Zoemende muggen en een flinke schep zand

wetenschapsquiz | Moeilijk was de 23ste editie niet, met een beetje googelen kwam je een heel eind. Maar de antwoorden blijven stof voor discussie geven.

Het was een sensatie deze zomer. Proxima Centauri, de naaste buur van de zon - maar nog altijd meer dan vier lichtjaren verwijderd - bleek een begeleider te hebben. Aan de schommelingen in het licht dat Proxima Centauri uitzond, konden astronomen zien dat er een planeet om de ster heen draaide. De grote vraag was: Is er ook leven mogelijk op deze planeet, Proxima b? Daarover ging vraag 1 van de wetensschapsquiz.

1. Waarom wordt Proxima b 'bewoonbaar' genoemd?

a) De planeet staat dicht bij zijn ster.

b) Er is water aanwezig.

c) De planeet is klein en rotsachtig.

Het eerste criterium is dat de planeet zich in de zogeheten bewoonbare zone bevond: hij moet zo veel warmte van zijn ster ontvangen dat eventueel water vloeibaar zou kunnen zijn. Maar dat antwoord zit er niet tussen.

De kwestie was dat Proxima Centauri een zwakke ster is die nog geen tienduizendste van de energie van de zon uitstraalt. Dat tekort wordt gecompenseerd door de afstand: Proxima b staat twintig keer zo dicht bij zijn ster als de aarde - een jaar duurt er elf dagen. Met een beetje goede wil is het denkbaar (als er bijvoorbeeld een dikke atmosfeer is) dat het er niet overal en altijd hard vriest. Antwoord A.

B en C zijn ook nodig voor leven, maar het zijn geen criteria voor 'bewoonbaar'. Bovendien is niet bekend of daaraan op Proxima b is voldaan.

2. De Duitse en de Engelse taal behoren beide tot de Germaanse taalfamilie. Waardoor heeft het Duits een compleet systeem van geslachten en naamvallen en het Engels niet?

a) Engeland had meer immigranten dan Duitsland.

b) Na de Industriële Revolutie is de grammatica vereenvoudigd.

c) Op de geïsoleerde Britse Eilanden heeft het Engels nooit naamvallen en geslachten ontwikkeld.

Het Oudengels, tot ongeveer 1100 de taal op de Britse Eilanden, was een Germaanse taal met naamvallen en geslachten die in de vijfde eeuw door de binnengevallen Angelen en Saksen was geïntroduceerd. Dat systeem verwaterde langzaam door de komst van de Noormannen. In de negende, tiende en elfde eeuw hielden ze een flink deel van Engeland bezet. Hun taal, het Oudnoors, was verwant aan het Oudengels, maar had andere naamvalsuitgangen. Ze communiceerden uiteraard met Engelstaligen, van wie wel wordt aangenomen dat ze er niet al te veel moeite mee hadden het Oudnoors te verstaan. Die communicatie zal slijtage van de Oudengelse naamvalsuitgangen hebben bevorderd.

Vanaf de tweede helft van de elfde eeuw kregen Normandiërs het in Engeland voor het zeggen. Hun variant van het Frans werd de taal van de heersende klasse. Wie daar niet toe behoorde, sprak alleen Engels (dat we nu Middelengels noemen: 1100-1500). Dat dit vrijwel uitsluitend de minder ontwikkelden waren, zal tot een verdere afkalving van de naamvalsuitgangen hebben bijgedragen. Op den duur verdwenen ze vrijwel helemaal (met enkele uitzonderingen, zoals who/whose/whom en he/him, she/her).

De organisator van de quiz, onderzoeksfinancier NWO, heeft het in zijn toelichting op het antwoord over migranten van het Europese vasteland die zich in de Middeleeuwen in Britse steden vestigden (antwoord A wordt daarom goed gerekend). Afgezien van het feit dat de Britse steden pas veel later tot ontwikkeling kwamen, was de teloorgang van de naamvallen al veel eerder begonnen. (De bespreking van dit antwoord kwam tot stand met medewerking van Jaap de Berg).

3. Hoe komt het dat muggengezoem zo moeilijk te lokaliseren is?

a) Doordat muggengezoem gemakkelijk weerkaatst wordt.

b) Doordat muggen spelen met het volume, waardoor ze soms verder weg en soms dichterbij lijken te zijn.

c) Doordat muggengezoem een vrij monotoon en constant geluid is.

Als een geluid van rechts komt, horen we het in het rechteroor iets eerder, ongeveer een halve milliseconde. Van dat verschil maken de hersenen gebruik, ook als het geluid schuin van voren of achteren komt. Maar bij hoge frequenties (hoge tonen) lukt dat niet meer. Boven de 1500 Hz ziet het brein aan het tijdsverschil tussen links en rechts niet meer wat de afstand was. Bij een hoge toon (meer dan 3000 Hz) maakt het brein nog wel gebruik van volumeverschillen - bij een geluid van rechts heeft het linkeroor dan last van de 'schaduw' van het hoofd.

Als het geluid van boven of onder komt, of van voor of achter, helpen verschillen tussen linker- en rechteroor helemaal niet. Dan moeten we vertrouwen op onze oorschelpen. Die vervormen het geluid op een richtingsafhankelijke manier: de ene frequentie wordt anders naar binnen gekaatst dan de andere frequentie.

Maar: willen de hersenen daar gebruik van maken, dan moet het geluid verschillende, hoge frequenties bevatten. En daar voldoet het muggengeluid niet aan. Het bevat hooguit een paar verschillende tonen, en die zijn over het algemeen veel te laag.

Het goede antwoord is daarom C. Tenminste als je monotoon leest als 'van een beperkt aantal frequenties' en niet als 'saai'. Dat het constant is, doet overigens niet ter zake.

4. Je wilt met een laser een ballon laten knappen. Met welke combinatie lukt dit het snelst?

a) Met een rode laser op een rode ballon.

b) Met een groene laser op een rode ballon.

c) Met een blauwe laser op een witte ballon.

Vooropgesteld - dat staat niet in de vraag: de drie lasers hebben hetzelfde vermogen. Dan is de vraag: in welke kleurencombinatie neemt de ballon de meeste (het snelst eigenlijk) energie op? Een witte ballon weerkaatst alle kleuren en een rode ballon reflecteert rood licht. Maar een rode ballon absorbeert naar verhouding veel energie van het groene licht. Bij die combinatie (B) knapt de ballon het snelst.

5. Magnus, Vladimir en Anish spelen in één week een aantal schaakwedstrijden. De winnaar van elk potje speelt vervolgens tegen degene die daarnet niet speelde. Aan het eind van de week heeft Magnus 10 keer gespeeld, Vladimir 15 en Anish 17. Remise kwam niet voor. Wie heeft het tweede potje schaak verloren?

a) Magnus

b) Vladimir

c) Anish

Een vraag waarbij je in eerste instantie denkt: hoe kan ik dit nu weten? Maar een rechttoe-rechtaan-redenering leidt je naar het goede antwoord.

De drie hebben samen 42 potjes gespeeld (10 + 15 + 17). Aan elk potje doen twee spelers mee, dus in totaal zijn er 21 potjes gespeeld.

Als je steeds wint, speel je ze alle 21. Maar wie telkens verliest, staat om de andere keer aan de kant en speelt slechts de helft.

Magnus heeft nog minder gespeeld. Dat kan nog net. Als de andere twee zijn begonnen en Magnus telkens verliest, staat hij het eerste, het derde, het vijfde, enzovoorts aan de kant. En verliest hij de tien 'even' potjes. Magnus verloor dus ook het tweede potje (A).

6. In gebieden die op een hoge breedtegraad liggen, hebben mensen over het algemeen een lichte huidskleur. Waarom hebben de Inuit dan wel een bruine huid?

a) Hun dieet bevat zo veel vitamine D dat zonlicht maar een kleine rol speelt bij het aanmaken van deze vitamine.

b) Tijdens de poolzomer is het zo lang licht, dat hun lichaam voldoende vitamine D aanmaakt.

c) Door de witte omgeving is het weinige zonlicht waaraan ze blootgesteld worden veel feller. Hierdoor maakt hun lichaam toch voldoende vitamine D aan.

De kleur van de huid is het resultaat van een subtiel krachtenspel. Het lichaam maakt onder invloed van zonlicht vitamine D aan, nodig onder andere voor sterke botten. Maar een teveel aan uv-licht van de zon is schadelijk. Een donkere, gepigmenteerde huid beschermt daartegen. Vandaar dat de vroege mens in het zonrijke Afrika een donkere huid had.

Toen deze het moedercontinent verliet en zich over de wereld verspreidde, verder weg van de evenaar, werd die bescherming minder belangrijk terwijl tegelijk een tekort aan vitamine D dreigde. Een lichte huidskleur begon voordelen te bieden.

Begin deze eeuw schetsten Amerikaanse wetenschappers een wereldkaart waarbij ze het verband lieten zien tussen huidskleur en locatie: als een volk langer dan 500 jaar ergens leefde, was zijn kleur witter naarmate het dichter bij de polen woonde.

Uitzondering op die regel: de Inuit. Toen dit volk 14.000 jaar geleden de (drooggevallen) Beringstraat overstak en zich in Alaska, Noord-Canada en Groenland vestigde, hield het zijn lichtbruine, Aziatische huid. Hun dieet van vette vis was zo rijk aan vitamine D dat de verbleking geen evolutionair voordeel gaf (antwoord A).

7. Welke bevolkingspiramide is die van China?

a) Figuur 1

b) Figuur 2

c) Figuur 3

In zo'n bevolkingspiramide tekenen de voor- en de tegenspoed van een volk zich af. En figuur 1 geeft weer wat de Chinezen in de twintigste eeuw voor hun kiezen hebben gehad (antwoord A). De Tweede Wereldoorlog (of eigenlijk: de Japanse bezetting tussen 1937 en 1945) eiste 20 miljoen doden. Dat is te zien aan de smalle top: China heeft naar verhouding weinig zeventig-plussers, vooral weinig mannen in die leeftijdsgroep.

De tweede catastrofe was de Grote Sprong Voorwaarts, de mislukte campagne van Mao uit 1958 die uitmondde in een grote hongersnood in de jaren zestig: 20 tot 43 miljoen doden, te zien aan de inham bij de generatie die toen werd geboren - de 55-60-jarigen.

Toen kwam er de eenkindpolitiek (1979). Dat zijn de onderste twee inhammen (0-20 en 30-40 jaar), met een jongensoverschot. De piek tussen de twee inhammen wordt gevormd door de kinderen van de geboortegolf begin jaren zeventig, na de Grote Sprong Voorwaarts.

8. Waardoor wordt de zwaartekracht tegengewerkt in dit experiment? Zie voor het filmpje www.nwo.nl/quiz.

a) Door supergeleiding.

b) Door magnetisme.

c) Door geluid.

Voor wie het filmpje niet gezien heeft: kleine piepschuimbolletjes worden met een pincet opgetild tussen twee platen waarna ze op bepaalde hoogtes blijven hangen. Dat luistert nauw: als het pincet ze niet op de goede hoogte loslaat, vallen de bolletjes naar beneden.

Als je ziet dat het piepschuim is, weet je meteen dat het A of B niet kan zijn. Supergeleiding of magnetisme hebben alleen grip op geleidende of magnetische materialen. En dat is piepschuim geen van beide.

Met geluid kan het wel (antwoord C). Als je de toonhoogte goed instelt, ontstaat er een staande golf. Een golf die precies past waardoor er zogeheten knopen en buiken worden gevormd. Bij de knoop is de luchtdruk constant (hoog) terwijl die bij een buik varieert. Het bolletje rust dan op zo'n knoop.

9. De wereldrecords voor 200 meter zwemmen, 800 meter hardlopen en 1500 meter schaatsen zijn ongeveer 1 minuut 40 seconden. Welk record kan op 2000 meter hoogte het meest verbeterd worden?

a) 200 meter zwemmen.

b) 800 meter hardlopen.

c) 1500 meter schaatsen.

Op 2000 meter hoogte is de luchtdruk lager. Voordeel is dat de luchtweerstand lager is, maar daar staat tegenover dat er ook minder zuurstof voorradig is waardoor de sporter eerder in ademnood komt. Voor een kort sprintje maakt dat niet uit: Usain Bolt haalt nauwelijks adem tijdens zijn 100 meter. Maar bij genoemde afstanden wel.

De zwemmer ondervindt nauwelijks luchtweerstand, dus die heeft alleen het nadeel van het zuurstoftekort. De schaatser gaat ongeveer twee keer zo hard als de loper. En aangezien de luchtweerstand toeneemt met het kwadraat van de snelheid, heeft de schaatser er meer baat bij als die weerstand wat minder is (C).

10. Als een baggerschip zand van de bodem van een meer in zijn ruim pompt, zal het waterpeil in het meer:

a) Dalen

b) Gelijk blijven

c) Stijgen

Terug van weggeweest, de Archimedesvraag. En de oude rotten in deze quiz zullen het met ons eens zijn: hij is wel eens lastiger geweest.

Je kunt de vraag op verschillende manieren beantwoorden. Bijvoorbeeld: zo lang het zand op de bodem ligt, wordt het deels door die bodem gedragen. Komt het zand in het ruim terecht, dan drijft het. Dan is er dus een grotere opwaartse kracht actief en is er meer water verplaatst.

Andere versie. Op de bodem verplaatst het zand de hoeveelheid water die gelijk is aan zijn volume, in het ruim is dat de hoeveelheid water die gelijk is aan zijn gewicht. Aangezien zand een groter soortelijk gewicht heeft dan water, is die laatste hoeveelheid verplaatst water groter. In beide versies is het antwoord: er moet meer water worden verplaatst, dus het peil stijgt (C).

11. Het blauwe en het gele rechthoekje lijken met een wisselende snelheid te bewegen, maar dat is niet zo. Wat kan de oorzaak zijn van deze optische illusie?

a) Hoe lager het contrast, hoe langzamer een object lijkt te gaan.

b) De nabeelden van de bewegende rechthoekjes lijken ze te vertragen.

c) Blauw en geel zijn complementaire kleuren.

Ook voor deze vraag moet je het internet op (http://michaelbach.de/ot/mot-feetLin/index.html). Een geel en een blauw balkje bewegen boven elkaar van links naar rechts (en weer terug) over een zwartwit gestreept vlak - een soort zebrapad. De bewegingen zijn schoksgewijs, maar niet synchroon. Het gele balkje lijkt over de zwarte banen te springen, de blauwe over de witte. Lijkt, want als je de gestreepte achtergrond weghaalt, bewegen ze allebei heel gelijkmatig.

Het gezichtsbedrog ontstaat doordat het oog (en de hersenen) bij te weinig contrast, ook geen beweging kan waarnemen. Als het gele balkje met zijn voorkant over het wit gaat, ziet de waarnemer nauwelijks een contrast en zetten de hersenen het balkje even stil. Waardoor dit, als het over zwart gaat, een sprongetje lijkt te maken. Bij het blauwe balkje is het effect precies andersom (tegen een zwarte achtergrond lijkt het stil te staan, tegen wit een sprongetje).

Dat wordt in antwoord A onder woorden gebracht.

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.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden