Gå til hovedindhold

Et levende monster af kartoffelmel

Hvorfor mon?

  • Hvilke forskellige former kan væske have? Kan du nævne nogle?
  • Nogle væsker er meget drøje og tykke, imens andre er tynde og letflydende - kan du nævne nogle tykke og tynde væsker?

Inden du starter

Det kan du bruge:

  • En funktionsgenerator. Vi har brugt en IMPO, type: fd 4, nr. 13.07, da den har indbygget forstærker
  • En subwoofer eller stor højttalerenhed. Vi har brugt en X zound, 10” subwoofer ZXR10
  • Ledninger
  • Plasticpose og eventuelt en paptallerken
  • Et kamera, fx det i din mobiltelefon
  • Kartoffelmel
  • Vand
  • Evt. frugtfarve

Pris pr. forsøg:
De fleste fysik/kemi-lokaler har en funktionsgenerator. Herudover skal der bruges en udtjent stor bashøjttaler. Hvis disse ting haves er prisen ca. 20 kr. Ellers er det en investering på ca. 1000 kr. for en stor bas-højttaler/subwoofer samt prisen på en funktionsgenerator.

Tip til indkøb: 
T. Hansen

Sikkerhed:
Der er INGEN garanti for, at højttaleren overlever forsøget. Forsøget bør udføres udendørs. 

Sådan gør du

  1. Tilslut højttaleren til funktionsgeneratoren
  2. Indstil frekvensen på funktionsgeneratoren, så den passer med kameraets optagefrekvens. De fleste kameraer filmer med en optagefrekvens på 24 eller 25 billeder i sekundet. Dog kan der være mange forskellige optagefrekvenser, så prøv følgende: Tænd kameraet og film på højttaleren. Start ved 20 Hz og sæt langsomt frekvensen op til 30 Hz. Du vil kunne se på billedet, hvornår det er mest roligt. Det vil være din optagefrekvens. Hvis højttaleren ikke vibrerer, prøv da at hæve amplituden (lydstyrken) på funktionsgeneratoren.
  3. Lav kartoffelmelblandingen, som du også finder i forsøget "Slim" her på Test-o-teket: Ca. 2 dele kartoffelmel til 1 del vand fungerer fint, men i praksis skal man prøve sig frem. Din blanding er perfekt, hvis den føles hård, når du bevæger fingeren hurtigt i den, men føles flydende som en væske, når du bevæger fingeren langsomt. Du kan eventuelt tilsætte frugtfarve, hvis "monsteret" skal have en flot farve. Det sviner blot mere.
  4. Lad højttaleren stå med membranen vendt opad. Dæk højttaleren til med plastik og hæld kartoffelmelblandingen ud over. Der skal ca. være ½-1 cm blanding.
  5. Tænd højttaleren. Ser du ingenting, så juster på amplituden (lydstyrken), indtil du får en effekt frem. Pas dog på, at du ikke belaster højttaleren for meget.
  6. Når det virker, skulle du meget gerne se noget, der nærmest ligner et "monster" som på videoen

  1. Prøv med din finger at lave et hul i overfladen, eller tag noget af kartoffelmelblandingen op og lad den falde ned på højttaleren igen

Hvad tror du?

  • Hvorfor tror du, at kartoffelmelblandingen bliver levende?
  • På filmen ser blandingen ikke ud til at svinge så meget op og ned, som den gør i virkeligheden. Hvordan kan det være?

Forklaring

Kartoffelmelblandingen opfører sig som en væske, når den ligger stille eller påvirkes med lave tryk (der ligger vand mellem stivelsesmolekylerne, som kartoffelmelet består af og gør den væskeagtig) og som et fast stof, når man rører rundt i den med kraftige bevægelser (her kommer stivelsesmolekylerne til at røre ved hinanden).

Når vi tænder for højttaleren, bevæges hele kartoffelmelblandingen samtidig op og ned i voldsomme bevægelser (ca. 25 gange op og ned i sekundet!). Derfor stivner kartoffelmelblandingen og føles som et fast stof. Når man slukker højttaleren eller skruer meget ned for amplituden, opfører blandingen sig som en væske igen. Oplever du, at den er et fast stof, efter du har slukket for højttaleren, kan det skyldes, at der er fordampet vand fra overfladen af blandingen.

Når man skubber kraftigt til kartoffelmelblandingen, kan stivelsespartiklerne ikke nå at orientere sig i forhold til hinanden, og de samles derfor i en gitterstruktur, så massen bliver fast.

Væsken er et eksempel på en ikke-newtonsk væske, hvor viskositeten (udtryk for hvor tyktflydende væsken er og hvor meget modstand, der er i den) afhænger af flydehastigheden. Her stiger viskositeten med flydehastigheden, og massen bliver tykkere, når man øger forskydningskraften på væsken.

Der kan gøres meget for at forbedre dette forsøg. Hvis du har adgang til en højttaler, der normalt benyttes til bølgeforsøg, kan du forsøge at fastmontere en plade, der er mere stiv i det. Herefter kan du forsøge at udføre forsøget ved 120 Hz. Afhængigt af frekvensen og amplituden kan du nemlig danne fuldstændigt stabile huller i kartoffelmelblandingen. I den nedenstående artikel har de udført et forsøg, hvor huller, der blev pustet i overfladen med et sugerør, var stabile næsten tre timer. Det på trods af, at trykket fra væggene i hullet (også kaldet det hydrostatiske tryk) burde få hullerne til at kollapse. Fænomenet er muligt i såkaldte dilatante materialer. Det er materialer, hvor viskositeten stiger, når de deformeres.

Skudsikker væske?
Materialer, der opfører sig som kartoffelmel, forsøger man også at bruge i nye typer af skudsikre veste. Her vil man gerne udnytte, at de er meget bøjelige, når de ikke udsættes for høje stresspåvirkninger, men stivner når de rammes af fx en kugle fra en pistol. Med de dilatante væsker bevæger vi os i forskningsområder, som vi ikke forstår fuldstændigt.

Interessante links

Du kan læse mere i artiklen her