In deze rubriek kijken we naar de vaak zeer interessante fysica die schuilgaat achter dagdagelijkse voorwerpen en fenomenen. Ditmaal richten we ons op een curieus fenomeen met een staafmixer, een glas en wat water.
Staafmixers zijn cruciaal in ons leven. Niet voor de pompoen of tomatensoep natuurlijk, maar wel voor het maken van overheerlijke chocomousse! Want wie kan er nu leven zonder chocomousse?! Vandaag kijken we naar een gek fenomeen dat je misschien al eens ooit opgevallen is. Probeer eens het volgende:
Neem een staafmixer en een maatbeker of een glas met een platte bodem waar de mixer volledig inpast (maar ook niet veel breder). Steek de mixer in de beker en vul het met water totdat de kop van de mixer een paar cm met water bedekt is. Zet je mixer nu in de laagste stand en voer de snelheid geleidelijk op zodat het water niet over de rand vliegt. Hef nu de mixer op van de tafel en kijk wat er gebeurt: het glas blijft plakken aan de staafmixer! Eventueel kun je experimenteren met hoeveel gewicht je mixer kan dragen maar pas op want als het glas valt, dan valt het glas…
Een simpel ordinair experiment… maar hoe komt dat nu eigenlijk? Het zou je misschien verbazen maar zo overduidelijk is dat niet. Nog steeds circuleren er veel (verkeerde) geruchten over hoe dit effect nu juist ontstaat. De meest gangbare uitleg is dat het water onderaan heel snel wordt rondgedraaid waardoor dat de snelheid van het water aan de bodem zo hoog is, dat er lage druk ontstaat en er dus zuiging optreedt tussen de blender en de bodem. Het algemene achterliggende idee is hierbij wat men noemt “de wet van Bernoulli”. Hoe sneller een stroming in een vloeistof of gas, hoe lager dat de druk is in dat punt. Dat is exact hoe een vliegtuig voor liftkracht zorgt en in de lucht kan blijven hangen!
Er is echter een probleem met deze uitleg. Als je exact hetzelfde experiment probeert met een boor en met een staaf aan het uiteinde (zoals bijvoorbeeld wat je gebruikt om verf te mengen) werkt dit niet! Het feit dat de vloeistof draait alleen lijkt geen opwaartse kracht te veroorzaken. Dit is moeilijker thuis uit te voeren, maar extra punten voor wie dat wel doet!
Een andere hypothese is dat de opwaartse kracht veroorzaakt wordt door water dat door de staafmixer langs de wanden van de container omhoog wordt gestuurd. Wrijving tussen het water en de wand zou er dan voor kunnen zorgen dat de beker omhoog wordt getrokken. Er is een zeer makkelijke methode om dit uit te testen: Door een container zonder wanden te gebruiken! Probeer het volgende:
Stop een voorwerp in de container of in de gootsteen, zorg dat het zinkt en meerdere centimeters bedekt is met water. Let op dat het object plat is langs de bovenkant en groter is dan de staafmixer! Als je nu de staafmixer aanzet boven het object en omhoog trekt, kun je het object mee opzuigen. Tegelijkertijd blijft de beker (als je die opnieuw gebruikt hebt) mooi op de tafel staan, zie de tweede figuur. Dit bewijst dat er geen wanden nodig zijn om het zuigend effect te veroorzaken, enkel de bodem zou theoretisch volstaan.
Maar wat is dan de echte verklaring? We weten dat het effect plaatsvindt tussen de bodem van de beker en de staafmixer en dat enkel het ronddraaien (zoals bij een staaf aan het uiteinde van een boor) niet werkt. De oplossing wordt duidelijk als we kijken naar het verschil tussen een boor met een staaf en de mixer. De laatste heeft aan de bovenkant van de kop een afsluiting die dicht is waardoor alleen water langs de onderkant de bladen kan bereiken. Als de mixer ronddraait, zwiert het het water dat in de kop zit weg, waardoor er een lage druk ontstaat in de kop en er nieuw water aangezogen langs de onderkant. Daardoor ontstaat er een lage druk tussen de mixer en de bodem en hebben we het mysterie van ons exceptioneel ordinair fenomeen ontrafeld!
Bron: Ivanov, D. T., & Nikolov, S. N. (2020). Is It Simple to Explain Simple Experiments?: An Unusual Version of the Magdeburg Experiment with a Kitchen Blender. The Physics Teacher, 58(5), 308–311. https://doi.org/10.1119/1.5145522
0 reacties