Fysikk og Fascinasjon

en blogg om ny og gammel forskning, og om den fantastiske naturen


Legg igjen en kommentar

«Hjemme hos»-reportasje om pastakoking

I dag hadde jeg besøk av AftenpostenTV som ville ha meg til å forklare hvorfor en tresleiv på tvers over pastakjelen får den til å la være å koke over.

Ikke tidenes beste triks, kanskje, men det er nå litt artig. Siden det var planleggingsdag i barnehagen var jentene hjemme og fikk spise så mye de ville av både kokt og ukokt pasta. Og så ble det spagettigrateng til middag. Det var ikke så populært.

Skulle kanskje ha prøvd å sminke bort de jetlag-ringene jeg har under øynene.

Screenshot 2014-09-01 19.16.03

Dette er bare et screenshot, du kan se videoen ved å klikke her.


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:


1 kommentar

Om egg og katedraler

20140422-225152.jpgI påsken skal egg males. Dette slo an blant barna mine, så jeg endte opp med å blåse ut innmaten i ganske mange egg. Når man skal blåse ut av eggene må man lage et lite hull i den ene enden og et litt større hull i den andre enden.

Jeg fant ut at trikset var å skrape med en spiss kniv til jeg fikk et lite hull. Så roterte jeg kniven sakte slik at kantene på hullet ble skrapt større og større. Men noen ganger ble jeg utålmodig og begynte å pirke i hullet. Med en gang jeg fikk knivspissen innenfor kanten av hullet slik at jeg dyttet skallet utover, sprakk det av store biter.

Egg er altså ganske genialt konstruert. De skal tåle å bli dyttet rundt og bli ligget på, men samtidig skal de være skjøre nok til at en svak liten kylling skal kunne krafse seg ut når tiden er inne.

Eggeskall er laget av byggeklosser av kalsiumkarbonat. Det er det samme som kritt består av. Byggeklossene er limt sammen av proteiner. Ingen av disse ingrediensene er spesielt sterke. Det er konstruksjonen som gjør egget sterkt.

Kuppelen i Peterskirken. Bilde: Attila Terbócs/Wikimedia Commons

Kuppelen i Peterskirken. Bilde: Attila Terbócs/Wikimedia Commons

Siden vi snakker om påsken, kan vi ta en tur til Roma. Peterskirken har en av verdens mest kjente kupler. Om du klatrer på en kuppel, eller går over en buet bro, får du elementene i utsiden av konstruksjonen til å bli klemt mot hverandre. Det får dem egentlig bare til å sitte enda bedre sammen. For å ødelegge egget, eller kuppelen, må man klemme så hardt at noen av byggeklossene på innsiden av skallet blir strukket fra hverandre. Da oppstår det en sprekk på innsiden som beveger seg ut gjennom skallet. Knus.

Men om du står på innsiden av en kuppel, og dytter, blir alle byggeklossene skjøvet fra hverandre. Det skal nesten ingen kraft til for å få det lette eggeskallet til å sprekke opp fra innsiden.

Hakk hakke hakk, egget det sprakk, og en liten kylling ut av det spratt.


Legg igjen en kommentar

Glass som knuser og eksploderer

Det har vært stille på bloggen i det siste, fordi kveldene har gått med på å forberede foredraget mitt til Pecha Kucha på torsdag. Men nå som det er overstått, og påskefreden har senket seg, er det på tide å komme tilbake til et spørsmål jeg har fått på Facebook-siden til bloggen:

Hei! 
Jeg har et spørsmål om hvorfor vannglasset mitt knuste i går. 
Jeg vasket komfyren og oppå en av platene stod en tomt glass, og uheldig som jeg var så hadde jeg klart å skru på platen som dette glasset stod på. La merke til at platen ble rød(keramikktopp) og tok glasset av platen med microfiber-klut(tørr)… så gikk det knapt 1min før glasset lå i tusen biter. Hva skjedde når jeg tok glasset fra den varme flaten til en kald?

Hilsen Kjetil

Ja, hvorfor har glass det med å knuse når det forandrer temperatur?

De fleste stoffer har det med å utvide seg når de blir varmere. Når glasset er kaldt, står molekylene ganske rolig inntil hverandre mens de holder hverandre i hendene. (De har vel litt flere hender enn oss. For de lager ikke bare lange rekker, men et stort nettverk). Når glasset varmes opp, får molekylene mer og mer fart på seg. De holder seg fortsatt fast i hverandre, men fordi de lager så mye baluba så blir det mer plass mellom dem. Derfor tar hele glasset mer plass.

Om man varmer opp eller kjøler ned glasset sakte og forsiktig, går det stort sett greit. Men om du setter et varmt glass på en kald overflate, vil molekylene nederst i glasset trekke seg veldig fort mot hverandre. Glasset nederst krymper, mens det øverste ikke har rukket å gjøre det ennå. Det blir som om du skulle klemme veldig, veldig hardt rundt den nederste delen av glasset. Om det finnes en ørende liten defekt et sted, det kan være nok med en nærmest usynlig liten ripe, så kan molekylene akkurat her bli trukket så mye i hver sin retning at de ikke klarer å stå imot. Om de slipper taket, blir det vanskeligere for naboene å holde seg fast i hverandre. Så slipper de taket, og de ved siden av, og de ved siden av, og vips er glasset sprukket.

Men glasset til Kjetil nøyde seg ikke bare med å sprekke. Det gikk i tusen biter. Hvorfor det?

Mye av det glasset vi bruker på kjøkkenet er herdet for å gjøre det mindre enkelt å knuse det. For å herde glass varmer man det opp etter at det er ferdig formet, før det kjøles ned ganske raskt, slik at det ytterste laget av glasset blir kaldt mens innsiden fortsatt er nesten flytende. De kalde atomene i det ytterste laget holder seg godt fast i hverandre. Når innsiden til slutt kjølner, vil de innerste atomene også prøve å komme nærmere hverandre, men de ytterste har allerede stivnet og har ikke så lyst til å flytte på seg. Resultatet blir at atomene inni glasset haler og drar i de ytterste atomene, slik at de blir klemt mot hverandre. Om du gir det herdede glasset et slag, blir de ytterste atomene bare klemt enda mer inntil hverandre. Sånt blir det ikke så lett sprekker av. Men om glasset blir slått hardt nok, eller det får en ripe, får plutselig de innerste atomene en mulighet til å dra naboene sine i den retningen de vil. Alle spenningene i glasset får plutselig en mulighet til å bli frigjort, og vips så ligger glasset der, i tusen knas.

Ekstremversjonen av herdet glass får du om du drypper flytende glass ned i vannet. Det størknede glasset kalles Prins Ruperts dråpe. Fordi glasset var varmt og flytende i midten da utsiden størknet, er det bygget opp ekstremt store spenninger i glasset. Det gjør det nærmest umulig å knuse dråpen ved å slå på den, men du kan få det hele til å eksplodere på en spektakulær måte ved å vrikke litt på «halen» til dråpen. Som et alternativ til påskekrimmen vil jeg anbefale denne videoen, der du kan se det hele i sakte film:


2 kommentarer

Frossenfiskfysikk

Jeg ville egentlig skrive om våren, men jeg får det ikke til. Våren er biologiens tid. Hva kan jeg si om knopper, trekkfugler eller følelsen av å løpe på tørre stier uten lue og ullsokker?

Jeg nøyer meg for øyeblikket med å nyte våren, og flytter fokus til dagens middag.

Som mange andre har vi et lager av frosne fiskefilleter i fryseren, som vi bruker til å tilberede den sedvanlige småbarnsfamiliematen. Supertrikset er å ta fisken ut av fryseren og legge den i kjøleskapet om morgenen. Da er den tint og klar til middag, samtidig som man sparer strøm fordi frossenfisken hjelper til med å kjøle ned kjøleskapet. Men, sløve som vi er, hender det ofte at vi må starte middagslagingen med helt frossen fisk.

Triks B er da å legge fisken i kaldt vann, og gjerne la vannet renne for å få det til å gå enda fortere. Varmt vann er fristende men dumt, for da kan man ende opp med fisk som er ferdig tilberedt utenpå og fortsatt frossen inni (jeg har prøvd). Men nok om det. Når jeg tiner fisken i kaldt vann skjer det alltid noe rart.

Først er fisken kald og helt hard.

20140330-210012.jpgEtter å ha ligget en stund i vann er den blitt litt mykere, men den er dekket med et ganske tykt lag med is.

20140330-210030.jpgJeg har altså tint fisken, men laget ny is? Hvorfor i all verden? Vannet som er brukt er jo langt over frysepunktet. Jeg synes dette er like rart hver gang.

Det skyldes selvfølgelig ikke magi, og her er min hypotese for hva som skjer:

1. Fisken kommer fra fryseren, der temperaturen holder ned mot -20 grader. Der er alt vannet inne i fisken frossent.

2. Vannet inne i fisken inneholder mye salt og andre stoffer. Derfor er frysepunktet et godt stykke under null grader, akkurat som isen på veien smelter i kuldegrader når man strør på salt.

3. Når den kalde fisken kommer ned i det forholdsvis varme vannet, kjøler den ned vannet som ligger inntil overflaten. Siden fisken er langt under null grader kan det nærmeste vannet fryse til is.

4. Etterhvert blir fisken varmet opp så mye at den når smeltetemperaturen for vannet inne i fisken. Jeg vet ikke hva det er. La oss si det er minus fem grader. Nå vil temperaturen holde seg på minus fem inne i fisken helt til den er helt tint. Varmen som strømmer til fisken fra vannet omkring blir ikke brukt til å heve temperaturen, men til å smelte saltvann.

5. Rett utenfor fisken strømmer varmen fra det rene vannet of inn til fisken. Temperaturen kryper under null. Vannet på utsiden fryser til is, mens isen på innsiden smelter. Først når fisken er helt tint vil temperaturen inne i fisken komme over null grader, fisken vil slutte å stjele varme fra vannet på utsiden, og isen rundt fisken kan smelte.

Laget med is vil gjøre det vanskelig for varmen å komme seg inn i fisken. Derfor er det et godt triks å la vannet renne. Da vil man hele tiden tilføre nytt varmt vann, og islaget rundt fisken blir ikke så tykt.

Nå fikk jeg litt lyst til å stikke et termometer inn i fisken neste gang jeg skal tine fisk. Eller kanskje noen andre vil prøve? Hva er egentlig frysetemperaturen for laksefilleter?

 

 


4 kommentarer

Kveldsmatfysikk og hva det har med snøskred å gjøre

20140319-210454.jpgI familien vår har vi en stor, gjennomsiktig plastboks der vi blander Masse Rosiner Og Annet Snask Müsli med havregryn og andre sunneogkjedelige ingredienser. Når boksen er full spiser storebror gjerne fem porsjoner til kveldsmat, men han velger ofte brødskive med gulost når müsliboksen begynner å tømmes.

Er dette fysikk?

Selvfølgelig.

Om du rister på en boks med partikler (korn, nøtter, legoklosser, steiner eller hva som helst av andre harde ting som ikke klistrer seg fast i hverandre), vil etterhvert de største partiklene havne øverst. I fysikkverdenen kalles dette «The Brazil Nut Effect», fordi paranøttene (Brazil nuts), store som de er, alltid havner øverst i nøtteblandingen. Denne effekten gjør det kjedelig å spise den siste porsjonen i müslipakken, men den har nok større økonomisk betydning i fabrikken der müslien lages, der innholdet i hver pakke helst skal være det samme, og i en del andre industrisammenhenger.

Et fysikkproblem som både er matnyttig og industrirelevant får naturligvis stor oppmerksomhet, og etter kjapt søk i den største artikkeldatabasen i dag fant jeg 69 artikler om «Brazil nut effect» publisert siden 2001. Den siste i januar i år.

Så hva er det som skjer?

Jeg skal gi deg den enkle forklaringen: Når du rister på boksen, hopper først alle kornene litt opp, og så faller alle ned igjen. Når kornene faller ned, har de muligheten til å krype litt lengre ned enn der de startet fra, om det har åpnet seg opp et tomrom med riktig størrelse. Det skal ikke så mye til å få plass til et havregryn, men det er ganske usannsynlig at det åpner seg opp et hull på størrelse med en paranøtt. Derfor kan de små kornene snike seg under de store kornene for hvert rist, og de store kornene blir presset lengre og lengre opp, uten mulighet til å komme seg ned.

Hadde dette vært den fulle og hele forklaringen, så hadde det ikke vært publisert 69 fysikkartikler om dette siden 2001. Om du ønsker å vite mer om saken, kan jeg anbefale deg å lese Jostein Riiser Kristiansens sak om müslifysikk til frokost på kollokvium.no (jeg er altså ikke helt original når jeg skriver dette innlegget), der han går litt dypere inn i forklaringene. Du kan også trykke her for å se at noen har studert dette i «a simulated reduced gravity environment aboard an airplane».

Men hva med snøskredet? Masse partikler som fyker av gårde. Du er i trøbbel om du er en av dem. Hvis du har en stor ballong i sekken din som kan løses ut med en gasspatron, kan du bli så stor at du flyter opp som en paranøtt. Matnyttig og livsnyttig fysikk, intet mindre.


6 kommentarer

Knus, knas, knekk

«Ingen mat kan knuse», sa fireåringen i baksetet.

Det virket overbevisende, men jeg syntes ikke hun kunne ha rett sånn helt uten videre.

«Egg kan knuse», sa jeg.

Om man slipper et egg i gulvet, så mener jeg at det vil knuse. Men vanligvis knuser vi vel egentlig ikke egg. Jeg knekker egg når jeg vil ha ut det som er inni.

Vi kom ikke på så mange flere eksempler. «Knekkebrød», foreslo jeg. Men igjen så er det jo knekkebrød, ikke knusebrød. Jeg tror ikke knekkebrødet ville knuse om jeg mistet det i gulvet, men kanskje om jeg kjørte over det med en kontorstol.

Det er tydeligvis en forskjell på det å knuse og det å knekke.

Man kan for eksempel knekke en pinne i to. Det må bety at når noe knekker lages det bare en sprekk. Når noe knuser så går det i tusen knas. Det er ukontrollert og upraktisk i matlagingen.

Noen ting hverken knuser eller knekker, de bare bøyer seg.

Ting reagerer altså ganske så forskjellig på det å bli bøyd eller most eller dratt hardt i. Noen føyer seg og skifter form gradvis. Andre stritter i mot, helt til de plutselig brister med katastrofale følger. Jo mer kraft man må bruke for å få tingen til å endre form, jo mer voldsom blir gjerne reaksjonen. Ting som knuser, som glass, kan stå imot mye.

Kanskje knusetingene bare er for harde til å spises, sånn vanligvis?

«Vann kan knuse», sa passasjeren. «Jasså», sa jeg. «Hvordan da.»

«Hvis man heller det i et glass, og det blir skikkelig kaldt».

Poeng til baksetet. Is knuser omtrent like bra som glass, men er fortsatt greit å spise, siden det smelter i munnen.

Senere kom jeg på at jeg har knust både krumkaker og pepperkakehus, så jeg tror vi må ta opp temaet igjen nærmere jul.

20140312-211731.jpg