Schommeltouwkoppel

Geen groter gevaar voor een bedrijf dan de veroudering van zijn personeelsbestand. Een bedrijf dat verder kijkt dan vandaag zorgt voor tijdige aanvoer van jonge mensen. Zij verhinderen dat men vastroest of inslaapt. Ook het AW-laboratorium nam daarom een jaar of wat geleden twee science trainees in huis en maakt die tegen onkostenvergoeding spelenderwijs vertrouwd met de AW-filosofie, de typische AW-onderzoekskneepjes, de aparte apparaten, het ITC-gebeuren enz. Junior researchers van eigen kweek.

En niet zonder vrucht want werkelijk komen zij nu al met waarnemingen en overwegingen die de moeite waard zijn. Zo was er laatst de vraag of water waarin veel gas is opgelost lichter is dan water waarvan al het gas is uitgedreven, hoe zeg je dat. Er was limonade gemaakt uit roosviceesiroop met spawater in plaats van gewoon water en de viceestroop had veel slechter gemengd dan anders. In het gewoon zware water lost de siroop al niet zomaar op, nu moest er echt geroerd worden. Het was spawater met koolzuur, spuitspawater dus, en misschien lag het aan het koolzuur, was de gedachte. Hoe lichter de bovenstaande vloeistof hoe moeilijker daar de zware stroop doorheen wil.

Al eens eerder is op deze plaats vastgesteld dat water waar veel lucht door borrelt een lagere dichtheid en van de weeromstuit een geringere opwaartse kracht heeft dan gewoon water. Het zou dit fenomeen zijn dat het grootste gevaar oplevert bij het verlaten van een zinkend schip. Als zo'n schip uiteindelijk onder de golven glijdt komt er opeens veel lucht vrij uit de ruimen en passagiersverblijven en dat biedt te weinig opwaartse kracht aan sloepen en drenkelingen. Ook mysterieuze scheepsverdwijningen worden zo wel verklaard: er zouden plaatsen op aarde zijn waar op gezette tijden grote hoeveelheden rottings- of gistingsgassen omhoog borrelen. Het schip dat doorheen vaart gaat subiet naar de bodem.

Aan water met zichtbare gasbellen viel dus niet veel eer te behalen. Interessanter was de vraag of water waarin lucht of een ander gas is opgelost (tot niet meer dan verzadiging) in theorie lichter moet zijn dan gewoon water. Als tegenhanger dus van de verzwaring die het oplossen van zout of suiker teweegbrengt.

`t Is niet iets waar de literatuur zich het hoofd over breekt en daarom zat er niets anders op dan de zaak eerst eens experimenteel aan te pakken. De ervaring leert dat de amateuronderzoeker in staat is dichtheidsverschillen van minder dan drie procent tussen twee soorten water op te sporen. Dat verschil is namelijk voldoende om de waterlagen gedurende korte tijd van elkaar gescheiden te houden: laat het koffiefilter (waar net kokend water doorheen liep) even uitdruppen in een glas met koud water en bekijk het resultaat. Met heet bietensap is het nog mooier.

Om de mogelijkheden te verkennen werd besloten vers spuitspawater te ontgassen (door het uit te koken en onder luchtafsluiting te laten afkoelen) en licht aan te kleuren met een paar druppels bietensap. Op zijn minst zou vers spawater (met wèl al die gasbellen) daarop moeten blijven drijven als men het er behoedzaam op liet druppelen. Werd niet eens dat zichtbaar dan had verder experimenteren geen zin.

Het werd niet zichtbaar, maar toch hebben verdere proefnemingen zin want achteraf bezien was het natuurlijk veel beter geweest de kleurstof toe te voegen aan het borrelende spawater. Wat niet wegneemt dat er somberheid bestaat over de einduitkomst van het werk. De meeste gassen lossen donders slecht op in water en waarschijnlijk passen ze goed tussen de watermoleculen.

Ook de jongste AW-trainee deed een intrigerende waarneming. Zij schommelt vaak (in de normale zittende positie) op een schommel die aan twee gewone touwen aan twee schommelhaken hangt en trekt dan soms die twee touwen voor haar borst naar elkaar toe tot ze in één hand zijn te houden. Steevast raakt zij daarbij in rotatie (waarbij ook de touwen in elkaar draaien) en altijd dezelfde kant op: tegen de zon in. Bij de hoofdlaborant, die ongeveer vier keer haar gewicht heeft, gebeurt nooit wat bijzonders. Toch moest hij het raadsel oplossen.

En het lukte, want het was ook niet zo ingewikkeld. De drijvende kracht achter de draaiing komt natuurlijk van de slag in het touw die onder bepaalde omstandigheden een koppel opwekt. Dat koppel is er niet als de schommel onbelast is, want bij het ophangen van de schommel hadden de touwen natuurlijk alle gelegenheid zich volledig te ontspannen en te ontwinden. Het is sowieso een wonder dat daarbij de slag niet verloren gaat. Het koppel verschijnt mèt de belasting. Hoe harder er in de lengterichting aan zo'n geslagen touw wordt getrokken hoe groter het koppel op het lichaam of voorwerp dat de belasting opwekt.

De foto toont het eenvoudigste proefje waarmee dat is aan te tonen. Men ziet een stukje vliegertouw met daaronder een Meccano-strookje waaraan gewichten van opklimmend gewicht zijn gehangen. Bij het begin van de proef hing er alleen het Meccano-strookje dat op zichzelf te licht was voor een noemenswaardig effect. Het eerste gewichtje van 50 gram wekte al een aardige rotatie op (toevallig mèt de zon mee), de volgende gewichten van 100 en 200 gram voerden dat nog flink op. Begrijpelijk: de gewichten trekken de slag uit het touw en het touw had een linkse schroef (want het was met de klok mee geslagen).

Op een normaal belaste schommel kan de rotatie door de afstand tussen de touwen niet tot stand komen, tot de touwen, zoals beschreven, worden samengevat. Maar er is een tegenwerkende complicatie: omdat de touwen in elkaar gaan draaien wordt de schommelplank omhoog getrokken en bij een erg hoge belasting lukt dat niet meer. Er is dus een optimum. Als het allemaal klopt treedt het effect niet op bij een schommel die aan gevlochten touw hangt.