Blauwe plek blijkt breinbreker

Het samenstellen van de Nationale Wetenschapsquiz is er niet makkelijker op geworden nu iedereen de antwoorden kan proberen te googelen. Dat verklaart wellicht het hoge gehalte aan sommetjes, complexe redenaties en natuurkundeproefjes in de editie van 2010. Zo blijft de quiz een uitdaging voor het denkvermogen.

Hij was bijzonder pittig, de Nationale Wetenschapsquiz 2010. Dat blijkt wel uit het lage aantal goed beantwoorde vragen. Mannen hadden er gemiddeld maar 6,6 van de 15 goed, vrouwen 6,3. Inzenders struikelden vooral over de blauwe plekken. Daar zit een ingewikkeld verhaal achter, waarbij je tegelijk rekening moet houden met de weerkaatsing, verstrooiing en absorptie van verschillende kleuren licht. Slechts 799 van de in totaal 4554 deelnemers wisten er raad mee.

Andere breinbrekers bleken de zuurstofarme mol, het slingerende vrachtschip en het vallende esdoornzaadje. Toch wisten drie knappe koppen alle vragen juist te beantwoordden. De winnaar, door loting aangewezen, is Thieu Romgens uit Utrecht, Trouw-lezer en hoofd van een ICT-afdeling.

1. Waardoor prikken champagnebubbels op je tong?

Voor deze vraag hoef je het internet niet op, maar volstaat een goed boek: het onovertroffen ’Over eten en koken’ van Harold McGee. De belletjes in de champagne, schrijft deze, worden gevormd door koolzuurgas. Op je tong lost dit gas op. Het wordt koolzuur, en dat prikt (c).

2. Wat moet je zeker niet blussen met een kooldioxideblusser?

Een kooldioxideblusser werkt op twee principes. Het kooldioxide zit onder hoge druk in de fles – waardoor het zelfs vloeibaar is – en koelt extreem af als het wordt vrijgelaten (tot 80 graden onder nul). Het vuur verliest daardoor zijn warmte, zodat de verbranding stokt.

Bovendien verdringt het gas de zuurstof, een noodzakelijk ingrediënt voor een brand. Maar koolzuurgas (CO2) bevat zelf ook zuurstof en een brandend metaal, zoals magnesium of natrium, reageert zo graag met zuurstof dat het dit ook uit koolzuurgas weet te plukken. De kooldioxideblusser wakkert een metaalbrandje dus juist aan (b).

3. Groeit gras ’s nachts door?

Ja (a), zelfs zonder maanlicht. Overdag slaat het gras energie op uit het zonlicht, in de vorm van suikers. Zo groeit het gras zowel overdag als ’s nachts. Het moet wel warmer dan 6 graden zijn, anders stopt de groei. Aan het eind van de dag is het suikergehalte van het gras hoog, net als na een koude nacht. Paarden kunnen daar ernstige hoefklachten van krijgen. Zij moeten daarom goed op de klok en de thermometer kijken voordat ze uit eten kunnen.

4. Je spant een touw strak om de aarde. Maak het touw 1 meter langer en trek het op één punt omhoog. Hoe hoog kun je het touw omhoog trekken?

Wie bedreven is in goniometrie en klassieke meetkunde, komt hier wel uit (bedenk dat het touw op het punt waar het de aarde verlaat, een rechte hoek maakt met de aardstraal). Dat wil zeggen, wij hadden slechts een kladblaadje en een pen, moesten wat schattingen maken en kwamen uit op 140 meter. Met een slim rekenmachientje, zegt NWO, kom je op 121 meter (c). Voor degenen die op hun intuïtie moeten vertrouwen, is dat onbegrijpelijk hoog. Het heeft ermee te maken dat het touw niet meer de kromming van de aarde hoeft te volgen, maar in een rechte lijn omhoog gaat. Doordat de aarde zo groot is, levert die kortere route zoveel hoogtewinst .

5. De Egyptische Cleopatra nam graag een bad in ezelinnenmelk. Had dat zin?

Ezelinnenmelk heeft een mythische status als ’levenselixer’, maar dat is het beslist niet. Wel reinigt het de huid goed, net als melk van andere dieren, inclusief de mens (a). Dit komt vooral door het melkzuur dat erin zit. Het zuur weekt de dode huidcellen een beetje los, waardoor de huid gladder wordt. De vetten in de melk maken de huid bovendien soepel en glanzend. Melk van ezelinnen is relatief mager; koeien- en moedermelk zijn veel vetter en zijn dus nog beter voor de huid. Je hoeft volgens de organisatoren van de quiz geen bad vol melk te laten lopen; de huid afdoen met een in melk gedrenkt doekje is genoeg.

6. Waarom is een bloeduitstorting soms blauw?

Bloed buiten het lichaam ziet er rood uit doordat het rood licht sterker weerkaatst dan blauw of groen licht, die beide grotendeels in de vloeistof worden geabsorbeerd. Als het bloed diep in de huid zit, wordt het een ander verhaal. Het licht van buitenaf moet dan een lange weg door de huid afleggen. De huid kaatst alle drie de kleuren sowieso deels terug, waardoor de huid van buitenaf een witte of kleurloze indruk maakt. De rest van het licht gaat op reis door de huid. Groen en rood gaan vrijwel rechtdoor en worden in een diep bloedvat of een diepe bloeduitstorting grotendeels geabsorbeerd. Het blauwe licht wordt sterk verstrooid in de huid. Het dringt daardoor minder diep in de huid (a) en krijgt niet de kans om volledig te worden geabsorbeerd door het bloed. Sterker nog, door de verstrooiing wordt een deel van het blauwe licht terug naar buiten gekaatst. Zo komt er over het witte licht van de huid een blauwe waas te hangen. Deze waas is alleen boven bloedvaten en bloeduitstortingen zichtbaar omdat daar te weinig groen en rood terug wordt verstrooid om de mengkleur wit te maken.

De verblauwing wordt mooi geïllustreerd door de lippen, zegt de bedenker van deze vraag, natuurkundige Rolf Bremmer uit het AMC in Amsterdam. „Je lippen zijn rood doordat de bloedvaatjes dicht aan de oppervlakte liggen. Als het koud wordt, trekken de vaatjes dieper naar binnen, om afkoeling tegen te gaan. Dan worden je lippen blauw.”

7. Waardoor braken de liberty-schepen uit de Tweede Wereldoorlog soms spontaan doormidden?

Liberty-schepen waren Amerikaanse vrachtschepen. Tijdens de Tweede Wereldoorlog zijn er een paar duizend van gebouwd. Ze waren snel klaar, maar gingen ook snel kapot. Het staal scheurde geregeld en twaalf Liberty’s braken zelfs spontaan doormidden. Ongeschoold personeel op de werf, werd er gezegd, maar later liet een Britse kristallografe zien dat het lag aan het hoge koolstofgehalte van het staal. Dat werd daardoor bij lage temperaturen snel broos (antwoord a). Bovendien werden de staalplaten aaneen gelast en niet geklonken. Daardoor kon een scheur over de gehele lengte van het schip doorlopen.

8. Wat zie je niet meer als alle kegeltjes in je ogen kapot zijn?

Kegeltjes zijn lichtgevoelige cellen die liggen op het netvlies, achterin het oog. Je hebt ze nodig om kleuren en details te zien. De mens heeft ook een ander type lichtgevoelige cellen, op de periferie van het netvlies: de staafjes. Maar die zien alleen zwart-wit en beweging. Je gebruikt ze vooral in het donker; bij grote lichtinval werken ze niet goed.

Ze geven in de schemering al een minder gedetailleerd beeld dan de kegeltjes, en dat wordt nog erger als het licht aangaat. Daardoor zou je, als alle kegeltjes kapot zijn en je afhankelijk bent van de staafjes, geen details meer zien (c).

9. In een bak water drijft een bakje met pure alcohol. Je gooit het bakje alcohol leeg in de bak water en plaatst het lege bakje terug. Het vloeistofpeil in de grote bak is dan:

De traditionele Archimedes-vraag. De truc is altijd om in extremen te denken. Dus het bakje weegt niets en water is veel zwaarder dan alcohol (feitelijk weegt 1 liter alcohol 800 gram en 1 liter water 1 kilo).

Als de alcohol in het bakje zit moet het water 800 gram tillen – dat is 0,8 liter ’omhoog’. En als het bakje leeg is, zit er 1 liter meer in de grote bak. Het peil is dus gestegen (a). Complicerende factor is dat water en alcohol mengen. Eén liter water plus één liter alcohol is niet twee liter vloeistof, maar iets minder: 1,95 liter. Het effect is niet groot genoeg om het echte Archimedes-effect op te heffen.

10. Een groep van 5 mensen trekt lootjes voor sinterklaasavond. Als ze het jaar daarop met 10 personen lootjes trekken, moeten ze:

Ook dit is een vraag waarbij de intuïtie tekortschiet. Je kunt gaan tellen, maar dat is bij vijf personen al een heel karwei (120 mogelijkheden, 44 bruikbare trekkingen). Om maar niet te spreken van tien personen (ruim drie miljoen variaties). Met de wiskundige formule is het een eitje. Het is een reeks waarbij iedere nieuwe deelnemer aan de trekking een term toevoegt die al snel heel klein wordt. Het verschil tussen een trekking met vijf of zes personen is nog maar 0,1 procent. Bij grote groepen (vanaf vijf) is de kans op een geslaagde trekking altijd ongeveer 37 procent (c).

Dat kun je nog wel een beetje aanvoelen. Stel: negen mensen hebben een geslaagde trekking achter de rug, maar nu vraagt nummer tien of hij ook mee mag doen. Hij vergroot daarmee het aantal mogelijke trekkingen met een factor tien, maar aangezien hij met iedereen kan ruilen, vergroot hij het aantal geslaagde trekkingen met een factor negen. Daar komt nog wat sprokkelwerk bij (oorspronkelijk mislukte trekkingen die nummer tien oplost) en zo blijven de kansen gelijk.

11. Je kan een mol het beste vergelijken met:

Een Tibetaan (a). Ze hebben zich allebei aangepast aan een zuurstofarme omgeving.

12. Waardoor worden pasgewassen handdoeken die je buiten laat drogen hard?

Als het water verdampt en de was droogt, blijven de zouten die in het water waren opgelost achter. Deze vormen een korstje (c). In een droger blijft de was in beweging en ontstaat zo’n korstje niet.

13. Je staat op een omhooggaande roltrap. Wat gebeurt er terwijl je een stukje mee omhoog loopt?

Deze vraag hadden wij eerlijk gezegd fout gehad, maar dat komt doordat we onszelf als voorbeeld hadden genomen. Ook roltrappen nemen wij meestal in vliegende vaart, maar dat is niet de bedoeling. Dan wordt de natuurkunde veel te ingewikkeld.

Je loopt dus rustig naar boven, met constante snelheid. Als je dat op een vaste trap doet, ben jij het die het werk moet doen, namelijk door bij iedere stap de zwaartekracht net even op te heffen. De trap doet niks. Dat geldt ook voor de roltrap, die doet ook niks en verbruikt dus per seconde evenveel energie (c). In de praktijk krijgt de roltrap wel wat schokjes te verwerken, maar dat verbruik wordt gecompenseerd op de momenten dat de roltraploper ’los’ is.

14. Je vaart met een vrachtschip beladen met hout van Zweden naar Nederland. Op de terugweg vaar je met eenzelfde gewicht aan staal. Wanneer heb je het meeste last van zeeziekte?

Een strikvraag. Het staal heeft een kleiner volume, ligt dus lager en maakt het schip stabieler. Bij deze zeereis is dat niet gunstig. Het gevolg is namelijk dat de eigenbeweging van de met staal beladen boot (de slingerbeweging die het schip maakt als je het één keer een zetje geeft) een hogere frequentie heeft dan de houtboot. En laat nou die staalfrequentie precies passen op de golfslag op de reis tussen Zweden en Nederland. Wat krijg je dan? Resonantie. De met staal beladen boot gaat heftig slingeren (b).

15. Het vliegprincipe van een esdoornzaadje dat wordt meegevoerd door de wind lijkt het meest op dat van:

We zijn bang dat veel Trouw-lezers deze vraag niet goed hebben. Want wat stond er anderhalf jaar geleden in deze krant? ’De zaden van de esdoorn dalen relatief langzaam. Wetenschappers hebben ontdekt hoe dat kan. Een opwaartse kracht houdt het zaadje langer in de lucht. Net als bij een helikopter.’

Maar dat is dus niet goed, vindt NWO. Want een helikopter draait zelf zijn wieken en stijgt daardoor op. Het zaadje valt en door de luchtstroom gaat het draaien. Net als bij een windmolen (b).

Het artikel in Trouw was gebaseerd op een publicatie in Science, en ook daarin stond twee keer de vergelijking met de helikopter, en niet met de windmolen. De schrijver van dat Science-artikel en inzender van deze vraag, David Lentink van de universiteit van Wageningen, amuseert zich kostelijk om al deze verwarring. Maar het klopt wel, zegt hij. „De helikopter duwt met zijn wieken lucht naar beneden en gaat dan zelf omhoog. Dat is iets anders dan het zaadje of de windmolen. Het enige verschil tussen die twee is dat het zaadje door lucht valt die stil hangt, terwijl de molen stilstaat in de wind. Maar fysisch gezien is dat precies hetzelfde.”

Maar waarom dan die vergelijking met een helikopter? „Omdat iedereen ze zo kent. Het zijn helikopterzaadjes. Ik zou ze ook liever windturbinezaadjes noemen, maar ik vrees dat dat niet gaat werken.”

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden