Heureka Classics Catalogue

Genom att variera rotationshastigheten, kan du förutsäga var föremålen som placeras på snurrbordet lossnar?

Skjut föremål över det snurrande bordet och undersök vad som händer när du ändrar rotationshastigheten. Var lossnar föremålen? Vilken riktning rör de sig åt?

När bordet snurrar påverkar friktionen ett föremåls rörelseriktning — beroende på bordets rotationshastighet, såväl som på föremålets initiala hastighet och tröghetsmoment. Ju tyngre föremålet är, desto större är dess tröghetsmoment, och desto mindre blir effekten av friktion. Dessutom, om föremålet har en hög initial hastighet, har friktionskraften liten tid att påverka dess rörelse.

Kan du få tennisbollen att nå taket?

Dra i snöret för att tappa bowlingbollen och se vad som händer med tennisbollen i det andra röret.

Bowlingklotet i det stora röret fungerar som ett stick. Samma mängd gas måste samtidigt röra sig genom det smala röret. Så luften blir snabbare och producerar ett jetstrålar som skickar tennisbollen raketande mot taket.

Kan du prata med en vän som är utom hörhåll?

Viska in i mitten av den konkava reflektorn och lyssna på din väns svar från den andra reflektorn. Otroligt nog kan ni höra varandra tydligt i ett fullsatt bullrigt rum.

Hemligheten ligger i formen av reflektorn: det är en parabel. Den paraboliska reflektorn projicerar ljud från sin brännpunkt utåt, i ett knippe av parallella vågor. Och dessa tas emot av den andra maträtten och reflekteras tillbaka till dess brännpunkt - där din vän står.

Vilken boll studsar högst?

Lyft de två buntarna med bollar längs kablarna och låt dem falla från samma höjd.

Enligt lagen om bevarande av rörelsemängd är den totala rörelsemängden för objekt före och efter att de kolliderar densamma. När den minsta bollen är på toppen studsar den mycket högre än sin ursprungliga höjd: den projiceras av den större bollens rörelsemängd. Men när den minsta bollen är längst ner är dess momentum inte tillräckligt högt för att lyfta den större bollen från toppen av Super Ball-stacken.

Försvinner ljuset in i ett svart hål som en boll i en tratt?

När du sätter kulan att snurra, kretsar den mot mitten av tratten. Ju närmare den kommer, desto högre hastighet. Denna tratt är som ett svart hål i yttre rymden. Tratten representerar rymdens krökning, och bollen är ett föremål som sugs in i hålets tyngdpunkt.

När en foton av ljus kommer inom ett svart håls "händelsehorisont" kan den inte undgå hålets dragkraft, vilket är anledningen till att svarta hål inte kan observeras direkt.

Trotsar skulpturen lagen om bevarande av momentum?

När du snurrar rattlebacken åt ett håll, går det länge tills friktionen stoppar den. Men när du snurrar den åt andra hållet börjar den gunga och börjar sedan – utan att du rör den – att vända sig.

Rattleback har en speciell form. Den är platt på toppen, med en asymmetrisk ellipsoid botten. De övre och nedre axlarna är inte parallella så rattlebacken är predisponerad att snurra i en riktning. När du snurrar den medurs saktar den ner och börjar gunga. Sedan överförs gungrörelsen till spinn i den föredragna (moturs) riktningen.

Trotsar dubbelkonen gravitationen?

Dubbelkonen verkar trotsa gravitationen genom att rulla uppför. Faktum är att dess tyngdpunkt på grund av sin geometri sjunker, så när spåret vidgas rör det sig faktiskt nedåt.

Denna upplevelse är en dynamisk paradox - ett uppenbart brott mot lagen om universell gravitation. Men en mer detaljerad granskning rättar snabbt till detta intryck.

Kan du se båda sidorna av skivan samtidigt?

När skivan snurrar tillräckligt snabbt ser du bilderna på båda sidor av skivan i så snabb följd att hjärnan kombinerar dem till en enda bild. Detta fenomen är känt som en "efterbild".

Du kan uppleva en stark efterbild genom att stirra på ett starkt ljus och sedan vända dig för att titta på en blekfärgad yta. Efter ungefär en sekund förvandlas efterbilden till en "negativ" i sin komplementfärg.

Varför verkar bildserien röra sig?

Snurra på zoetropen och titta genom springorna: bilderna börjar få liv och ser ut som en kortfilm. Du kommer också att märka att berättelsen är loopad — den börjar och slutar alltid med samma bild.

När bilderna i en serie följer varandra tätt uppfattar din hjärna kontinuerlig rörelse, även om varje bild egentligen är en individuell stillbild.

"Zoetrope" betyder "livets hjul" och är namnet det gavs av fransmannen Pierre Desvignes som först marknadsförde det 1867.

Kan du få en bild att dyka upp från ingenstans?

Vifta snabbt med trollstaven: en bild visas.

Faktum är att trollstaven bara reflekterar - en remsa i taget - delar av bilden. Men din hjärna lagrar sin uppfattning om varje remsa precis tillräckligt länge för att enkelt förena dem och så att du ser en komplett bild.

Kan du stoppa klockan att ringa utan att röra den?

När kupolen är fylld med luft kan du höra klockan tydligt. Men när det är mindre luft i kupolen blir ljudet dämpat.

Ljud färdas som en våg av vibrerande luftmolekyler: när vågen rör sig når vibrationerna dina öron. I ett vakuum finns det knappt några molekyler att vibrera, så ljud kan inte resa.

Vad avslöjar skuggan?

Titta på skulpturen och dess skugga. När skulpturen snurrar ser du ansiktena på en man och ett barn och två fåglar.

När ett tredimensionellt föremål blockerar ljusets passage skapar det en tvådimensionell skugga.

När vi tittar på en skugga försöker vi hitta något meningsfullt. Vi söker efter identifierbara, välbekanta element. Sedan fyller vår hjärna i de saknade bitarna. Eftersom mänskliga ansikten är så välbekanta och viktiga är vi särskilt bra på att känna igen dem.

Vilka är i samma färg? Vilken skillnad?

Jämför de intilliggande figurerna och skjut sedan skärmen för att kontrollera deras sanna färg.

Detta är "färgkontrastfenomenet", där färgen vi observerar ändras beroende på färgen runt omkring. När den omges av en mörkare färg blir den grå ljusare. När den omges av en ljusare färg mörknar den. En röd bakgrund ger figuren en grönaktig nyans, grön ger en rödaktig nyans och en blå bakgrund ger en gulaktig nyans.

Men färg är också en fråga om ögonens fotoreceptorer. Så färguppfattning är resultatet av både våra hjärnor och våra ögon.

Hur kan en bar kännas varm för ena handen och kall för den andra samtidigt?

Din hud är känslig för värme vid temperaturer runt 35–45°C: jämfört med detta känns mittstången sval. Och den är känslig för kyla vid temperaturer på 15–35°C: jämfört med detta känns mittstången varm. Kylreceptorer aktiveras också om temperaturen stiger över 45°C. Så en extremt varm stimulans kan ge en paradoxal kall känsla.

Kan du korrekt bedöma viktskillnaden mellan föremål av olika storlekar?

A ha! Kulorna har exakt samma vikt, men den mindre känns tyngre. Varför är detta?

Vardagserfarenheter säger oss att större föremål är tyngre och att vi behöver mer muskelstyrka för att lyfta dem. Detta är känt som en kognitiv illusion.

Föreställ dig att arbeta på en flygplats och lyfta resväskor på ett löpande band. Hur skulle det kännas om den största resväskan var tom? Tänk om den minsta var full av tegelstenar?

Vilka typer av partiklar passerar hela tiden genom oss?

Undersök molnkammaren och spåren som visas inuti kammaren. Vad är det som gör att linjerna visas? Vad kan raderna berätta om vår omgivning?

Stränderna som uppträder i kammaren orsakas främst av kosmisk strålning som kommer från yttre rymden. De kosmiska strålarna skapar ett spår av joner i molnkammaren och alkoholångan kondenserar runt jonerna som ett synligt spår av små droppar som vi kan se. Det är möjligt att observera olika typer av partiklar som myoner, elektroner och alfapartiklar.

Stiger de stora eller mindre bubblorna snabbare?

Bubblorna stiger för att de är lättare än silikonoljan runt dem. De lyfts av flytkraften och bromsas av viskositeten. Flytkraften beror på bubblans volym. Viskositeten beror på dess yta. När en bubblas diameter ökar, ökar dess volym relativt mer än dess yta, så flytkraften ökar snabbare än viskositeten mot lyft. Således stiger stora bubblor snabbare än små.

Hur går en rak pinne genom en krökt slits?

Den plana ytan är vertikal. Den raka staven är fäst vid en vertikal axel, men är inställd i en vinkel mot den: ändarna på staven är längst bort från axeln. För att pinnen ska kunna passera måste slitsen i planet vara krökt.

Formen på slitsen är en hyperbel. Ytan som den raka stickan beskriver när den roterar runt sin axel är en hyperboloid.

Roterar två hjul med samma form med samma hastighet?

Båda hjulen har samma storlek och samma vikt. Men den ena vänder alltid snabbare och slår den andra. Vad är skillnaden mellan dem?

Ett av dessa hjul har ett tungt centrum och det andra har en tung fälg. Ju närmare massan är rotationscentrum, desto lägre är föremålets tröghetsmoment och desto snabbare snurrar det. Det är därför hjulet med den tyngre mitten alltid vinner loppet.

Vilken biljardboll når botten först?

Ju brantare banan är, desto snabbare accelererar bollen. Den krökta banan är mycket brantare upptill än den raka banan. Detta ger snabb acceleration och säkerställer bollens seger, även om den tillryggalagda sträckan är längre än på det raka spåret.

Denna speciella kurva är en cykloid - den väg längs vilken ett föremål rullar snabbast från topp till botten under inverkan av gravitationen.

Sjunker fartyg i Bermudatriangeln?

Tryck på knappen för att producera luftbubblor. När bubblorna når vattenytan börjar skeppet sjunka. Detta beror på att det stora antalet bubblor minskar vattnets medeldensitet - fartyget tappar sedan flytkraft och sjunker.

Denna effekt kan vara orsaken till att skepp och flygplan på mystiskt sätt försvann i Bermudatriangeln. Det verkar dock inte finnas någon anledning till att metangas släpps ut oftare här än i någon annan region med vulkaniskt aktiv havsbotten. Mystiskt verkligen!

Kan en hel bild ses, ett litet hål i taget?

Snurra snabbt på skivan och titta. När varje hål passerar över bilden matas det till dina ögon punkt för punkt och linje för linje. På grund av efterbildsfenomenet ser du en komplett bild. Nipkows uppfinning låter dig se med din hjärna.

Har figurerna exakt samma färg?

Jämför de grå figurerna. Dra sedan på skärmen och se vad som händer. Figurerna har faktiskt samma färg - de verkar bara förändras.

Det som händer här är motsatsen till fenomenet färgkontrast. Svart verkar ge en mörkare effekt, vit ljusare. Detta förklaras av gestaltteorin, genom vilken vi ser de grå ränderna som en del av den vertikala ränderna - vi uppfattar inte separata komponenter, utan gör en perceptuell konstruktion av en enda helhet.

Vilket håll snurrar huvudet?

Huvudet snurrar alltid åt samma håll. Men när den konvexa sidan ändras till den konkava sidan, verkar spinnsriktningen ändras.

Vi observerar inte världen passivt, utan snarare tolkar vår hjärna informationen som skickas av våra sinnen och bygger på tidigare erfarenheter. Verkliga mänskliga ansikten är konvexa. Så när vi tittar på det snurrande huvudet ignorerar vi signalerna som säger att ena sidan är konkav. Istället "ser" vi en förändring i snurrriktningen. Illusionen förstärks av ljus- och djupuppfattning.

Vad får bollen att sväva i luften?

Försök att ta bollen från luftströmmen och lägg tillbaka den. Försök att störa strömmen från olika håll och observera hur den påverkar bollen.

Bollen hittar jämviktspunkten för tre krafter som påverkar den. Luftrusningen trycker bort bollen från röret; Tyngdkraften drar bollen nedåt samtidigt som gör att flödet blir snabbare över strömriktningen än under den. Enligt Bernoullis princip är den snabbare rörliga luften vid lägre tryck än på den motsatta sidan. Ju högre tryck tvingar bollen tillbaka in. Stabiliteten är så stark att bollen kan knuffas lätt, och den kommer fortfarande att återgå till sitt jämviktsläge.

Vågar du ligga på en säng med vassa naglar?

Dra i utjämnaren för att få ut spikarna. Prova med fingret hur vassa naglarna är. Gå och lägg dig på sängen och lyft på naglarna igen. Hur känns det?

Hela kroppens vikt fördelas jämnt på så många naglar att trycket på en enda nagel är mycket lågt. Till slut fördelas din vikt till ungefär samma område som fotsulorna när du står upp.

Hur gör man en fysisk 3D-animation?

Genom zoetropens slitsar kan du se en 3D-animation av en flygande mås. Från ovan kommer du att märka att illusionen skapas av tio separata skulpturer som skildrar de olika faserna av vingslagen. Den franske forskaren Étienne-Jules Marey (1830-1904) uppfann en kamera med tidskriftsskyltar som spelade in en serie fotografier för att studera fåglar. Detta är en av de första filmkamerorna. Med hjälp av bilderna studerade han rörelsen och illustrerade den genom att placera skulpturer han gjort inuti en zoetrop. Skulpturerna är kopior av de som hittades i Mareys zoetrope (1887), som ingår i samlingen på National Technical Museum i Prag.

Varför fluktuerar ljudfrekvensen med rörelse? Lyssna på vad som händer med ljudet före och efter att du snurrar på skivan. Kan du höra hur frekvensen börjar fluktuera runt den ursprungliga tonhöjden på ljudet utan rörelse? Detta fenomen kallas dopplereffekten och det gäller alla vågrörelser. Våglängden blir kortare när källan till vågen närmar sig och längre när källan rör sig bort från observatören.

Vad gör en virvel?

Justera rotationshastigheten på propellern i tanken och undersök hur virveln bildas. Trycket på ytan är lika med atmosfärstrycket. När vattnets hastighet ökar bildas en tryckskillnad mellan atmosfärstrycket och vattenytan. Ju djupare virvelhålet blir, desto större är det hydrostatiska trycket, och desto högre måste vattnets hastighet vara för att hålla balansen. Vattennivån sjunker på den nivå där atmosfärstrycket, påverkan av vattenhastigheten och det hydrostatiska trycket är i balans.

Är det möjligt att se ljud? Ändra vibrationsfrekvensen genom att trycka på knappen. Lyssna och titta på sandmönstren på tallriken.

När plattan vibrerar samlas sanden till de områden där den stående vågen har minsta amplitud. Dessa områden kallas noder. När noggrant kalibrerade resonansfrekvenser spelas för att vibrera plattan, bildar sand olika symmetriska mönster beroende på vibrationen. De lägsta frekvenserna har färre noder som håller mönstren enkla, medan högre frekvenser producerar mer komplexa mönster.

Hur förblir Bubble-ringen i sin form och går inte sönder?

Blås luft genom röret genom att trycka på knappen. Observera hur den frigjorda luften beter sig i cylindern.

En flytande munk kan skapas genom att blåsa vätska genom ett runt hål av lämplig storlek. Vatten rinner uppåt inuti en stigande ring och nedåt utanför ringen. Tryckskillnaderna håller ringen intakt och ringarna rör sig utan störningar i stilla vatten. När den kolliderar med vattenströmmar eller ytan kommer ringens form att förändras och slutligen bryta upp i mindre bubblor. Samma fenomen kan observeras med andra vätskekombinationer. Även luft kan bilda en osynlig ring i luften.

Varför faller kulan långsamt mellan kopparplåtarna?

Dra upp den magnetiska kulan med ett snöre och låt den falla fritt. Observera hur bollen beter sig när den faller.
Koppar är en icke-magnetisk metall med hög elektrisk ledningsförmåga.

När en magnetisk boll tappas mellan kopparplattorna skapar det rörliga magnetfältet en virvelström i kopparn. Detta kallas elektromagnetisk induktion. Virvelströmmen genererar sitt eget magnetfält som interagerar med bollens eget magnetfält som saktar ner det.

Hur omvandlar man rörelse till el? Hur omvandlar man elektricitet tillbaka till rörelse?

Vrid en av vevarna. Observera vad som händer. Vrid den andra veven. Vad hände nu? Vad händer om du byter riktning?

En Dynamo är en enhet som genererar elektricitet från rörelse genom att flytta koppartråd i ett magnetfält som skapas av permanentmagneter. En motor gör precis tvärtom. I sin enklaste form är de faktiskt samma enhet; om du matar el till en dynamo är det faktiskt en motor. Om du ändrar rotationsriktningen ändras också elektricitetens polaritet.

Hur skapar man en blixt?

Vrid veven för att ladda kondensatorerna. Observera vad som händer mellan spetsarna på metallstavarna. När veven vrids samlar metallborstarna upp elektriska laddningar från remsorna som finns på skivorna. Laddningen ökar när skivorna roteras i motsatta riktningar. De uppsamlade elektriska laddningarna lagras i två behållare som kallas Layden-burkar som fungerar som en kondensator. En behållare har en positiv laddning, medan den andra har en negativ laddning. När skillnaden i laddningar är tillräckligt stor sker ett elektriskt haveri genom luften, vilket kan observeras som en blixt mellan metallstavarna.

Varför flyger den lilla bollen i luften?

Vrid på veven och observera vad som händer med den lilla bollen. Varför flyter bollen och varför tappar den? Genom att vrida på veven genererar du en positiv laddning i den stora bollen och den lilla bollen som rör vid den. Samtidigt får den medelstora bollen en negativ laddning. Identiska laddningar stöter bort varandra vilket får den lilla bollen att flyga i luften. När spänningen mellan den stora bollen och den medelstora bollen blir tillräckligt hög kommer den att laddas ur som en blixt mellan kulorna.

Kan du vänta i en evighet? Observera hur snabbt kuggarna rör sig. Kan du hitta den sista du kan se röra sig? Kan du gissa vilken av kuggarna som kommer att ta en dag, ett år eller 10 år att göra en fullständig revolution?
Motorn roterar den första kuggan 138 varv per minut. Varje mindre kugg vänder nästa stora kugg, där rotationshastigheten för nästa kugg är en tiondel av föregående kugg. Om du upprepar detta 18 gånger, är tiden det tar för den sista kuggen att fullborda ett helt varv lika med universums ålder.

Hur kan segelbåtar segla mot vinden?

Justera seglingsriktningen och segelvinkeln. Kan du hitta en bra riktning och segelvinkel för att segla mot vinden? Hur är detta möjligt?

Vid segling i vindens riktning är seglen inställda för att optimera vindens tryck. Vid segling mot vinden är seglen inställda för att styra vinden mot baksidan av båten. Fartygets köl förhindrar att fartyget trycks i sidled av vinden. Den punkt djupast mot vind där du fortfarande kan segla kallas close hauled.