Natte was

In 1975 bracht Jearl Walker ruim 600 fysische raadsels en problemen die hij in de loop van de jaren had verzameld bijeen in het boek: `The flying circus of physics'. Het werd uitgegeven door John Wiley en is een groot succes geworden. Veel van het materiaal was in rijpe toestand geplukt uit tijdschriften als de American Journal of Physics, Nature, Scientific American en Physics Teacher, maar veel kwam toch ook uit heel obscure bron. In ieder geval ademde het werk enthousiasme en nieuwsgierigheid. Uit alles bleek dat Walker zich vooral door de eigen belangstelling had laten leiden.

Dat werd nog eens extra duidelijk toen hij in 1978 het aanbod kreeg om de rubriek `Amateur Scientist' in Scientific American over te nemen van de kort daarvoor overleden C.L.Stong. Van 1978 tot 1990 heeft Walker veel van de intrigerendste raadsels uit zijn circus uitgewerkt. Diverse artikelen zijn later weer door Scientific American apart gebundeld, ze zijn hier en daar nog te koop. Het `flying circus' zelf, editie 1977, is nog steeds uit voorraad leverbaar. Het is zeker het aanschaffen waard, al was het maar vanwege het goedgehumeurde knip-en-plakwerk, de chaotische vormgeving en de typische geur van de gebruikte drukinkt.

Nu is er iets vreemds gebeurd. Uitgever John Wiley heeft onlangs opnieuw een verzameling natuurkundige raadsels, paradoxen en curiositeiten uitgebracht. `Mad about physics' heeft er bijna vierhonderd, nagenoeg allemaal uit de American Journal of Physics en Physics Teacher en, zo te zien, voor meer dan de helft overlappend met de vorige verzameling. Zelfs de illustraties zijn bijna identiek. Maar auteurs Jargodzki en Potter zwijgen in alle talen over het bestaan van Walker met zijn circus. En ook Wiley doet alsof zijn neus bloedt.

Hier moeten toch zeker geëigende stappen worden genomen, zou je zeggen. Maar Wiley kan het niet doen en Walker zal wel onvoldoende rechten hebben.

Enfin, ze zoeken het zelf maar uit. Het nieuwe boek is toch bij lange na zo aantrekkelijk niet als het eerste. Het bevat veel tot op de draad versleten nummers, zoals de zelfrichtende, vallende poes, de wervel in het leeglopende bad, de heliumballon in de remmende auto, de theeblaadjes in de doorroerde thee en de melk in de koffie. Vele decennia nadat men zich voor het eerst over deze kwesties boog kan het besluit ze nu op te nemen in een boekje toch niet op eigen nieuwsgierigheid wijzen.

Het lijkt Jargodzki en Potter er vooral om te doen leuk voor de dag te komen met almaar andere artefacten en buitenissigheden die de waarnemer op het verkeerde been zetten. Curiositeiten zoals `Newton's cradle', het managers-speeltje met die botsende stalen kogels-aan-een-touwtje. Dit is het reservoir waaruit wordt geput bij het opstellen van de NWO-Wetenschapsquiz. Een kwart van de vragen uit de laatste quiz staat in `Mad about physics'.

Wie ervan houdt kan zijn hart ophalen aan problemen als: wat gebeurt er als je een gat knipt in de zijkant van een volgezogen limonaderietje dat van boven wordt dichtgehouden? Daalt of stijgt de druk op de bodem van een fles gevuld met twee niet mengbare vloeistoffen (olie en water) als je de vloeistoffen hard door elkaar schudt? Of deze: als een zeilboot bij volmaakt windstil weer een snelstromende rivier afdrijft, hoe komt hij dan het snelst aan zee: met of zonder zeil?

Maar veel van de oplossingen die Jargodzki en Potter brengen zijn speculatief, onvolledig of slaan terug op verouderde literatuur. Het al te breed geaccepteerde oordeel dat het zo voordelig is voor trekvogels om in V-formatie te vliegen berust op oude, simplistische berekeningen. In hun verklaring van de maanillusie (de laagstaande maan lijkt groter dan de hogerstaande) missen zij het recente werk van Kaufman en Kaufman (PNAS, 4 januari 2000). Als ze beweren dat de mens bij koud weer wel 30 procent van zijn lichaamswarmte via zijn hoofd verliest laten ze totaal in het midden hoe koud het daarvoor moet zijn, of het hier de rustende mens in het volle bezit van zijn kleren betreft en hoeveel haar er op dat hoofd zit.

Het advies aan de rugzakkampeerder om de zwaarste spullen uit de uitrusting hoog in de rugzak te stoppen, opdat het rugzakzwaartepunt zo ver mogelijk naar voren komt te liggen gaat voorbij aan het feit dat de wervelkolom zo erg ongunstig belast wordt. Daar staat weer tegenover dat `Mad' een heel mooie verklaring geeft voor de waarneming dat houten tentharingen zoveel moeilijker de harde grond in zijn te krijgen dan stalen haringen: het akoestisch gedrag van de houten pennen schiet tekort, het was al in 1951 bekend.

In probleem 76 wordt gevraagd wat er meer weegt: een kubieke meter vochtige lucht van een bepaalde druk en temperatuur of een kubieke meter droge lucht van dezelfde druk en temperatuur. Het antwoord is: vochtige lucht is lichter, de lichte watermoleculen hebben er de zware stikstof- en zuurstofmoleculen vervangen. Raar! De kneep zit hem natuurlijk in de toevoeging `van dezelfde druk en temperatuur'. Gelijke volumina gas van dezelfde temperatuur en druk bevatten evenveel moleculen, zei Amedeo Avogadro in 1811. En het was waar. Maar laat je in een afgesloten volume lucht een schaaltje water verdampen dan zal het gewicht van de lucht natuurlijk toenemen.

Het aardigste stukje in het boek is misschien wel de uitwerking van de vraag waarom binnenshuis te drogen gehangen wasgoed van boven naar beneden opdroogt. Dat komt niet doordat het water van boven naar beneden door het weefsel trekt, zeggen de Mad-auteurs op gezag van de Deen Erik B. Hansen. Hansen heeft de vochthuishouding van een drogend katoenen t-shirt theoretisch geanalyseerd en stelde vast dat er geen noemenswaardige waterstroom van boven naar beneden meer is als het druppen eenmaal is opgehouden. Dus als de `no-dripping period' is ingegaan. Het drogen in die periode wordt geheel beheerst door de luchtstroom die langs het goed trekt en die loopt van boven naar beneden omdat de lucht door het verdampen afkoelt. Koude lucht is zwaar en zakt. Natte lucht is juist licht, maar in dit geval kennelijk niet licht genoeg.