Anja Røyne

Fysiker

Månedlig arkiv: mai 2014


av Legg igjen en kommentar

Kjølvannsnyheter

Det er gode dager for å studere kjølvannsbølgene bak ender, kajakker og små og store båter. Jeg har skrevet tidligere om hvorfor denne vinkelen alltid blir den samme, uansett hastighet og størrelse på svømmeren. Dette har vært kjent siden Lord Kelvin beskrev fenomenet i 1887. Men nå meldes det om at denne teorien har blitt tatt ett skritt videre.

På forskning.no kan man nemlig lese at Simen Ådnøy Ellingsen, som er forsker ved NTNU i Trondheim, har beregnet hva som skjer med kjølvannsbølgene når det er strømninger i vannet under båten. Da kan vinkelen endre seg temmelig mye. Den kan bli smalere, eller bredere, eller den kan bli mye videre på den ene siden av båten, faktisk så mye at bølgene legger seg foran båten. Og i dette tilfellet er alt avhengig av størrelsen til båten, eller hva det nå er som begever seg.

Det som er kult med nyheter som dette, er å se hvor enkelt det faktisk kan være å finne et problem som ingen har løst før, og så løse det (jaja, enkelt og enkelt: man må kunne sin matematikk) og komme frem til noe som er nyttig. Når man går på skolen kan man fort få en følelse av at alt er kjent, og at realfag bare går ut på å lære seg fakta. Slik er det selvfølgelig ikke. Da hadde det ikke vært noe poeng å drive forskning. Det er utrolig mye som fortsatt ikke er kjent, så det er bare å sette i gang. Det er plass til fler.

De som har tilgang gjennom et universitetsbibliotek kan lese den fine artikkelen til Ellingsen her.

20140531-110936.jpg


av Legg igjen en kommentar

Etter regnet

Etter regnet glitrer det i tusenvis av vanndråper. De ligger som perler på de superhydrofobe bladene. Kløver, marikåpe og gress er blant de beste. Disse bladene er dekket av ørsmå hår, dekket av et stoff som vannet ikke kan fordra. Derfor blir vanndråpene liggende og balansere som klinkekuler oppe på toppen av hårståene.  

Neste vindpust vil få dem til å trille av. Støv og rusk på bladene vil klistre seg fast i dråpene og bli med på veien. Vips, så er bladene tørre og rene igjen. 

20140525-182658.jpg


av 4 kommentarer

Eksperimentvettreglene

20140521-171416.jpgOm du har en plan for å finne ut noe helt nytt på en enkel måte, er sjansene store for at 1) noen har gjort det før, 2) du har tenkt feil, eller 3) du er genial.

Om du (som meg) ikke er genial, men har lyst til å finne ut noe nytt, blir du pent nødt til å gjøre noe vanskelig. Disse reglene vil hjelpe deg med å lykkes:

Eksperimentvettreglene

1. Om det går til helvete, så prøv igjen.

2. Om det fortsatt går til helvete, så prøv igjen.

(repeteres så mange ganger som nødvendig)

3. Om du tror du må gråte, så ta en pause før du prøver igjen.

og sist, men absolutt ikke minst:

20140521-171449.jpg4. SKRIV NED ALT (og da mener jeg ALT), for noen ganger er det de håpløse resultatene som er de mest verdifulle. Du var bare ikke klar til å forstå dem.

 

Lykke til!

(takk for det. Jeg prøver igjen, jeg.)

(I dag fungerte ingen ting fra klokka 9 til klokka 14. Så trodde jeg det ikke fungerte, men prøvde allikevel. Og så oppdaget jeg noe helt uventet. Nå skal jeg fortsette og se om hellet har gitt seg, eller om det dukker opp noe mere morsomt.)

 


av Legg igjen en kommentar

Senitbuen

Min tante observerte noe rart på himmelen her om dagen. En slags omvendt regnbue. Hva er dette?

Senitbue i Vesterålen, mai 2014. Foto: Ingrid Larssen

Senitbue i Vesterålen, mai 2014. Foto: Ingrid Larssen

Det vet jeg, svarte jeg eplekjekt, det er en del av en halo, og forklaringen ligger her. Jeg regnet med at sola stod bak taket. Hadde jeg vært litt mer observant, ville jeg ha oppdaget at denne buen er rød ytterst, mens haloen er rød innerst. Altså er ikke dette en del av en halo. Min tante kunne også fortelle at sola stod lavt på himmelen, og slett ikke bak taket. Litt mer observante og mindre eplekjekke observatører kunne raskt fortelle at dette er en senitbue.

Om du ligger på ryggen og ser rett opp på himmelen, så ser du på senit. Hadde senitbuen vært en hel sirkel, ville senit vært i sentrum. Derav senitbue.

Senitbuen dannes, som haloen, ved at lyset brytes når det passerer gjennom iskrystaller. De små iskrystallene i cirrus-skyene er formed som sekskantede plater. I haloen går lyset inn gjennom en og ut gjennom en annen av sidekantene på iskrystallen. I senitbuen, derimot, går lyset inn gjennom den flate oversiden av iskrystallen og ut gjennom en av sidekantene. Disse flatene står 90 grader på hverandre, så det blir akkurat som å sende lyset gjennom et prisme, som noen sikkert husker fra fysikktimene på skolen. Når lyset bøyes på vei inn i og ut av iskrystallen, ender de ulike fargene opp med å gå i litt forskjellige retninger, slik at vi ser dem hver for seg.

Sola står lavt. La oss si den står 20 grader over horisonten. Jeg kan se i retning 20 grader oppover, og så treffer lyset fra sola øynene mine direkte (men det anbefales IKKE!). Jeg kan se hvor som helst på himmelen, og siden det er en sånn fin dag, treffer blått lys fra sola øynene mine fra omtrent alle retninger – det har sprettet omkring mellom luftmolekylene, og noe av det ender omsider hos meg.

Eller jeg kan snu ansiktet mot sola og vende blikket 70 grader oppover. Da ser jeg lyset som har blitt bøyd nedover gjennom de flate iskrystallene. Blått lys bøyes mest, så det ser jeg lengst vekk fra sola. Og avhengig av hvilken retning sidekanten av iskrystallen hadde, blir lyset også vendt litt til siden, og resultatet blir en bue, mellom sola og senit, med senit som sentrum. En omvendt regnbue, et smil på himmelen.

Håper jeg får se det selv en gang.


av 2 kommentarer

Jeg inviterer meg selv

Om man vil komme noen vei med denne vitenskapen, er det alfa og omega å finne ut hva andre har gjort. Det er umulig å finne ut av alt på egenhånd. Det gjelder å klatre opp på andres skuldre, og videre derfra.

Det finnes mye kunnskap finnes i artikler og bøker. Men de virkelig gode triksene finnes ofte bare i hodene, eller på laboratoriene, til de riktige menneskene. Denne kunnskapen kan bare deles ved å snakke sammen, peke på ting og skrible symboler på servietter og konvolutter. Derfor er forskere nødt til å flytte på seg og møtes i blant.

20140512-225802.jpg

Fint på ETH. Fant ut rett før jeg la meg i går at jeg ikke skulle til ETH i sentrum av Zürich, men i en forstad utenfor. Kjekt å finne ut av sånt i tide. Jeg var i det minste i riktig by.

Jeg har en metode som jeg vil lære meg og utvikle videre. Det finnes noen som kan alt om dette, folk som jeg har så stor respekt for at bare tanken på å skrive til dem for å invitere meg selv på besøk gjør meg svett. Men nå er jeg på vei fra Zürich, ferdig med besøk nummer tre og med spørsmål besvart. Det viser seg selvfølgelig at selv de største professorer er hyggelige, ihvertfall så lenge man har noen gode spørsmål å komme med. Og at jo lengre ned i systemet folk er, jo bedre tid har de til å snakke, og jo mer peiling har de på detaljene. Derfor lønner det seg å snakke med både sjefen og studentene.

Hver gang jeg har vært på en reise og diskutert forskning med nye folk, eller diskutert med forskere som er på besøk i Oslo, sitter jeg igjen med en følelse av at verden har åpnet seg. Nye perspektiver og muligheter popper frem. Derfor er dette virkelig vel anvendt tid. Og et besøk i Sveits trenger ikke ta alt for mye tid, heller: Ettermiddagsflyet ned søndag, hjemme mandag kveld. Et lite uttak fra familiekontoen: To legginger og en barnehagelevering. Først var jeg på skogstur med familien, og så vips var jeg på restaurant med en venninne i Zürich. Rare greier.

(På bussen i Zürich satt jeg forresten foran to damer, universitetsansatte, som diskuterte (på engelsk) hvordan de ville ha spart penger på å ikke jobbe, fordi barnehagen kostet så mye. Hele lønna og mer til går med til barnepass. Reising kan sette både det ene og det andre i perspektiv.)


av 2 kommentarer

Ring rundt sola

– Se, sa barnet.

– Oi, sa jeg, og ble stående og stirre på himmelen mens barnet lekte videre på gresset.

20140511-151436.jpg

Noen ganger danner det seg en ring rundt sola. Den vi så i dag var mer som en halv ring, og for å ta bilde av den måtte jeg la naboens tak skygge for sola. Haloen, som den kalles, er i slekt men regnbuen, men allikevel forskjellig. Mens regnbuen dannes ved at sollyset reflekteres inne i trillrunde vanndråper, dannes en halo ved at lyset skifter retning når det går gjennom ørsmå iskrystaller som svever høyt oppe i atmosfæren.

Noe av lyset som egentlig ikke var på vei i min retning, traff en iskrystall og ble svingt tilbake mot øynene mine.

De aller minste iskrystallene er formet som sekskantede plater. En del av lyset som treffer en slik plate fra siden vil forandre retningen sin med omtrent 22 grader: det røde litt mindre, det blå litt mer. Derfor ser vi det som en ring rundt sola, som er rød innerst og blå ytterst.

Et kvarter senere så himmelen slik ut:

20140511-153657.jpg
Det kom en kald vind langs bakken, og jeg tok med meg barna inn så vi ikke skulle bli våte.

Var ringen rundt sola et forvarsel om regnet som skulle komme? Tja. Disse iskrystallene bor i cirrus-skyer, som ofte dukker opp før større frontsystemer. Men nå hadde det vært gråvær en stund, og skyene høy der oppe visste nok ikke om de feite regnværsskyene som var på vei lengre ned.

En halo kan forresten også sees rundt månen. Da er lyset så svakt at vi ikke ser fargene.


av 2 kommentarer

Musikkfysikk. Strengteori.

Bilde: Andrew Sutherland/"<a href=

Jeg har en cello som jeg liker å spille på, aller helst sammen med andre. De siste årene har jeg lagt den klassiske opplæringen min fullstendig på hylla til fordel for folkemusikken. Fordelen med å spille cello i spellemannslag er at stort sett ingen andre gjør det, så jeg kan spille hva jeg vil – melodi, andrestemme, komp, med bue eller uten bue, få toner eller mange toner.

For at en cello skal lage lyd, må en av strengene settes i bevegelse. Strengen sitter fast i topp og bunn, men midten er fri til å bevege seg frem og tilbake. Denne bevegelsen forplanter seg til treverket og lufta inni instrumentet, og til lufta på utsiden av instrumentet, som fører lyden frem til ørene til den som hører på. Desto raskere strengen svinger frem og tilbake, desto lysere blir tonen.

Strenglovene

Vi tenker vel ikke så ofte over strengteorien, men strengpraksisen har alle prøvd. Strengen følger tre lover:

1. jo mer du trekker i strengen, jo fortere vibrerer den. Prøv en strikk. Eller lag prompelyder med en ballong.

2. jo lengre strengen er, jo saktere vibrerer den. Den lyse fiolinen er mye mindre enn den mørke kontrabassen.

3. jo tyngre (i praksis: tykkere) strengen er, jo saktere vibrerer den. Kontrabassens tykke strenger krever sterke fingre. De tynne fiolinstrengene gir såre fingertupper.

Strengfinesser

En cello har fire strenger i forskjellig tykkelse. Jeg tror tykkelsene er beregnet slik at alle strengene må være omtrent like stramme for å få riktige toner. Om alle strengene hadde vært like tykke, så hadde den øverste blitt vanskelig for fingrene å klemme ned, mens den nederste hadde vært vanskelig å få i bevegelse.

For å få frem alle tonene i skalaen, bruker man fingrene på venstre hånd til å klemme strengen man spiller på ned mot gripebrettet på riktig sted. Det gjør strengen kortere og tonen lysere. Det som jeg egentlig synes er litt rart er at man setter fingrene på akkurat samme plass på de forskjellige strengene. Jeg kan for eksempel legge en finger på tvers over to strenger og spille to (riktige) toner på en gang. På en gitar går jo båndene tvers over halsen.

Dette fungerer fordi skalaen vi bruker (som er bare en av mange, men det lar jeg være akkurat nå) er konstruert slik at det er like langt mellom hver halvtone. For å gå fra en tone til den neste må du kutte vekk en viss andel av strengen. Siden det er andelen som er konstant, blir avstanden mellom fingrene mindre og mindre jo lengre opp på strengen man er. Dette er det også lett å se på en gitar.

Barnestrenger

Om du skulle ha blitt en verdensberømt fiolinist, måtte du ha startet øvingen før du begynte på skolen. Siden små barn har korte armer og fingre spiller de på små instrumenter. Strengene er kortere, men lager de samme tonene som de store vokseninstrumentene.

Er barnestrengene like tykke som voksenstrengene? lurte vi på en gang vi hadde pause. Tykkere strenger kunne ha kompensert for at strengene var kortere, og gitt samme tone. Men sånn er det visst ikke. Siden barnestrengene er kortere men like tykke som de voksne, må de være slakkere for at tonen skal bli riktig. Det gjør sikkert også at det er lettere å klemme strengene ned, og det passer fint for barnefingre.

Bratsj

Jeg skulle gjerne ha spilt bratsj. Den er enkel å ta med seg, som en fiolin, men dyp og kul litt på samme måte som en cello. Bratsjen er større en fiolinen, men har tonene på tre av strengene til felles med den. Den bruker litt tykkere strenger. Når strengene er både lengre og tyngre, betyr det at de må være veldig stramme for å få riktig tone? Eller hvordan fungerer egentlig dette? Er det noen bratsjister der ute som kan komme meg til unnsetning?


av Legg igjen en kommentar

Honningkrøller

En kollega har gitt meg en krukke med klar, gyllen honning, direkte fra bikubene til faren hennes i Romania. Den smaker nydelig på det meste, men jeg liker den spesielt godt på yoghurt. Honningen er så flytende at det bare er å hente opp en skjefull fra krukken og la en tynn stråle renne over yoghurten.

Jeg ender ofte opp med mer honning enn jeg hadde tenkt, fordi den lager så fine mønstre der den lander. Holder jeg skjeen i ro får jeg en fascinerende krusedull. Når jeg beveger skjeen rundt over skålen lager honningen pene, gjevne løkkeborder. Ved å variere høyden og vinkelen på skjeen, tykkelsen på honningstrømmen og vinkelen på underlaget, kan jeg få frem et uttall forskjellige mønstre.

Foto: Domiriel/Flickr/HoneyI. CC license.

Foto: Domiriel/Flickr/HoneyI. CC license.

For å komme til bunns i vakre mønstre som oppstår i naturen, må man dessverre ofte gjennom noen sider med komplisert matematikk. Men selv om det er vanskelig å forstå akkurat hvordan dette foregår, går det an å få en følelse for hvorfor.

Vann som treffer en overflate vil renne vekk i alle retninger. Derfor merker ikke vannet ovenfor noe særlig til overflaten før den plutselig har truffet den. Vann oppfører seg slik fordi vannmolekylene ikke holder seg så veldig godt fast i hverandre. Honningen, derimot, har ikke like lett for å forandre form. Den er mer viskøs. Molekylene klamrer seg fast i hverandre. Når den nederste delen av strålen treffer underlaget, dytter de nederste molekylene på naboene sine oppover i strålen. Dette blir som å klemme sammen en slank søyle, og det gjør at den bøyer seg. Når den nederste delen av honningstrålen bøyer seg, faller den mot siden, og dette får strålen til å rotere og tegne spiraler der den treffer underlaget.

Honningen klamrer seg ganske godt fast i skjeen, eller hva det nå er den renner fra. Tyngdekraften trekker honningen nedover, og det gjør at strålen er tynnere nederst enn øverst. Siden tykkelsen på strålen avgjør hvor store spiraler som tegnes, og hvor fort strålen roterer, kan du få mange forskjellige mønstre ved å flytte skjeen lengre opp eller ned.

Prøv selv! Om du ikke har honningen klar i skapet, og du ikke er redd for noen engelske fysikkuttrykk, kan du se en kul video om fenomenet under: