Antwoorden NWQ 2000

Vraag 1: Waarom zijn de bananen krom?

• Door de zwaartekracht

De kromme vorm is niet genetisch bepaald. Kleine, lichte bananen bijvoorbeeld groeien recht omhoog. En met een beetje ondersteuning groeit een grote banaan ook rechtdoor.

Het is niet de lichtinval. Het licht speelt wel een rol in de fotosynthese en de smaak van de banaan maar de vorm van de banaan wordt er niet door beïnvloed.

De zwaartekracht is het juiste antwoord. De bananenvrucht heeft een zogeheten negatieve geotropie, dat wil zeggen dat de vrucht tegen de zwaartekracht in groeit. De stengel waaraan de tros zich ontwikkelt, groeit recht omhoog, maar buigt onder zijn eigen gewicht door. De bloemen wijzen dan naar beneden, maar aangezien de vruchten tegen de zwaartekracht in groeien krommen zij zich omhoog. De een meer dan de ander, afhankelijk van de plaats in de kam. Als je de lange groeistengel omhoog zou trekken zodat hij rechtop blijft staan, zouden de bloemen ook omhoog wijzen en krijg je rechte bananen.

 

Vraag 2: Een groep natuurkundigen heeft een nieuw deeltje ontdekt. Ze vieren dat uitbundig met champagne zo'n 100 meter diep onder de grond bij het instrument waarmee het deeltje is waargenomen. Dan gaan ze met de lift omhoog. Waar krijgen ze waarschijnlijk last van?

• Van hun maag

Er gaat een mooi verhaal over de aanleg van de eerste tunnel onder de Thames in Londen (Rotherhithe). Het is 10 november 1827, de dag dat de gravers elkaar op het diepste punt van de tunnel eindelijk de hand kunnen schudden. Dit feit verdient een feestje, ook voor de aandeelhouders. Het valt de genodigden op dat de champagne bij het uitschenken weinig bubbelt. Maar als iedereen weer het daglicht opzoekt, komen de belletjes via de slokdarm letterlijk hun neus uit. Hoe kan dit?

Onder de grond is de atmosferische druk groter, waardoor de kooldioxide (koolzuur) veel makkelijker in oplossing blijft. Er zit nogal wat koolzuur in champagne (er gaan 49 miljoen bubbels in een fles). Door van grote diepte naar boven te komen ontstaat er decompressie (de druk vermindert) waardoor er snel veel koolzuurgas zal vrijkomen. Bovendien warmt de champagne in de buik geleidelijk op, waardoor er extra kooldioxide vrijkomt. En dan gaat je maag opspelen.

Het verschijnsel is te verklaren met de wet van Henry, uitgedrukt in de formule Xco2 * Kco2 = Pco2 'De hoeveelheid gas geabsorbeerd door een bepaalde hoeveelheid vloeistof, is recht evenredig met de partiële druk van dit gas boven de vloeistof, bij een bepaalde temperatuur' (Journal of Chemical Education, no. 12, vol. 48, dec. 1971).

 

Vraag 3: Je hebt twee gelijke kaarsen. Eén laat je op zeeniveau opbranden, de ander op 6000 meter hoogte in de bergen. Is er verschil in brandduur?

• Ja, de kaars hoog in de bergen brandt sneller op, want door de lagere druk kan er meer zuurstof bij de vlam komen dan op zeeniveau

Voor deze vraag, waar nog niemand (zelfs de NASA niet) een antwoord op wist, hebben wij speciaal een experiment laten uitvoeren. Een wereldprimeur!

Hoe brandt een kaars hoog in de bergen? Uit de proef, uitgevoerd door het Aëromedisch Instituut in Soesterberg, bleek dat een kaars op 6000 meter hoogte sneller brandt dan een kaars op zeeniveau. In dit experiment, waarbij berglucht werd gesimuleerd, scheelde het maar liefst 1 centimeter in een half uur.

Hoe kan dat? Om te branden heeft een kaars zuurstof nodig en aangezien er op 6000 meter hoogte de helft minder zuurstof in de lucht zit, ligt antwoord b meer voor de hand. Echter, op 6000 meter hoogte is de atmosferische druk ongeveer de helft van de druk op zeeniveau. Als de druk afneemt, is de diffusie beter en kan de zuurstof sneller bij de vlam komen. Vergelijk het met hardlopen in de Amsterdamse Kalverstraat: op een vroege zondagochtend gaat dat een stuk makkelijker dan op een koopavond.

Toch is dit waarschijnlijk maar een deel van de oplossing. Want de theorie zegt, dat het positieve effect van de lage druk en het negatieve effect van weinig zuurstof elkaar eigenlijk zouden moeten opheffen (antwoord c), maar de praktijk wijst uit dat antwoord a juist is. Bij het verschil in brandduur moet dus nog een ander effect meespelen. Vermoedelijk is dat convectie. 

 

Vraag 4: Goede koks kloppen het eiwit voor een meringue het liefst in een koperen kom. Waarom?

• Doordat koperionen uit het koper zich binden met het eiwit en zo het eiwit stabiliseren, krijg je mooier schuim

Een meringue is een traktatie van stijfgeklopt, in de oven gedroogd eiwit. Om dat eiwit stijf te krijgen moet er flink geklopt worden in een schone kom. Het liefst in eentje van koper, zodat er een prachtig crèmekleurig schuim ontstaat en het gevaar van overklopping (waardoor het schuim verandert in water met klonters eiwit) minimaal is. Door het kloppen hechten koperionen zich aan het eiwit, hetgeen een gunstige uitwerking heeft op de stabiliteit van het schuim, het zogeheten conalbumine. De scheikundige P.R. Azari toonde dit al eind jaren vijftig aan op de universiteit van Nebraska.

Er zijn ook experimenten gedaan met ijzeren en zinken kommen, maar die ionen blijken zich niet of nauwelijks te hechten aan het eiwit. Koks kiezen dus niet geheel onterecht voor koperen kommen. Voor vergiftiging bestaat geen gevaar, want de hoeveelheid koper die er aan het eiwit blijft vastzitten is zeer gering.

 

Vraag 5: Een arts schrijft zijn chronische-pijnpatiënten pijnstillers voor. De helft van de patiënten krijgt een potje mee naar huis met op het etiket: 'innemen indien nodig'. De andere helft een potje met: 'innemen om de vier uur'. Na twee weken bekijkt de arts welke potjes de minste pillen bevatten.

• De potjes met het etiket 'indien nodig'

De vraag gaat over mensen met chronische pijn. Dat betekent dat er vaak geen relatie is tussen iets duidelijk zichtbaars (weefselschade bijvoorbeeld) en de pijn. Bij acute pijn leidt het zicht op de eindigheid van de pijn vaak al tot vermindering van de pijnsensatie. Dat is een groot verschil met chronische pijn. Daar is vaak geen zicht op verbetering, met gevoelens van hulpeloosheid en hopeloosheid als gevolg. Er is geen sprake meer van een kortdurende ervaring. Chronische pijn wordt een gedragskwestie, en gedrag is steeds onderhevig aan de principes van leren en conditioneren.

Het op eigen initiatief innemen van pijnstillers is een negatieve bekrachtiger van de chronische pijn en houdt daardoor het pijngedrag in stand. Het vrijwillig innemen van de pil wordt als het ware een 'beloning' van de pijn, het reduceert gelijk na het innemen de pijn. De pil zal worden ingenomen bij een steeds lager pijnniveau. Het 'indien nodig' innemen wordt aldus een sterke gewoonte. Het is een kwestie van conditionering, net als bij heroïne ontstaat er een steeds sterkere wens tot pijnreductie en treedt er uiteindelijk verslaving op.

Bij het innemen om de vier uur wordt de medicatie losgekoppeld van de feitelijke pijn. De patiënt beloont zelf de pijn niet maar de tijd is de bepalende factor die de pijn onder controle houdt.

 

Vraag 6: Een televisieverkoper beweert dat de beeldbuis in een televisietoestel in Eindhoven anders moet worden afgesteld dan in Sydney. Klopt dat?

• Ja, het verticale magnetisch veld is op het noordelijk halfrond tegengesteld aan dat van het zuidelijk halfrond en dat heeft invloed op de elektronenbundel

De man heeft volkomen gelijk. Een beetje televisiebeeldbuis moet worden afgeregeld op het aardmagnetisch veld. Dat je de kracht van dat veld niet kunt negeren, kun je zien als je een ingeschakelde televisie omkeert. De kleur verandert dramatisch, rood wordt groen bijvoorbeeld.

Hoe dat komt? Het verticale aardmagnetisch veld is in Eindhoven ongeveer 48.000 nanotesla en in Sydney -48.000 nanotesla (er is ook een lateraal en een axiaal magnetisch veld, maar dit terzijde) Dit verschil beïnvloedt de elektronenbundel in de beeldbuis, waardoor de bundel naar gelang het halfrond naar links of rechts afbuigt.

Meestal is een televisietoestel goed afgeschermd van de invloed van het aardmagnetisch veld door een metalen rooster dat, elke keer als je de televisie aanzet, de beeldbuis demagnetiseert (dat proces heet degaussing). Die afscherming loopt echter niet helemaal tot het achterste eindje van de buis. Vanwege dat onbeschermde stukje moet de beeldbuis magnetisch worden afgesteld, anders ontstaan er kleurafwijkingen.

 

Vraag 7: Een resusapenvrouwtje heeft drie dochters. Ze gaat dood. Welke van de drie volwassen dochters zal nu sociaal het hoogst in aanzien staan?

• De jongste. Zij is altijd de lieveling van de moeder geweest

Een resusapenvrouwtje kent haar plaats. Er is doorgaans sprake van een strenge matriarchale hiërarchie. Moeder is de hoogste in de rangorde. Vervolgens is er sprake van een zogeheten omgekeerde leeftijdshiërarchie bij haar dochters. De jongste is na de moeder de hoogste in rang, dan volgt de middelste dochter en daarna de oudste dochter.

Dat de jongste dochter doorgaans de hoogste in rang is, heeft alles te maken met de beschermende rol van de moeder. De zorg om het jongste kind heeft absolute prioriteit. Daarmee heeft deze dochter een hogere positie dan haar zusters. Als de moeder plotseling doodgaat, behoudt het kind doorgaans deze positie en blijft zo hoger in rang dan haar oudere zusters. Over de oorzaak van dit fenomeen zijn wetenschappers het niet helemaal eens.

 

Vraag 8:  Je hebt twee cilinders. Ze zijn even groot en even zwaar. De ene cilinder is massief en van hout, de andere is hol en van ijzer. Je laat ze beide van een licht hellende plank rollen. Welke cilinder is het eerst beneden?

• De massieve houten

De massa van de holle cilinder is bijna in z'n geheel verdeeld over de buitenkant van de cilinder. De massa heeft dus een grote afstand tot de draaias van de rollende cilinder. Het versnellen van massadeeltjes kost energie en hoe verder ze van de draaias zitten hoe meer energie het kost om ze in beweging te krijgen. De massieve cilinder heeft veel meer massa in de buurt van de draaias, en komt dus sneller op gang als hij naar beneden rolt.

 

Vraag 9: De meeste 40-jarigen spreken beter algemeen beschaafd Nederlands dan 15- en 65-jarigen. Hoe valt dat te verklaren?

• 15- en 65-jarigen hebben een beperktere sociale omgeving

 

In het boek Dialectology van Chambers and Trudgill had u het antwoord kunnen vinden. Maar u kunt het ook zelf bedenken.

Antwoord a is flauwekul. Misschien dat jongen mensen hun spraak nog een beetje moeten bijstellen. Maar mensen verliezen bij het bereiken van de pensioengerechtigde leeftijd doorgaans niet de controle over hun uitspraak.

Antwoord b doet net of er alleen maar tussen 1950 en nu keurig Nederlands werd gesproken en ook dat is niet zo.

Zo blijft er een antwoord over. Gedurende het arbeidzame leven is het sociale netwerk, dus ook de taalkundige omgeving, het grootst. Aangezien jongeren vooral optrekken met peers, 'soortgenoten', behouden zij hun typische sociaal en cultureel beïnvloede spraak. Dit verandert als ze gaan werken en hun sociale netwerk groeit. Ouderen leggen dezelfde weg terug af: zodra zij uit het arbeidsproces stappen, wordt de groep waarin ze verkeren weer smaller. Hun taal past zich aan deze kleinere groep aan.

 

Vraag 10: Op een ruimtestation staat een laservuurtoren. De blauwe laserbundel daarvan draait elke seconde één keer rond. 50.000 kilometer verderop ziet iemand de lichtvlek van de bundel steeds door zijn kamer schieten. Hij meet de snelheid waarmee de lichtvlek voorbijtrekt en vindt een snelheid die hoger is dan de lichtsnelheid. Kan de meting kloppen?

• Ja, de vlek beweegt sneller dan het licht

Dit verschijnsel staat bekend als de vuurtorenparadox. Hoewel het eigenlijk helemaal geen paradox is, het is namelijk gewoon waar.

De lichtvlek beschrijft de omtrek van een cirkel met een straal van 50.000 kilometer. De cirkelomtrek is 2 * Pi * r = 2 * 3,14 * 50.000 = 314.000 kilometer. Aangezien de bundel één keer per seconde rondgaat, heeft de vlek een snelheid van 314.000 kilometer per seconde. Dat is hoger dan de lichtsnelheid, die 300.000 kilometer per seconde is.

De lichtvlek beweegt dus met een snelheid die groter is dan de lichtsnelheid. Nu zult u vragen: hoe kan dat, want er is toch niets sneller dan het licht? De relativiteitstheorie zegt dat er geen informatie sneller dan het licht kan worden overgedragen. En dat blijft kloppen. De snelheid van de vlek betekent namelijk helemaal niets. Het is zelfs niets. Ja, het is een vlek, maar een vlek is alleen maar de afwezigheid van schaduw of de aanwezigheid van licht. De lichtdeeltjes die de vlek maken, vertrekken keurig na elkaar en komen keurig - met de snelheid van het licht - na elkaar op de muur terecht. De afstand op de muur tussen de plek waar het ene deeltje aankomt en waar het andere deeltje aankomt wordt alleen maar veroorzaakt doordat de lichtdeeltjes na elkaar in verschillende richtingen zijn geschoten. Immers, de bundel draait. Er is dus geen relatie tussen het ene en het andere deeltje.

De meting is juist, maar het betekent gewoon niets: antwoord a.

 

Vraag 11: Een kroeg heeft 26 stamgasten. Hoe groot is de kans dat twee van de stamgasten op dezelfde dag jarig zijn?

• 60 procent

Het leuke van statistiek is dat je soms sneller iets berekent via een omweg. Stel jezelf dus de omgekeerde vraag: Hoe groot is de kans dat iedereen op een andere dag verjaart? Als een jaar 365 dagen heeft, kan de eerste persoon op iedere willekeurige dag jarig zijn. De tweede persoon verjaart op een andere dag dan de eerste. Die kans is 364/365 (= 0,997). De derde is op weer een andere dag jarig dan de eerste twee (363/365). Zo daalt de kans dat geen tweede persoon op dezelfde dag jarig is: 364/365 (2e) * 363/365 (3e) * 362/365 (4e) *...... 338/365 (26e). De kans dat de 26e persoon niet op dezelfde dag verjaart als een van de 25 andere personen is 0,40. Dan is de omgekeerde kans dat er minstens twee personen op dezelfde dag jarig zijn aan 1 - 0,40 = 0,60, dus 60 procent.

 

Vraag 12: Op een biljarttafel van 1 bij 2 meter ligt een biljartbal los van de band. Hij wordt zonder effect weggestoten en rolt vervolgens 3 meter. Hoeveel banden kunnen er maximaal zijn geraakt?

• 5

Bij biljarten (zonder effect) gaat het om de hoek van inval, die gelijk is aan de hoek die de terugkaatsende bal maakt: de hoek van uitval. Dat maakt het mogelijk om een trucje uit te halen. Een professioneel biljarter doet dat door in gedachten het biljartveld uit te vouwen. Hij hoeft dan alleen maar virtueel rechtdoor te stoten. Want elke keer dat de bal een lijn snijdt, raak je een band. Op die manier kun je snel inzicht krijgen in de oplossing van de vraag. Spiegel je een aantal velden, dan kom je snel tot het inzicht dat je met een stoot van drie meter op zijn hoogst vijf lijnen kunt snijden en dus vijf banden kunt raken. Je doorloopt dan twee keer de diagonaal van een half veld. De lengte van die diagonaal is volgens Pythagoras de wortel uit 1^2 + 1^2 = 2, is wortel 2. Twee diagonalen hebben een lengte van 2 x wortel 2 = 2,83. Zo houd je 17 centimeter over om twee maal kort de hoeken te raken. Dat kan net.

 

Vraag 13: Wat gebeurt er als je een met water gevuld plastic boterhamzakje vlak boven een brandende kaars houdt?

• De zak blijft heel en het water wordt warm

Water kan zeer veel warmte opnemen. Die grote warmtecapaciteit is ook de reden waarom men al eeuwen lang brand met water blust. Het water koelt het zakje dat daardoor niet de kans krijgt om te smelten of te verbranden. Dus alleen het water wordt warm en er gebeurt verder niets. Nou ja, niets... Uiteindelijk wordt het zakje poreus en zal er wat water gaan lekken.

 

Vraag 14: Neemt de aantrekkelijkheid van misdaadfilms op televisie toe in tijden van oorlog?

• Ja, het kijken naar misdaadfilms wordt aantrekkelijker

Onderzoek heeft aangetoond dat echt oorlogsgeweld agressieve associaties, beelden en emoties activeert. Dat betekent dat er gemiddeld bij de bevolking een grotere voorkeur ontstaat voor gewelddadig amusement ten tijde oorlog. Als kinderen bijvoorbeeld agressieve verhalen horen of dergelijke videospelletjes en films bekijken, zijn zij meer geneigd gewelddadiger speelgoed te kiezen. De markt speelt daar uiteraard op in, waardoor de behoefte nog meer kan toenemen.

Onderzoek heeft uitgewezen dat het kijken naar gewelddadige films ten tijde van oorlog mensen weer hoop geeft dat het goede over het kwade zal zegevieren. Het gevoel van oorlogsstress neemt af.

 

Vraag 15: Een opgeblazen ballon met een gewichtje eraan is in een vijver geplaatst. In de evenwichtstoestand raakt de bovenkant van de ballon juist het wateroppervlak. Iemand duwt de ballon iets naar beneden. Wat gebeurt er?

• De ballon zakt verder in het water

Als je de ballon iets naar beneden drukt, neemt de waterdruk op de ballon toe. Daardoor wordt de lucht in de ballon iets samengeperst, zodat het volume van de ballon kleiner wordt. Volgens de wet van Archimedes vermindert dan de opwaartse kracht die de ballon met gewichtje zwevende hield. Anders gezegd: De soortelijke massa van ballon met gewichtje nemen toe. Dus zal hij zinken. Hoe dieper de ballon onder water komt, hoe sneller hij verder naar de bodem zinkt. Door de toenemende druk neemt de soortelijke massa immers navenant toe en vermindert de opwaartse kracht.

 

Vraag 16: In een verkwistende bui gooi je een liter jenever in de oceaan. Die nacht stormt het flink en de alcohol wordt door alle wereldzeeën gemengd. Hoeveel alcoholmoleculen zitten er nu ongeveer in iedere liter zeewater?

• 4000 moleculen

1 liter jenever bevat 350 ml alcohol, dat is 276,15 gram. 
1 mol ethanol, de standaardeenheid voor 6*1023 moleculen, weegt 46,1 gram. 
In 276,15 gram ethanol zitten ongeveer 3,594 * 1024 moleculen.

Geschat wordt dat er ongeveer 1021 liter zeewater op de aarde is. Delen we dat op elkaar, dan komen we op 3594 moleculen per liter. Omdat er verschillende soorten jenever zijn met verschillende, ook hogere alcoholpercentages, hebben we 4000 moleculen aangehouden.

 

Vraag 17: Twee identieke glazen zijn gevuld met water van gelijke temperatuur. In één glas los je twee eetlepels zout op. Vervolgens gooi je in beide glazen twee ijsblokjes. Je laat de glazen rustig staan. Wat gebeurt er?

• Het ijs in het glas met zout water smelt langzamer

In het bekertje met zoetwater smelt het ijs. Het koud smeltwater is zwaarder dan het oorspronkelijke water, zodat het naar de bodem zakt. Het warme water stijgt juist op, waardoor er weer ijs zal smelten. Kortom, er treedt circulatie op in het glas. Er wordt steeds warm water aangevoerd dat het ijs snel doet smelten.

Anders gaat het toe in het glas met zout water. Daar is het smeltwater van het ijsblokje zoet en het omgevingswater is zout. Zoetwater is veel lichter dan zout water. Het koude zoetwater zal niet zakken en het ijsklontje blijft omgeven door het koude smeltwater. Er treedt geen convectie op en daarom zal het ijs in het glas met het zoute water veel langzamer smelten.

 

Vraag 18: De pistoolgarnaal heeft een schaar die hij heel snel kan samentrekken. Daarmee schiet hij een waterstraal op zijn prooi af. Tegelijkertijd genereert hij indrukwekkende knallen. Waardoor ontstaan die knallen?

• Door een imploderende gasbel in de afgeschoten waterstraal

Het goede antwoord is pas een paar maanden bekend. Wat er gebeurt is op video vastgelegd door medewerkers van de Universiteit Twente. Zij filmden met een high speed camera de schaar van de pistoolgarnaal in actie. Daaruit bleek dat de garnaal zijn schaar sluit in minder dan 300 microseconde. Op dat moment spuit de garnaal water weg met een snelheid van dertig meter per seconde (ruim 100 km/h). Die hoge snelheid zorgt ervoor dat de druk ter plekke plotseling dramatisch zakt. Daardoor vormt zich een gasbel. Maar de druk neemt weer snel toe en de bel stort weer heel snel in elkaar. Het imploderen van de bel geeft de fikse knal, die zelfs op de sonar van onderzeeërs te zien is.

 

Vraag 19: Waaraan ontlenen zout en suiker hun conserverende werking in voedingsmiddelen?

• Ze drogen de aanwezige bacteriën uit

Als je een oplossing maakt van minstens twintig procent zout of suiker, zullen de boosdoeners die ons voedsel bedreigen langzaam maar zeker uitdrogen. Dat komt door de osmotische druk van het zout of de suiker. Osmose is diffusie door een half-doorlaatbare wand, waarbij het vocht in de richting van de sterkste concentratie trekt. De suiker- of zoutconcentratie buiten de bacterie is zeer hoog vergeleken met de concentratie binnen de bacterie. Het water in de bacterie zal door de wand heen naar de hoge concentratie zoet of zout water buiten de bacterie stromen. De hele bacterie loopt leeg en zal uitdrogen. De natuur wil namelijk altijd concentratieverschillen opheffen.

 

Vraag 20: Je hebt een basketbal en daarop leg je een tennisbal. Je laat ze samen van 1 meter hoogte vallen. Wat gebeurt er als de basketbal de grond raakt?

• Als de basketbal op de grond stuitert, zal bijna alle energie worden overgedragen op de tennisbal, die daardoor als een kanonskogel wegschiet

 

De tennisbal bereikt een grote hoogte. Hij krijgt een flinke oplawaai van de basketbal, die zelf bijna stil komt te liggen. Als de ballen neerkomen botsen ze, waarbij de bewegingsenergie van de basketbal bijna volledig wordt overgedragen op de tennisbal. De botsing kan de snelheid van de tennisbal met een factor 3 doen toenemen en aangezien de hoogte die de bal dan kan bereiken kwadratisch afhangt van de snelheid, kan hij wel negen maal zijn originele hoogte bereiken. Antwoord b is juist.

Doet men het experiment met drie ballen (een basketbal, een tennisbal en bovenop een pingpongbal), dan wordt het nog veel gekker. De bovenste bal kan wel 49 maal de originele hoogte bereiken.