta yhtyy käden saippuapintaan joka ei riko kuplan pintaa.

Saippualiuos koostuu vesi ja saippuamolekyyleistä. Saippuamolekyyli puolestaan koostuu negatiivisesta rasvahappoionista ja positiivisesta natriumionista. Saippualiuoksen pinnalle muodostuu kerros saippuamolekyyleistä joissa negatiivisesti varautuneet päät ovat kohti vettä ja hydrofobiset natriumionipäät ulospäin pinnasta.

Vastaavasti saippuakuplissa kalvo on kerros saippuamolekyylejä kalvon molemmilla pinnoilla, joiden välissä on vesimolekyylejä ohuena kerroksena.

Sokeria ja glyserolia lisätään seoksen viskositeetin kasvattamiseksi. Tämä auttaa tekemään sidoksista kestävämpiä jolloin ne voivat venyä kauemmaksi sekä estää veden haihtumista joka voi myös aiheuttaa saippuakalvon rikkoutumiseen.

Lisää yksityiskohtia voi löytää artikkelista:

Cyril Isenberg, The Science of Soap Films and Soap Bubbles (Dover, New York, 1992)

02. Tölkin liiskaus

OHJEET:

1 tyhjä juomatölkki
1 lyijykynä

TIEDE:

Alumiiniseos on kestävä ja kevyt materiaali joka soveltuu esimerkiksi tölkkien valmistukseen. Tölkki on hyvin kestävä tölkin seiniä kohtisuoraa tasoa vasten. Seinä on kuitenkin hyvin ohut ja muotoutuu helposti seinämän sivuun suuntautuvasta voimasta. Pienikin lommo sivuseinässä vaikuttaa seinämän tukivoimaan ja johtaa koko rakenteen luhistumiseen painon alla. Toisin sanottuna tölkin sivun puristuslujuus on suuri tölkin seiniä kohtisuoraa tasoa vasten, mutta tölkin seinien taivutuslujuus on hyvin heikko. Fysiikan aloista lujuusoppi tutkii kappaleiden käyttäytymistä erilaisten kuormien vaikuttaessa niihin. Alumiinitölkkejä ei valmisteta puhtaasta alumiinista joka olisi liian pehmeää käytettäväksi semmoisenaan tölkeissä. Alumiiniin voidaan lisätä muun muassa rautaa, kuparia, magnesiumia ja sinkkiä tölkin kestävyysominaisuuksien parantamiseksi tölkin säilyessä hyvin kevyenä.

03. Siian suudelma

OHJEET:

1,5 metriä narua
1 iso mutteri
1 kuollut kala
sido narunpää mutteriin ja toinen pää kalan pyrstöön.

TIEDE:

Mutterista irrotettaessa naru vetää mutteria kohti sormea. Samaan aikaan gravitaatio vetää mutteria kohti lattiaa tehden mutterista heilurin, jonka tukipiste on sormessa. Hitausmomentin mukaan, kun pyörivän kappaleen massa siirtyy kohti tukipistettä, sen pyörimisnopeus kasvaa. Toisin sanottuna ympyrän säteen pienentyessä mutterilla on lyhyempi matka kuljettavana joka vie vähemmän aikaa ja mutteri liikkuu nopeammin. Mutteri saa liikkeestä niin paljon nopeutta, että se kiertyy sormen ympärille joka pysäyttää kalan putoamisen. Jos oletetaan, että alkutilanteessa naru on vaakatasossa ja merkitään mutterin etäisyyttä tukipisteestä r0 (= narun pituus, jos kala on kiinni sormessa) voidaan putoamisetäisyys arvioida kaavasta: jossa m on mutterin ja M kalan massa. Laskuissa ei huomioida kalan massakeskipisteen roikkumista tukipisteen alapuolella alussa ja massat oletetaan pistemäiseksi.

Kaava on johdettu esimerkiksi artikkelissa: David J. Griffiths and Tyler A. Abbott, Comment on ”A surprising mechanics demonstration,” by A.R. Marlow [Am J Phys 59, 951-952 (1991)]. Am J Phys 60(10), 951-953 (1992).

04. Tennistä saippuakuplilla

Tulossa 25.6.2018