Dit zijn de 15 publieksvragen en -antwoorden van de Nationale Wetenschapsquiz 2018.
Vraag 1: Je brengt met identieke kristallen glazen een toost uit met champagne en een toost met bubbelloze wijn. De glazen met bubbelloze wijn klinken hoog en helder, die met champagne laag en dof. Hoe komt dat?
Het juiste antwoord is c.
Er zijn twee factoren die een belangrijke rol spelen bij de geluidssnelheid in een vloeistof. De eerste is de traagheid van de vloeistof, die is in beide gevallen gelijk. De tweede factor is de ‘samendrukbaarheid’ van de vloeistof. Die verandert drastisch door de aanwezigheid van een kleine hoeveelheid belletjes. Champagne is lastig indrukbaar, maar luchtbellen laten zich juist makkelijk samendrukken onder invloed van het geluid. Dit zorgt ervoor dat de geluidssnelheid in champagne beduidend lager is dan die in de wijn zonder bubbels. Bovendien krimpen en zetten de belletjes uit door het geluid. Dit zet geluidsenergie om in warmte en dat zorgt ervoor dat het geluid van de toost met champagne sneller uitdooft.
Antwoord a is fout; de snelheid van de stroming is te verwaarlozen, vergeleken met de snelheid van het geluid. Antwoord b is onzin; geluid reist juist sneller door een vloeistof dan door een gas.
Met dank aan Sander Huisman en Detlef Lohse (Universiteit Twente)
Vraag 2: In steden als Singapore en Hongkong zetten architecten hun flatgebouwen vaak op kolommen. Waarom doen ze dat?
Het juiste antwoord is b.
Het zogeheten lift up design van gebouwen is in dichtbebouwde, windluwe Aziatische steden in opkomst vanwege de valwinden die onder de gebouwen door slaan. Die extra wind op straatniveau zorgt voor verkoeling. Dit fenomeen ontstaat door het verschil in luchtdruk tussen de kant van het gebouw waar de wind op staat, en de kant in de luwte. Dat drukverschil wekt een trek op in de doorgang onder het gebouw. De snelheid van die valwinden kan oplopen tot drie keer de windsnelheid in open veld - reden om in winderig Nederland juist op te passen met gebouwen op pootjes.
Vraag 3: Je koopt in de supermarkt een zakje gedroogde cranberries en een fles koolzuurhoudend water. Je schenkt dat water ’s avonds in een karaf en gooit er een handvol cranberries in. Die gaan nu op en neer pendelen tussen de bodem en het wateroppervlak. Waar zijn de bessen de volgende ochtend?
Het juiste antwoord is a.
De cranberries bestaan voor ruim de helft uit suiker. Dit is grotendeels toegevoegde suiker, want de bessen zijn van zichzelf erg zuur. Suiker is zwaarder dan water. Daardoor zinkt een cranberrie in het water. Het pendelen komt op gang doordat het koolzuur belletjes op de bes vormt, wat hem naar boven doet drijven. Boven knapt dan een deel van de belletjes, waardoor de bes weer zinkt. Dit pendelen gaat door zolang er voldoende koolzuur beschikbaar is. Je zou denken dat de bes daarna op de bodem blijft, maar er speelt nog een effect. De suiker in de cranberries lost langzaam op. Na een nacht in het water is er zo veel suiker uit de bessen verdwenen, dat ze lichter zijn geworden dan water. De volgende ochtend drijven ze daardoor boven in de karaf.
Deze vraag werd ingestuurd door Riet Olsder (die zelf geen verklaring had voor het fenomeen). Ook een vraag insturen? Mail naar nwq@vpro.nl
Vraag 4: Archeologen vonden in Herculaneum slachtoffers van de beruchte Vesuviusuitbarsting van 79 na Christus. Deze mensen hadden opvallend zwak tandglazuur in vergelijking met tijdgenoten elders. Hoe kwam dat?
Het juiste antwoord is b.
Door vulkanische activiteit van de Vesuvius bevatte het grondwater in de omgeving veel fluoride. In Herculaneum zat dit grondwater niet al te diep, het werd als drinkwater gebruikt. De bewoners van Herculaneum kregen daardoor veel fluoride binnen. In plaatsen in de buurt zat het grondwater dieper. Daarom gebruikten bewoners daar water van verderop, dat met aquaducten werd aangevoerd. Dit water bevatte minder fluoride.
Fluoride werkt goed tegen gaatjes, maar belemmert bij hoge doseringen juist het herstel van het tandglazuur. Als gevolg hiervan verkleuren de tanden. Er verschijnen eerst witte streepjes en vervolgens gele en bruine vlekken op het tandglazuur. In ernstige gevallen wordt het glazuur bros en brokkelt het af. De fluorideconcentratie in het grondwater bij Herculaneum, zo'n 3,6 à 3,8 milligram per liter, ligt ruim boven de 0,5 tot 1 milligram per liter die de WHO voor drinkwater aanbeveelt.
Deze vraag is bedacht door Margot Hoogerwerf.
Vraag 5: Er is een haaiensoort die na zwangerschap bijna altijd een tweeling baart. Hoe komt dat?
Het juiste antwoord is b.
De zandtijgerhaai is eierlevendbarend: de vrouwtjes broeden de eieren in hun lichaam uit. Aanvankelijk komen er tientallen eieren uit, maar het sterkste jong eet snel na het uitkomen zijn broertjes en zusjes op. Na deze bloedige strijd krijgt hij vervolgens ook nog onbevruchte eitjes te eten. Het weldoorvoede jong kan wel een meter lang worden. Maar waarom krijgt deze haai nou twee jongen, en niet maar één? Dat komt doordat de haai twee baarmoeders heeft. Er worden dus twee sterke baby’s geboren. Die kunnen elkaar niet verslinden. Ze hebben overigens vaak verschillende vaders.
Vraag 6: Bij de water bottle flip challenge is het de kunst om een flesje water zó te gooien, dat het na een salto staand landt. Wanneer het flesje voor ongeveer 30 procent is gevuld, is de kans het grootst dat dit lukt. Maar wat als het flesje voor ongeveer 30 procent is gevuld met vla, in plaats van water? Dan is de kans dat het flesje rechtop landt:
Het juiste antwoord is b.
Tijdens een bottle flip met water verspreidt de vloeistof zich door het flesje. Dat remt de draaisnelheid van de fles, doordat de massa gemiddeld verder van de draaias terechtkomt. De lagere draaisnelheid vergroot de kans op een succesvolle landing. Vla is stroperiger dan water. Daardoor kan het zich tijdens de draai niet snel genoeg door het flesje verspreiden, en remt het de draaisnelheid niet zoals het water dat doet. De kans op een succesvolle bottle flip met een flesje vla is daardoor beduidend kleiner dan met een flesje water.
Vraag 7: Je laat tegelijk drie tonen horen, één van 400, één van 600 en één van 800 hertz. Welke toon hoor je?
Het juiste antwoord is a.
De toon van 200 hertz is de grondtoon van de boventonenreeks van 400, 600 en 800 hertz. Wij horen naast die drie tonen vooral de grondtoon die daaronder ‘hoort’, wanneer de drie boventonen samen worden afgespeeld. Deze grondtoon is niet te detecteren als fysische geluidsgolf. Ook wordt de 200 hertz-toon niet geproduceerd in het slakkenhuis. Waar komt deze toon dan vandaan? Hij wordt opgewekt in de auditieve hersenen. Doordat de intervallen tussen de boventonen steeds hetzelfde zijn, wekken de hersenen zelf een bijpassend elektrisch signaal op. De grondtoon die je nu hoort, wordt een ‘verschiltoon’ of ‘missing fundamental’ genoemd.
Met dank aan John van Opstal (Donders Instituut, Radboud Universiteit)
Vraag 8: Doordat de aarde opwarmt, verdwijnt er veel ijs op Groenland en Antarctica. Waar leidt dat toe?
Het juiste antwoord is c.
Het gesmolten poolijs komt in zee terecht. Dat water verplaatst zich van de polen in de richting van de evenaar, en komt zo verder van de draaias van de aarde terecht. Dit vertraagt de draaiing van de aarde, net zoals een kunstrijder vertraagt als hij na een pirouette zijn armen wijd uitstrekt?. De dagen worden dus iets langer. Het effect is klein: tijdens de afgelopen 25 jaar werden de dagen in totaal 0,2 milliseconde langer.
Antwoord b is onzin, de zeebodem rond de evenaar wordt door de extra watermassa eerder iets dieper. Ook a is onjuist: doordat de totale massa van de aarde niet verandert, heeft de zeespiegelverandering ook geen effect op de beweging van onze maan.
Vraag 9: Een bak is gevuld met een dikke laag fijn zand. Van onderaf wordt lucht door het zand geblazen, met flinke kracht en gelijkmatig verdeeld. Wat gebeurt er als je een biljartbal in de bak gooit?
Het juiste antwoord is c.
In een bak zand liggen de zandkorrels op elkaar als ballen in een ballenbak: ze steunen op elkaar, waardoor ze samen een stevige massa vormen. Als je van onderen lucht door de bak zand blaast, wordt elke zandkorrel een klein beetje opgetild. De korrels gaan zweven: ze bereiken een evenwicht tussen de opwaartse wrijvingskracht van de luchtstroom en de neerwaartse zwaartekracht. Het zand gedraagt zich dan als een vloeistof. Wanneer de dichtheid van een voorwerp kleiner is dan de dichtheid van het zand-luchtmengsel, dan blijft het drijven; is die groter, zoals bij een biljartbal, dan zinkt het.
Met dank aan Rob Mudde (TU Delft)
Vraag 10: Waarom hebben taalkundigen in Nederland en Vlaanderen minstens vijftig woorden voor vlinder kunnen optekenen, maar slechts vier voor varken?
Het juiste antwoord is b.
Varkens hebben economische waarde. Het is daarom altijd belangrijk geweest over varkens te kunnen praten met mensen van buiten de eigen streek, waar ze een ander dialect spreken. Een gemeenschappelijke term was dus essentieel. Dit geldt voor kleine dieren als vlinders niet. Hetzelfde fenomeen zien we bij planten: er zijn slechts zes woorden opgetekend voor gras, dat waarde heeft als veevoer, en meer dan 160 voor madeliefje.
Met dank aan Marc van Oostendorp (Meertens Instituut) en Jos Swanenberg (Universiteit Tilburg)
Vraag 11: Vijf boeren moeten drie kavels land van elk 1 hectare groot eerlijk verdelen. Iedere boer krijgt dus 0,6 hectare land. Niemand vindt het een probleem als zijn grond uit meerdere stukken bestaat, mits elk stuk minstens 0,25 hectare groot is. Lukt het om de kavels onder deze voorwaarde te verdelen?
Het juiste antwoord is b.Geen enkele boer krijgt drie stukken land, dan wordt namelijk minstens één van de stukken te klein. Ook kan geen enkele boer één lap grond krijgen, want dan blijft er op de kavel 0,4 hectare over. Dat stuk is ondeelbaar, want anders is minimaal één deel kleiner dan 0,25 hectare. Intact laten mag echter ook niet, want dan mist de boer nog 0,2 hectare, wat te weinig is. Alle vijf boeren krijgen dus twee stukken land, samen tien. Tien stukken land betekent dat de kavels in drie, drie en vier stukken worden opgedeeld. Een kavel in vieren kan enkel in stukken van 0,25 hectare. Er zijn dan vier boeren die een stuk van 0,25 krijgen. Zij krijgen ieder nog een stuk van 0,35 hectare. De overige twee kavels zijn dus verdeeld in twee stukken van 0,35 hectare en een derde stuk van 0,3 hectare. De vijfde boer krijgt de twee stukken van 0,3 hectare.
Deze vraag is ingestuurd door wiskundige Alex van den Brandhof. Ook een vraag insturen? Mail naar nwq@vpro.nl
Vraag 12: Het carillon van de Zuiderkerk in Amsterdam en dat van de Nieuwe Toren in Kampen zijn rond 1660 gegoten door de gebroeders Hemony. Het carillon in Kampen is nog steeds zuiver, maar de klokken in Amsterdam zijn gemiddeld bijna een halve toon lager geworden. Waardoor komt dat?
Het juiste antwoord is a.
Amsterdam had vanaf de 19e eeuw meer industrie dan Kampen. De lucht was in Amsterdam daardoor viezer dan in Kampen. De uitstoot van de steenkool, die in fabrieken en huizen verstookt werd, bevatte veel zwavelverbindingen. Die hebben het brons gecorrodeerd. De wand van de klokken in Amsterdam werd daardoor dunner. Een dunnere wand leidt tot een lagere toon. Dat zit zo: tijdens het luiden vervormt de klok. Hoe dikker de wand van de klok, des te groter de weerstand tegen de vervorming is en des te hoger de toon. Als de wand dunner is, is de vervorming van de wand groter en de toon lager.
Met dank aan Joost Eijsbouts, Joep van Brussel en Bert Augustus (Klokkengieterij Eijsbouts, Asten)
Vraag 13: Dit karretje staat op tafel, met een liniaal erbovenop. Je drukt de liniaal van boven op het grote wiel en beweegt hem naar rechts. Wat doet het karretje?
Het juiste antwoord is c.
Als je vanuit de liniaal redeneert, is het moeilijk te begrijpen waarom het karretje naar rechts rijdt. Maar vanuit de kar gezien maakt het niet uit wat er beweegt: het tafelblad naar links, of de liniaal naar rechts. Als je de liniaal stilhoudt en het tafelblad naar links trekt, gaan de kleine wielen met de klok mee draaien, en het grote wiel tegen de klok in. En dus rijdt het karretje naar rechts. Naar links rijden kan niet, omdat het grote wiel dan via de kleine wielen zijn eigen snelheid oneindig hoog zou moeten opvoeren. Bovendien duw je naar rechts. Dus zou het raar zijn als het karretje naar links reed.
Een korte wiskundige uitleg van de werking van het karretje kun je hier vinden.
Vraag 14: In de zestiende eeuw zag een bemanningslid van het schip De Witte Swaen na een maandenlange poolnacht de zon twee weken eerder opkomen dan hij had verwacht op basis van astronomische gegevens. Wat was er aan de hand?
Het juiste antwoord is a.
De zonsopgang was een luchtspiegeling, die ontstond doordat zonnestralen afbogen door een zogeheten inversielaag. Dat is een warme luchtlaag die boven op een koude luchtlaag ligt. De warme en koude luchtlaag verschillen van dichtheid. Daardoor buigen de zonnestralen op de grens van de luchtlagen af. Wanneer de inversielaag ten minste 400 kilometer dik is en het juiste temperatuurverschil met de koude luchtlaag heeft, is de kromming van de zonnestralen even groot als die van de aarde. De zon lijkt dan eerder op te komen: hij is al zichtbaar voordat hij werkelijk boven de horizon is. Dit verschijnsel wordt het Nova Zembla-effect genoemd. Het werd op 24 januari 1597 voor het eerst beschreven door Gerrit de Veer, een bemanningslid van de expeditie van Willem Barentsz naar Nova Zembla.
Tot voor kort was de verouderde juliaanse kalender (antwoord B) de meest gehoorde verklaring voor de vroege zonsopgang op Nova Zembla in 1597. De juliaanse kalender liep in de zestiende eeuw tien dagen achter op het zonnejaar. Om deze afwijking te corrigeren, voerde paus Gregorius XIII in 1582 kalenderhervormingen door. Uit dagboeken van Gerrit de Veer kun je opmaken dat hij steevast deze nieuwe gregoriaanse kalender gebruikte. Bijvoorbeeld door na te gaan wanneer hij schrijft dat het een zondag is, of wanneer hij de posities van de zon beschrijft. Gerrit de Veer had zich dus niet in de datum vergist.
Men dacht ook lange tijd dat Gerrit de Veer vergeten was zijn kompas te corrigeren (antwoord C). Nova Zembla kende in 1597 inderdaad een magnetische afwijking ten opzichte van het geografische noorden – van maar liefst 22.5 graden – maar Gerrit de Veer was zich hiervan bewust. Uit zijn dagboeken blijkt dat hij zijn metingen niet baseerde op een scheepskompas, maar op een loden kompas dat vlakbij Het Behouden Huys was geplaatst. Dit laatste kompas was gecorrigeerd voor de magnetische afwijking.
De naam van het expeditieschip van Willem Barentsz was lange tijd onbekend. In oktober 2018 heeft Gerald de Weerdt, initiatiefnemer van de reconstructie van het expeditieschip, de naam van het schip gevonden in Amsterdamse stadsarchieven. In zakelijke contracten werd een klein scheepje vanaf 1596 opeens niet meer genoemd. Dit was zeer ongebruikelijk voor een scheepje dat al meermaals op expeditie was gestuurd. Historici hebben daarom geconcludeerd dat dit scheepje met de naam De Witte Swaen hoogstwaarschijnlijk het expeditieschip van Barentsz is geweest.
Deze vraag is bedacht door Margot Hoogerwerf.
Met dank aan Siebren van der Werf
Vraag 15: Je loopt op een loopband en kijkt ondertussen naar het midden van een grote , zwarte schijf met witte stippen, die langzaam tegen de klok in draait. Na een tijdje val je vanzelf om. Welke kant val je op?
Het juiste antwoord is a.
Als je tijdens het lopen de wereld om je heen tegen de klok in ziet draaien, denken je hersenen dat je lichaam met de klok mee aan het draaien is en dat je dus naar rechts aan het vallen bent. Om je balans te handhaven, beweegt je lichaam automatisch de andere kant op: je valt naar links. Doordat je (bijna) niets van de ‘echte’, niet-draaiende wereld ziet, vormt de draaiende schijf met stippen je enige referentiekader. Hoe je ook je best doet om het te voorkomen, je valt vanzelf om.
Met dank aan
Maarten Prins (Militair Revalidatiecentrum Aardenburg, Doorn) en Sjoerd Bruijn (Vrije Universiteit Amsterdam)