Dansende materie

1.Onderzoeksvraag

Welke invloed heeft druk op de verandering van aggregatietoestand?

2.Voorbereiding

a.Begrippen als achtergrond voor experiment

• aggregatietoestand
• gas, vast en vloeibaar
• druk
• volume
• relatie druk en volume

b.Materiaal + stoffen

• oude speaker
• versterker
• metalen plaat
• elektriciteitsaansluiting
• zetmeel/Maïzena
• water

c.Bereiding oplossingen

Om het mengsel te maken voegen we twee kopjes zetmeel toe aan 1 kopje water. We mengen het geheel zeer goed tot een homogeen beslag. Het beslag heeft de consistentie van een pannenkoekenbeslag.

d.Opstelling (foto)

3.Uitvoeren

a.Werkwijze

1.  We bereiden het beslag door twee kopjes zetmeel/Maïzena toe te voegen aan 1 kopje water.
2.  We gieten het beslag op de metalen plaat.
3.  We plaatsen de metalen plaat bovenop de speaker, die we dan aanzetten.
4.  We verhogen de frequentie tot 60 Hz.
5.  Indien er zich dan nog geen beweging voordoet, verhogen we de frequentie.

b.Waarneming (+ foto’s)

We zien dat door de verandering in frequentie, de vloeistof als het ware begint te dansen. Het lijkt alsof een vaste stof wordt gevormd door de trilling van de speaker.

4.Reflecteren

a.Optredende reacties

Hier treden geen chemische, maar fysische processen op. We gaan van een vloeibare naar een vaste toestand.

b.Besluit

We hebben hier te maken met een niet-Newtonse vloeistof. Een Newtonse vloeistof is een fluida dat zich lineair gedraagt ten op zichte van mechanische spannigen. Mechanische spanningen worden uitgedrukt in kracht per oppervlakte. We hebben hier dus te maken met een sort drukverandering.
Zo vinden we het logische dat water sneller begint te stromen, wanneer de schuifspanning groter is.
Niet-Newtonse vloeistoffen voldoen niet aan deze definitie. Het mengsel van maïzena en water bestaat uit kleine vaste deeltjes die in suspensie zijn in water. Het mengsel verandert zeer snel van aggregatietoestand wanneer er veranderingen in druk optreden door bijvoorbeeld drukken, knijpen of vibreren. We kunnen dus vaststellen dat de relatie tussen de mechanische spanningen en de snelheid waarmee de aggregatietoestand verandert in deze situatie niet lineair is. Bij de minste verandering in druk, door bijvoorbeeld vibreren, wordt de niet-newtonse vloeistof vast.
Dit is wat we zien gebeuren als we de dansende materie aanschouwen, dat ook wel ‘ooblecks’ wordt genoemd.

5. Aanvullingen

Kijk bij het uitvoeren van deze proef steeds uit voor kortsluiting. De proef kan namelijk uitgevoerd worden door de suspensie onmiddellijk op de speaker te gieten. Maar wanneer deze niet genoeg afgedicht is, kan dit leiden tot kortsluiting. Vandaar de hantering van de metalen plaat bij dit experiment.

Bronnen

KLIK – KLIK – KLIK