Antwoorden NWQ 2013

Vraag 1: In de zeventiende eeuw gingen de Britten flessen produceren die de druk van mousserende wijn aankonden. Wat was een belangrijke aanleiding hiervoor?

• Er was te weinig hout om schepen te maken

In de zeventiende eeuw had Engeland veel hout nodig om schepen te maken voor oorlog en handel. Ook toen al dreigde houtschaarste. Admiraal Robert Mansell maakte zich zorgen en vroeg koning James I om bij wet vast te leggen dat er geen hout meer gebruikt mocht worden voor de ovens in glas- en metaalfabrieken. In die tijd waren deze opkomende industrieën belangrijke houtverbruikers. Deze wet werd van kracht in 1615. Glasblazers gingen alternatieven gebruiken zoals steenkool, dat op veel hogere temperaturen brandt. Een mooi neveneffect was dat het glas van hogere kwaliteit werd en de druk van mousserende wijn beter kon weerstaan.

Vraag 2: Wanneer kinderen naar een 3D-film kijken, ontvangen zij in vergelijking met volwassenen beelden op hun netvlies met:

• Meer diepte

Het licht van voorwerpen komt in het linkeroog onder een net iets andere hoek binnen dan in het rechteroog. Het gebruik van deze hoekverschillen is een van de manieren waarop mensen diepte kunnen bepalen. Een 3D-film maakt hier gebruik van door voor het linkeroog een iets ander beeld uit te zenden dan voor het rechteroog. De afstand tussen deze twee beelden op het beeldscherm bepaalt de mate van diepte die de 3D-film weergeeft. Een 3D-film gaat uit van een pupilafstand bij een volwassen mens. Als de pupillen dichter bij elkaar staan, zoals bij kinderen, levert eenzelfde afstand tussen de twee beelden op het scherm een groter hoekverschil op het oog op. Een groter hoekverschil vergroot de afstand tussen het virtuele voorwerp en het scherm zodat je beelden met meer diepte ziet.

Vraag 3: Hoe kun je een waterdruppel minutenlang laten stuiteren op een wateroppervlak?

• Door het wateroppervlak op en neer te bewegen

Waterdruppels kunnen intact blijven op het wateroppervlak doordat een dunne luchtlaag hen van het wateroppervlak scheidt. Door het gewicht van de druppel wordt die laag langzaam weggedrukt en verdwijnt de druppel in het water. Door het wateroppervlak met hoge snelheid op en neer te bewegen, ververs je steeds de luchtlaag en kunnen druppels minuten – of soms urenlang – blijven stuiteren op het water.

Vraag 4: Max en Bello weten dat ze gevlekte oren hebben als Rakker ze ook heeft, en Max en Bello weten dat Bello gevlekte oren heeft als Max ze ook heeft. Rakker weet of hij gevlekte oren heeft, Max en Bello niet. Alle drie de honden kunnen alleen de oren van de andere zien. Wat klopt?

• Rakker en Max hebben geen gevlekte oren, Bello wel

Als Rakker gevlekte oren heeft, zouden Max en Bello weten dat ze gevlekte oren hebben. Maar er staat dat Max en Bello dat niet weten, dus Rakker kan geen gevlekte oren hebben. Antwoord C is daardoor onjuist. Bello weet dat hij gevlekte oren heeft als Max ze ook heeft. Maar omdat Bello dat niet weet, kan Max geen gevlekte oren hebben. Antwoord A valt daardoor ook af. Antwoord B is dus het goede antwoord. Als Max gevlekte oren heeft, heeft Bello ze ook en weten ze dat beide. Stel Bello heeft geen gevlekte oren, dan weet Max dat hij ook geen gevlekte oren heeft. Gegeven is dat Max niet weet of hij gevlekte oren heeft. Daardoor kunnen we concluderen dat Bello wel gevlekte oren heeft.

Vraag 5: Toeritdosering reguleert de instroom van auto's vanaf de toerit naar de snelweg. Waardoor zorgt toeritdosering per auto gemiddeld voor minder vertraging?

• Auto's houden minder afstand als ze nog niet in de file hebben gestaan

Vertraging wordt vastgesteld aan de hand van het moment waarop auto's een gebied in- en uitrijden. De uitstroommomenten worden bepaald door de volgtijden die auto's aanhouden. Hoe dichter auto's op elkaar volgen, hoe meer er uitstromen en dus hoe kleiner de vertraging. Wanneer automobilisten in de file hebben gestaan, doet zich het verschijnsel voor dat ze daarna meer afstand houden. Hierdoor wordt het uitstroommoment van een auto en alle volgende auto’s verlaat. Met toeritdosering wordt een file voorkomen en volgen automobilisten dichter op elkaar. De weg verliest niet aan capaciteit en dat zorgt voor gemiddeld minder vertraging per auto.

Vraag 6: Een goochelaar vraagt je te raden welke kaart hij blind getrokken heeft uit een spel kaarten. Voordat je raadt, mag je één vraag stellen. Welke vraag geeft de grootste kans op succes?

• Het maakt niet uit of je vraag A of B stelt

Het maakt niet uit welke vraag je stelt. Vraag A: 'Is het een zwarte kaart?' geeft twee mogelijkheden. Een kans van 1/2e dat de kaart inderdaad zwart is. Dan heb je 1/26e (de rode kaarten) kans om de goede kaart te gokken. Je hebt dezelfde kans als de vraag met 'nee' wordt beantwoord. Dus: (1/2 * 1/26) + (1/2 * 1/26) = 1/26e kans dat je het goed raadt. Bij vraag B: 'Is het een ruiten twee?' heeft antwoord 'ja' een kans van 1/52e en dan heb je het automatisch goed. 'Nee' heeft een kans van 51/52e. Daarna moet je raden uit alle overgebleven kaarten en heb je dus 1/51e kans. Dit geeft: (1/52 * 1/1) + (51/52 * 1/51) = 2/52 = 1/26e kans. Het maakt niet uit welke vraag je stelt omdat het allebei ja/nee-vragen zijn.

Vraag 7: Je knoopt de uiteinden van een touw aan elkaar. Dan haal je het touw door een karabijnhaak heen zoals op het linkerplaatje. Met een tweede karabijnhaak verbind je de uiteinden als op het rechterplaatje. Wat moet je doen om het touw los te krijgen?

• De ene karabijnhaak in de andere klikken

Om het touw los te krijgen, moet een van de lussen op het linkerplaatje door de onderste karabijnhaak gehaald worden. Als de haken in elkaar geklikt zijn, kun je bijvoorbeeld de rechterlus in de bovenste haak door de onderste haak halen. Het touw is dan los van de onderste haak en hangt daarmee ook los in de bovenste haak. Je krijgt dan de situatie van het linkerplaatje, maar dan ondersteboven.

Vraag 8: Krokodillen kunnen een deel van hun bloedsomloop afsluiten. Wat is hier het voordeel van?

• Ze kunnen dan langer onder water blijven

In tegenstelling tot mensen kunnen krokodillen de bloedtoevoer naar hun longen afsluiten. Ze hebben namelijk naast een extra hartklep ook nog een extra aorta in hun lichaam. Als er weinig zuurstof beschikbaar is, bijvoorbeeld wanneer een krokodil onder water is, sluit de extra klep de longslagader af. Zuurstofarm bloed gaat dan via de extra aorta naar de organen. Dit bloed wordt vanuit de andere aorta gemengd met zuurstofrijk bloed via verbindingen tussen beide aorta's. Hierdoor stroomt er meer bloed naar de organen dat meerdere keren wordt rondgepompt en is er in totaal meer zuurstofafgifte. Vasten kan leiden tot het afsluiten van de bloedstroom naar de spijsverteringsorganen, andersom kan echter niet. Krokodillen verliezen warmte door het openzetten van hun bek.

Vraag 9: In neonbuizen kan soms een patroon ontstaan van lichte en donkere banden die elkaar afwisselen. Wat is hiervan de reden?

• Elektronen moeten een bepaalde snelheid hebben voordat het gas licht uit gaat stralen

Licht in een neonbuis ontstaat wanneer elektronen, die versneld worden door een elektrode in de buis, op neonatomen botsen. Door deze botsingen gaan de neonatomen licht uitstralen. Na de botsing zijn de elektronen hun snelheid kwijtgeraakt, maar worden ze weer door het elektrische veld binnen in de buis versneld. Als de elektronen opnieuw genoeg snelheid hebben, zullen ze weer hard genoeg botsen om nieuwe neonatomen licht uit te laten stralen. Elk materiaal en elke kleur licht heeft zijn eigen drempelsnelheid. Op deze manier ontstaan er lichte plekken waar botsingen plaatsvinden met daartussenin donkere plekken waar elektronen nog niet genoeg snelheid hebben om licht te veroorzaken.

Vraag 10: Je kunt met behulp van licht en een zwart watje een luidspreker maken. Dit werkt alleen als het licht:

• Knippert

Geluid bestaat uit drukgolven waarbij gebieden van hoge en lage luchtdruk elkaar afwisselen. Wanneer je met licht op een zwart watje schijnt, wordt het watje warm en zet het uit. Hierdoor krijg je een drukgolf. Continu laserlicht of blauw licht leveren geen geluid op. Want om continu geluid te produceren moet het watje doorlopend uitzetten en inkrimpen. Als je een lichtbron laat knipperen op muziek van bijvoorbeeld een mp3-speler kun je wel een speaker maken.

Vraag 11: Wat is waar over nicotine?

• Je kunt het gebruiken als pesticide

Veel mensen denken dat roken stress vermindert. Maar dit is nog nooit in dubbelblinde wetenschappelijke studies aangetoond. Sterker nog, na een paar weken met afkickverschijnselen ervaren rokers minder stress en zijn ze kalmer dan toen ze nog rookten. Bij een niet-roker gaat de bloeddruk bij een dosis nicotine even omhoog. Toch hebben rokers gemiddeld een lagere bloeddruk dan niet-rokers. Wanneer ze stoppen met roken gaat hun bloeddruk weer een beetje omhoog. Het exacte mechanisme hierachter is nog onbekend. Nicotine werd na de Tweede Wereldoorlog op grote schaal gebruikt als pesticide, maar omdat er middelen bestaan die goedkoper en veiliger zijn, wordt de verkoop aan banden gelegd.

Vraag 12: Als je cornflakes laat drijven op melk trekken ze elkaar aan. Waardoor komt dat?

• De ene cornflake trekt het water omhoog en de andere wil daar bovenop drijven

Drijvende voorwerpen veranderen lokaal een wateroppervlak. Heel lichte voorwerpen zoals cornflakes trekken het water iets omhoog. Andere lichte voorwerpen worden hierdoor aangetrokken doordat ze proberen boven op het hoger gelegen water te komen. Bij sommige voorwerpen gaat dit net andersom. Zo laten paperclips het water lokaal een beetje zakken; ze duwen het wateroppervlak in. Andere paperclips willen in dat lager gelegen gedeelte zitten en hierdoor ontstaat ook een aantrekkingskracht. Dit effect van onderlinge aantrekkingskracht is het zogenoemde Cheerios-effect, vernoemd naar de gelijknamige cornflakes. Er ontstaat een afstotende kracht tussen een paperclip en een cornflake doordat de eerste het water omlaag duwt en de tweede omhoog. 

Vraag 13: Voor een ziekte waar 1 op de 1000 mensen aan lijdt, is een 99% betrouwbare test ontwikkeld. Wat is de kans dat je ook echt ziek bent als de test dat uitwijst?

• 9%

Neem voor de berekening 100.000 mensen als voorbeeld. 1 op de 1000 is ziek, dus in totaal zijn 100 mensen ziek en 99.900 mensen niet ziek. De betrouwbaarheid van de test is 99%. Dus als we iedereen testen blijken 99 van de 100 mensen ziek te zijn (1 is ook echt ziek, maar volgens de test is hij gezond). Van de 99.900 gezonde mensen worden 999 ten onrechte als ziek aangemerkt (1% van 99.900 = 999). In totaal zijn 999 + 99 = 1098 mensen als ziek bestempeld, maar 99 daarvan zijn echt ziek. Dat is een percentage van 9%. Hoe zeldzamer de ziekte, hoe groter de kans dat iemand ten onrechte als ziek uit de test komt. Bij zeldzame ziektes is er immers een heel grote groep niet-zieken.

Vraag 14: Wat gebeurt er als het op aarde plotseling zou stoppen met waaien?

• De lengte van de dag wordt korter

Winden waaien op aarde in alle richtingen, maar gemiddeld draait de atmosfeer sneller rond dan de aardbol zelf; een zogenoemde superrotatie. Wanneer de wind overal zou gaan liggen, verandert de draaisnelheid van de aardbol. De aardbol en de atmosfeer vormen samen namelijk een nagenoeg gesloten systeem en hierbij geldt het behoud van het impulsmoment. De aardbol neemt de draaiing van de atmosfeer ‘over’ en gaat zelf sneller draaien waardoor de lengte van de dag korter wordt. Dit is overigens niet geheel hypothetisch. In januari waait het harder op aarde en rond juli waait het zachter. NASA en het IERS meten elk jaar het effect hiervan op de lengte van de dag.

Vraag 15: Een balansweegschaal met links een zilveren kroon en rechts een gouden kroon is in evenwicht. Wat gebeurt er als je de weegschaal onder water plaatst?

• De gouden kroon daalt en de zilveren kroon stijgt

De balansweegschaal is boven water in evenwicht, dus beide kronen zijn even zwaar. De dichtheid van goud is bijna twee keer zo hoog als die van zilver dus is het volume van de zilveren kroon groter. Wanneer de weegschaal onder water wordt geplaatst, zal de zilveren kroon meer water verplaatsen dan de gouden kroon. Volgens de wet van Archimedes is de opwaartse kracht gelijk aan de massa van het verplaatste water. Doordat de opwaartse kracht bij de zilveren kroon groter is, zal de gouden kroon dalen.