vragen en antwoorden

Dit zijn de vragen en uitgebreide antwoorden van de Nationale Wetenschapsquiz 2015, kerstavond 2015 voor de 22e keer gemaakt door de VPRO en NWO.

 Wil je de vragen ZONDER antwoorden erbij? Klik dan hier.

Vraag 1

Als je Spa rood in een glas giet waar je net witte wijn uit gedronken hebt, zie je geen bubbels. Hoe komt dat?

A   Doordat CO2 beter oplost in alcohol dan in water.
B   Doordat de alcohol in de oneffenheden van het glas gaat zitten.
C   Doordat de viscositeit van wijn groter is dan die van water.

Antwoord

Het juiste antwoord is B. In glas zitten altijd microscopisch kleine putjes. Door zijn grote oppervlaktespanning vormt water over elk putje een luchtbelletje. Dat luchtbelletje trekt belletjes CO2 uit de Spa aan. Het belletje groeit en tot het zo groot dat het loslaat van het glas en naar de oppervlakte stijgt. Op het putje vormt zich meteen een nieuw belletje, dat ook weer groter wordt, etc. Vandaar de rechte rijen belletjes die opstijgen vanuit één punt (een putje).

Alcohol heeft een veel kleinere oppervlaktespanning en wordt meer door glas aangetrokken dan water. De putjes vullen zich daardoor met alcohol. Er vormen zich dus geen luchtbelletjes die gas uit de vloeistof aantrekken en opstijgen.

Deze vraag is ingestuurd door Detlef Lohse en Sander Wildeman, Afd. Technische Natuurwetenschappen TU Twente

Vraag 2

Vrouwelijke spionnen in de zeventiende eeuw smokkelden briefjes in rauwe eieren. Hiervoor maakten ze de eierschaal zacht in azijn. Hoe kregen ze zo’n schaal weer hard?

A   Door het ei in water te leggen.
B   Door het ei in karnemelk te leggen.
C   Door het ei in een loogoplossing te leggen.

Antwoord

Het juiste antwoord is A. Als je een ei in azijn legt, gaat het azijnzuur een reactie aan met het calciumcarbonaat uit de eierschaal: CaCO3 (schaal) + 2 HC2H3O2 (azijn)→ Ca(C2H3O2)2 (opgelost in azijn) + H2O + CO2 (gas). De schaal wordt hierdoor zachter. Na een uur of vier is hij zo zacht dat je er een sneetje in kunt maken en een briefje in kunt stoppen. Als je het ei in water legt, wordt de schaal weer harder. Hoewel de reactie in principe niet omkeerbaar is, reageert het nog aanwezige calcium in de eierschaal in beperkte mate met het water en de daarin opgeloste kooldioxide tot calciumcarbonaat. Met Spa rood verloopt dit proces nog iets beter, maar dat was in de zeventiende eeuw niet beschikbaar.

Het was de Leidse onderzoekster Nadine Akkerman die ontdekte dat vrouwen in de zeventiende eeuw op deze manier briefjes smokkelden. Als de dienstmeid een mandje met eieren bracht, keek immers niemand of er verborgen boodschappen in zaten.

Zelf doen

Hoe smokkel je nu een briefje in een ei? Dat gaat het beste met een ei met een witte schil. Leg dat 4 tot 5 uur in sterke azijn. Schoonmaakazijn werkt beter dan natuurazijn. Maak dan met een scalpel voorzichtig een klein sneetje in de onderkant van het ei en wriemel daar een heel klein stukje papier door naar binnen. Wrijf een beetje over het sneetje (dat blijf je overigens zien), en leg het ei dan een minuut of 10 in een bakje water. Et voilà: een rauw eitje met een verborgen boodschap.

Vraag 3

Wat gebeurt er met een kip als haar linker-eierstok ten gevolge van een ontsteking niet meer functioneert?

A   Ze krijgt de uiterlijke kenmerken en het gedrag van een haan.
B   Ze komt in de groep meteen aan de top van de pikorde.
C   Ze wordt door de andere hennen uitgestoten.

Antwoord

Het juiste antwoord is A. Op een paar soorten na hebben alle vrouwelijke vogels één ovarium.

Direct na de bevruchting ontstaan haantjes en hennetjes, afhankelijk van de geslachtschromosomen die bij de bevruchting worden gecombineerd. Beide geslachten hebben in aanleg twee geslachtsorganen. Bij hanen worden dat twee testikels. Bij hennen groeit alleen de linker eierstok uit tot een volwaardig ovarium of eierstok. Het rechter eierstokje gaat al op de 8e broeddag in regressie en als het kuiken uit het ei komt, is er met het blote oog meestal niets meer van te zien.

Een kip heeft dus maar één eierstok, de linker. Als die, bijvoorbeeld door een ontsteking of tumor, niet meer werkt of wordt verwijderd, ontwikkelt het ovarium-restantje rechts onder invloed van de hypofysehormonen LH en FSH zich tot een testikelachtig orgaan. Dat produceert zelden zaadcellen maar wel altijd mannelijke geslachtshormonen. Die hebben grote invloed op het uiterlijk van de kip: de kam-, kin- en oorlellen groeien, ze begint te kraaien, ze wordt agressiever en na verloop van tijd gaan ook de sporen aan het onderbeen groeien. Na de rui krijgen de dieren ook mannelijk uitziende staart-, hals-, dek- en zadelveren.

Als je kippen lang genoeg laat leven, raken hun eicellen op en komen ze in een soort menopauze. Dan zet ook de verhaning in. Maar de meeste kippen, zelfs als ze van ouderdom sterven, gaan al voor die tijd dood.
Het fenomeen van geslachtsverandering bij kippen is al eeuwen bekend. Middeleeuwers waren doodsbang voor deze ‘behekste hennen’, die wel een product van de duivel zelf moesten zijn. Nakomelingen ervan ontwikkelden zich vast tot gifslangen of duivels in bokkengedaante. Vandaar dat een Middeleeuws rijmpje luidde “Meisjes die fluiten en hennen die kraaien dient men de nek om te draaien”.

Deze vraag is ingestuurd door Angela Wisman, Fac. Diergeneeskunde Universiteit Utrecht
Referent: Marius Dwars, Fac. Diergeneeskunde, Universiteit Utrecht. 

Vraag 4

Hoe kan een keeper de richting van een penalty het beste voorspellen?

A   Door te kijken naar de standvoet van de schutter.
B   Door de voorkeurshoek van de schutter te kennen.
C   Door te letten op de hoek waaronder de schutter naar de bal rent.

Antwoord

Het juiste antwoord is A. Bij een penalty duurt de vlucht van de bal ongeveer een halve seconde, maar voor de sprong heeft een keeper ongeveer 7 tiende seconde nodig. Hij moet dus een kwart seconde vóór de trap weten in welke richting de bal zal gaan. Hij moet informatie over de hoek zien te krijgen voor de schutter de bal geraakt heeft. Hoe sneller de keeper, hoe langer hij kan wachten en hoe meer hij weet.

De schutter kan de keeper op het verkeerde been zetten met schijnbewegingen, maar hoe dichter hij bij de bal is, des te minder gelegenheid hij daarvoor heeft. Als hij eenmaal zijn laatste stap genomen heeft en zijn steunvoet (de voet waarmee hij niet schiet) voor de trap geplaatst heeft, kan hij niets anders meer doen dan schieten. De plaatsing van de steunvoet voorspelt voor 85% de richting van het schot: wijst hij naar rechts, dan volgt een schot naar rechts, wijst hij naar links een schot naar links, en wijst hij naar voren (dat gebeurt niet zo vaak) dan volgt een schot meer door het midden of naar rechts (bij een schutter die met rechts schiet) of naar links (bij een linksbeninge schutter).

Tussen plaatsing van de standvoet en het schot verstrijken 200 tot 250 milliseconden. Dat geeft de keeper dus net genoeg tijd om te besluiten naar links of naar rechts te springen.

De voorkeurshoek van de schutter speelt wel een rol, maar is minder betrouwbaar dan de richting waarin de standvoet wijst. In gemiddeld 60% van de penaltys gebruiken de schutters hun voorkeurshoek. Bij slechts 10% van de schutters kun je een betrouwbare voorspelling doen op grond van hun voorkeurshoek. Dat is voor een keeper dus geen goede voorspeller.

Deze vraag is ingestuurd door John van der Kamp, Fac. Bewegingswetenschappen VU

Vraag 5

Waardoor is het aantal koudegolven (perioden met strenge vorst) in Nederland de afgelopen 100 jaar afgenomen?

A   Doordat we in de winter steeds minder vaak oostenwind krijgen en de oostenwind gemiddeld warmer geworden is.
B   Doordat de invloed van de warme golfstroom toeneemt.
C   Door toenemende verdamping ontstaan meer wolken en wolken houden de warmte vast.

Antwoord

Het juiste antwoord is A. Door het smelten van zee-ijs wordt minder zonlicht weerkaatst en nemen de oceanen zelf meer warmte op. Het warmere water leidt in de zomer tot het nog verder smelten van zee-ijs en in de winter tot een verminderde afkoeling van de Noordelijke IJszee.

Hierdoor zijn de winters in Siberië gemiddeld minder koud en daarmee ook de wind die vanuit Siberië naar Nederland waait. De oostenwind is dus gemiddeld warmer.

Ook krijgen we in Nederland gemiddeld steeds vaker westenwind door een groeiend temperatuurverschil tussen de subtropen en het noorden van de Atlantische Oceaan. De temperatuur van de Noord-Atlantische Oceaan neemt nauwelijks toe vanwege de afname van de warme golfstroom. Daarentegen warmt de atmosfeer boven de Middellandse Zee juist sterker op door de extra warmte die vrijkomt bij de toegenomen regen in de tropen en die naar het noorden gevoerd wordt. Het temperatuurverschil leidt tot een corioliskracht die het aandeel westenwind in Nederland doet toenemen.

Deze vraag is ingestuurd door Geert-Jan Oldenburg van het KNMI

Vraag 6

Hoe kun je een lichtstraal ombuigen?

A   Met een statisch magnetisch veld.
B   Met stromend water.
C   Met een andere lichtstraal van dezelfde golflengte.

  

Antwoord

Afbeelding 2

Het juiste antwoord is B. Licht volgt altijd de kortste weg. Daardoor beweegt het in principe in rechte lijnen. Toch kunnen we licht aardig sturen als we het geleiden in een doorzichtig materiaal. Denk maar aan een glasvezelkabel. Dit fenomeen hebben we te danken aan het principe van interne reflectie. Reflectie van licht vindt plaats, wanneer de hoek die het licht maakt met het oppervlak van het materiaal groter is dan de zogeheten grenshoek van die stof. 

Hierdoor kun je licht vangen in bijvoorbeeld een straal stromend water. Het licht volgt dan de baan van het water, doordat het aan de binnenkant van de straal steeds wordt gereflecteerd.

Grenshoek
Als licht verandert van medium (bijvoorbeeld van lucht naar water), dan verandert de richting van de lichtstraal. Dit heet de breking van licht.

i = hoek van inval
r = brekingshoek

de verhouding sin i / sin r = n, is constant. Deze constante, n, wordt de brekingsindex genoemd tussen 2 materialen.

Als de invalshoek met de normaal groter wordt dan een bepaalde grenshoek, g, dan treedt weerkaatsing op: de lichtstraal dringt niet meer door in het nieuwe medium, maar wordt weerkaatst op het oppervlak. Het grensvlak wordt een soort spiegel.

Als een lichtstraal in een waterstraal gevangen zit, wordt het steeds weerkaatst op het grensvlak tussen water en lucht. We noemen dit interne reflectie. Hetzelfde effect wordt gebruikt om licht te transporteren door optische vezels, zoals een glasvezelkabel. In dat geval zit het licht niet gevangen in water, maar in een glas.

waarom A fout is
Met een magnetisch veld kan je wel de polarisatie van licht veranderen maar niet de richting van de straal.

waarom B fout is
Licht kan interfereren met een andere straal van dezelfde golflengte, indien precies in fase (zie: double slit experiment), maar daarmee kan je de straal niet ombuigen.

Deze vraag is tot stand gekomen in samenwerking met Kobus Kuipers van het AMOLF

Vraag 7

Eva is 36 jaar oud. Zij is nu twee keer zo oud als Sofie was toen zij zo oud was als Sofie nu is. Hoe oud is Sofie nu?

A   18 jaar
B   24 jaar
C   27 jaar

Antwoord

Het juiste antwoord is C. 

Eva is nu 36 en Sofie is op dit moment x jaar (want we hebben geen idee).
Toen Eva zo oud was als Sofie nu is, was ze dus ook x jaar. Sofie was op dat moment half zou oud als Eva nu: 18 jaar.

Het leeftijdsverschil tussen Eva en Sofie verandert natuurlijk niet, dus weten we dat
(nu) 36-x = x-18 (vroeger)

dus 2x = 54 en x = 27

Vraag 8

Kijk dit filmpje. Waardoor lijken de ballen om elkaar heen te draaien als je met een zonnebrillenglas voor één oog naar dit filmpje kijkt?

A   Doordat het oog met het glas ervoor het beeld met minder contrast doorgeeft aan de hersenen.
B   Doordat het oog met het glas ervoor het beeld verkleind doorgeeft aan de hersenen.
C   Doordat het oog met het glas ervoor het beeld vertraagd doorgeeft aan de hersenen.
 

Antwoord

Het juiste antwoord is C. De cellen in het netvlies worden trager als er minder licht is, bijvoorbeeld ’s avonds of als je een zonnebril opzet. Als je één oog bedekt met een zonnebrillenglas, geven de ogen verschillende signalen door aan de hersenen over de positie van een bewegend voorwerp. Dit leidt tot een ‘foute’ berekening van de positie van dat voorwerp in de ruimte: je denkt dat je iets ziet op een plek waar het niet is. Vandaar de suggestie van 3D. Essentieel is dat het beeld beweegt; bij een stilstaand beeld maakt vertraging tenslotte niet uit. Bij het filmpje van de twee slingerende bollen zie je het het het beste door een van de twee bollen, bijvoorbeeld de dikste, te volgen.

Het maakt uit voor welk oog je het zonnebrillenglas houdt. Als je dat bij het filmpje met de slingers doet, lijken ze met een afgedekt linkeroog de andere kant op te draaien dan met een zonnebrillenglas voor het rechteroog.

Bij dit filmpje van een draaimolen werkt het ook. Dat suggereert van zichzelf al diepte omdat het daar veel aanwijzingen voor bevat (het draait om een paal, verder weg in het beeld is alles kleiner en de stoeltjes achter de paal lijken een andere snelheid te hebben dan die op de voorgrond). Ook zonder afgedekt oog zie je al iets van diepte, maar het effect is met zonnebrilleglas veel sterker.

Deze optische illusie werd in 1922 ontdekt door de Duitse natuurkundige Carl Pulfrich en heet daarom het Pulfrich-effect. Het curieuze is dat Pulfrich maar één oog had, en het door hem ontdekte fenomeen dus nooit zelf heeft kunnen zien.
Het feit dat je visuele systeem in het donker trager is betekent dat je een donkere fietser op een donkere weg later ziet aankomen dan een lichte fietser op een verlichte weg. Veel mensen met gezonde ogen geven aan moeite te hebben met wandelen, fietsen en autorijden in het donker en een derde van de mensen laat om die reden ’s nachts de auto staan. De afdeling oogheelkunde van het UMCG onderzoekt de toegankelijkheid van Nederland in de nacht. Ze hebben een gratis app ontwikkeld waarmee mensen kunnen meten hoe donker het ’s nachts in hun omgeving is. Meer informatie over het onderzoek en de app is te vinden op de website www.zichtoplicht.nl

Deze vraag is ingestuurd door Ronald Bierings en Nomdo Jansonius, Afd. Oogheelkunde UMC Groningen

Vraag 9

Op Mars is de hemel overdag rood en bij het ondergaan van de zon juist blauw. Hoe komt dit?

A   De atmosfeer van Mars is ijler en stoffiger.
B   De atmosfeer van Mars bestaat grotendeels uit CO2 en dat verstrooit rood licht sterker dan blauw licht.
C   Mars draait in tegengestelde richting om zijn as, waardoor het inkomende licht een omgekeerde dopplerverschuiving ondervindt.

Antwoord

Het juiste antwoord is A. Op aarde is de hemel blauw doordat de gasmoleculen in de atmosfeer het blauwe licht van de zon alle kanten op kaatsen. Dit heet verstrooiing. De andere kleuren worden veel minder sterk verstrooid en daarom zien we de hemel blauw.

Op Mars is de atmosfeer veel ijler en zijn er te weinig gasmoleculen om de lucht blauw te kleuren. Althans overdag, wanneer de zon hoog aan de hemel staat. Dan legt het licht namelijk een korte weg af door de atmosfeer naar het oppervlak. Tijdens zonsondergang staat de zon laag aan de horizon en het licht moet dan een veel langere weg door de atmosfeer afleggen naar je ogen. Tijdens die lange weg komt het licht meer gasdeeltjes tegen dan wanneer de zon recht boven je hoofd staat. Het licht wordt dan genoeg verstrooid om de hemel alsnog blauw te kleuren.

Dat de hemel van Mars overdag een rossige kleur heeft, komt door de fijne rode stofdeeltjes die overal in de lucht zweven. Dit stof heeft dezelfde kleur als de planeet zelf.

waarom B fout is
Verstrooiing van licht door gasmoleculen heet Rayleigh verstrooiing. Dit type verstrooiing komt voor als de moleculen kleiner zijn dan de golflengte van het licht. De mate van vertrooiing is sterker naarmate de golflengte kleiner wordt en aangezien blauw licht een veel kleinere golflengte heeft dan rood licht, wordt het door gasmoleculen sterker verstrooid.

Om precies te zijn, de hoeveelheid verstrooid licht is omgekeerd evenredig met de vierde macht van de golflengte. De golflengte van blauw licht is ongeveer 2 keer zo klein als die van rood licht. Daarom wordt blauw licht ongeveer 2^4=16 keer sterker verstrooid dan rood licht. CO2 is ook een gas en dat verstrooit blauw licht dus ook sterker dan rood. Daarom is antwoord B fout.

Verstrooiing door stofdeeltjes werkt anders, omdat deze moleculen doorgaans een stuk groter zijn dan de golflengte van licht. In het geval van mars zijn de stofdeeltjes bovendien rood van kleur, waardoor een deel van het blauwe licht ook nog eens geabsorbeerd wordt. Zonder dat stof zou de atmosfeer dus ietsjes blauwer zijn.

waarom C fout is
Planeten in een sterrenstelsel draaien in principe allemaal dezelfde kant op. Dat heeft te maken met de manier waarop planeten een sterrenstelsel onstaat, namelijk uit een stofwolk, met een bepaalde draairichting. Al het stof draait dezelfde kant op en de planeten die worden gevormd door samenklontering van dat stof hebben een bepaalde bewegings- en draairichting die voor alle planeten hetzelfde is. Mars draait dus in dezelfde richting om zijn as als de aarde. 

Leuk extra weetje
In het zonnestelsel draait Venus als enige op een onverwachte manier om haar as, maar hoe dat komt is nog niet geheel duidelijk. Verwacht wordt dat het te maken heeft met de dikke atmosfeer van de planeet ofwel met een grote inslag die de richting heeft doen veranderen.

Referent: Daphne Stam van de TU Delft

Vraag 10

Aurora is het fenomeen dat beter bekendstaat als het noorder- of zuiderlicht. Op welke planeten kan aurora voorkomen?

A   Op alle planeten met een atmosfeer.
B   Op alle planeten met een magnetisch veld.
C   Op alle planeten waar zuurstof of stikstof in de atmosfeer zit.

Antwoord

Het juiste antwoord is A. Aurora is het gevolg van gasontlading in de bovenste lagen van de atmosfeer. Deze gasontlading is vergelijkbaar met de werking van neonlampen of tl-buizen. Elektronen, die afkomstig zijn van de zon, vliegen met hoge snelheid de atmosfeer in en geven daarbij energie af aan gassen in de lucht. Die energie wordt vervolgens weer uitgezonden in de vorm van zichtbaar licht.
Zuurstof zendt bijvoorbeeld groen licht uit en stikstof roze; deze kleuren zijn kenmerkend voor het noorderlicht op aarde. Maar ook andere gassen in de atmosfeer kunnen op deze manier licht uitzenden, in andere kleuren.

Op aarde vindt aurora voornamelijk plaats rond de polen, omdat daar de meeste elektronen de atmosfeer binnenkomen. Het aardmagnetisch veld stuurt de elektronen naar die plekken waar de veldlijnen de aarde ingaan. Dat veld is dus alleen verantwoordelijk voor de locatie, niet voor het fenomeen op zich. Op planeten waar geen of een zwak magnetisch veld is zoals op Mars, is ook aurora waargenomen. Deze aurora’s zijn meer verspreid over de planeet.

Deze vraag is mede mogelijk gemaakt door Lex van Deursen van de TU Eindhoven, Jean Lilenstein van de Universiteit van Grenoble en Denis Grodent, Laboratory for Planetary and Atmospheric Physics, Université de Liège. Website: http://www.lpap.ulg.ac.be

Vraag 11

Van de ferry tussen Calais en Dover valt een paar sneakers overboord. Waar kun je die schoenen met de meeste waarschijnlijkheid terugvinden?

A   De linkerschoen op Texel en de rechterschoen op de Shetlandeilanden.
B   De linkerschoen in Bretagne en de rechterschoen in Cornwall.
C   De linkerschoen in IJsland en de rechterschoen in Zuid-Zweden.

Antwoord

Het juiste antwoord is A. In de jaren negentig waren aangespoelde schoenen een hele hype: nadat op 27 mei 1990 een container Nike Airs overboord was geslagen vlak bij Alaska, spoelden de linkerschoenen maanden later ergens anders aan dan de rechter. Amerikaanse oceanografen maakten gebruik van die schoenen om hun modellen voor oceaanstromingen te testen.

De Nederlandse Mardik Leopold van het NIOZ telde min of meer per toeval aangespoelde schoenen op Texel. Hij ontdekte dat daar substantieel meer linkerschoenen aanspoelen, en meer rechterschoenen op de Shetlandeilanden.

Hoe dit komt is gedeeltelijk gissen, maar het heersende idee is als volgt. Sneakers drijven met de zolen naar boven doordat daar lucht in zit. De wind heeft geen vat op de schoenen; ze drijven alleen met de stroming mee. Ze dobberen ook vooral hun neus achterna, omdat de achterkant stomper is, en dus meer weerstand van het water voelt. De golfjes die langs de schoenen klotsen, worden door de holle kant afgebogen, dat wil zeggen dat het water van de schoen afgeduwd wordt. Daardoor wordt de schoen zelf -actie is reactie- de andere kant opgeduwd. Bij de ondersteboven drijvende linkerschoen zit de lange kant rechts, zodat de schoen naar rechts zal afdrijven. De rechterschoen heeft een gespiegelde vorm en zal met de stroming naar links afdrijven. In de noordwaarts gerichte stroming in de Noordzee betekent dit dat de kans het grootst is dat de linkerschoen ergens ter hoogte van Texel zal stranden, en de rechterschoen op de Shetlandeilanden zal aankomen.

Geraadpleegde referenten: Leo Maas (NIOZ), Mardik Leopold (IMARES)
Lees meer over drijvende voorwerpen op zee en oceaanstromingen in Flotsametrics, het boek van Curtis Ebbesmeyer: www.flotsametrics.com

 

Vraag 12

Twee identieke karretjes rijden onder gelijke omstandigheden over twee identieke achtbanen. Het ene zit vol passagiers, het andere is leeg. Welk karretje heeft als eerste de volledige baan afgelegd?

A   Het karretje vol met passagiers.
B   Het karretje zonder passagiers.
C   Maakt niet uit, ze zijn allebei even snel.

Antwoord

Het juiste antwoord is A. De meeste achtbanen gebruiken geen extra motoren, maar werken puur op het omzetten van potentiële energie in kinetische energie. De karretjes worden omhoog getrokken naar het hoogste punt en vervolgens losgelaten.

De snelheid van de karretjes onder ideale omstandigheden kun je als volgt berekenen: massa maal zwaartekrachtsversnelling maal hoogte is massa maal de snelheid in het kwadraat, gedeeld door 2. Ofwel mgh = ½ mv2. Hieruit volgt dat de snelheid onafhankelijk is van de massa, namelijk v = √(2gh).

Maar je hebt ook te maken met wrijving van de wielen met de baan, en met wrijving als gevolg van de luchtweerstand. De rolwrijving van de wielen is evenredig met de massa, de luchtweerstand is onafhankelijk van de massa. Een karretje met passagiers ondervindt iets meer wrijving (zowel rolwrijving als luchtwrijving) dan een karretje zonder passagiers, en zou dus langzamer moeten gaan.
Maar, een nog groter effect speelt de traagheid. Een karretje vol passagiers is moeilijker van snelheid te veranderen dan een leeg karretje. Dat betekent dat het volle karretje moeilijker af te remmen is, waardoor het sneller door de baan zal gaan dan een leeg karretje. Die traagheid zorgt er overigens ook voor dat het zware karretje ook iets moeilijker op gang te krijgen is, maar

Deze vraag is gebaseerd op een ingestuurde vraag van Iris (en haar vader Paul) Veenstra, 12 jaar
Referenten: Tonny Schonewille en Charlotte van Etten, Vekoma 

 

Vraag 13

Cirkels

Neem een cirkel met een straal van één meter, die rolt over de buitenkant van een cirkel met een straal van drie meter. Hoeveel omwentelingen maakt de kleine cirkel als hij één keer rond gaat over de grote cirkel?

A   3
B   π
C   4

 

 

Antwoord

Het juiste antwoord is C. De meeste mensen hebben de neiging om de grote cirkel voor te stellen als een rechte lijn met een lengte van drie keer de omtrek van die van de kleine cirkel. Daarmee denken ze dat de kleine cirkel drie keer ronddraait voordat hij op zijn eindpunt is. Maar de kleine cirkel rolt niet over een rechte, maar over een gekromde baan. Dat betekent dat de kleine cirkel een extra keer om moet rollen om zijn eigen middelpunt terwijl hij de baan aflegt.

Deze vraag werd in 1982 gesteld in het Amerikaanse multiple choice SAT-examen. Helaas hadden de makers van het examen het juiste antwoord er niet bij gezet. Zij dachten zelf dat het correcte antwoord 3 was...

Meer lezen over de wiskunde achter cirkels die draaien over en binnenin cirkels kan hier en hier.

 

Vraag 14

Een populaire vlogger genereert jaarlijks een CO2-uitstoot van ongeveer 20.000.000 kg. Hoeveel vegetariërs zijn er nodig om dit te compenseren?

A   Ongeveer 1500
B   Ongeveer 15.000
C   Ongeveer 150.000

Antwoord

Het juiste antwoord is B. Bij de productie van vlees ontstaan broeikasgassen. Rundvlees genereert een grotere uitstoot dan bijvoorbeeld kip, maar gemiddeld wordt voor de productie van één kilo vlees 18 kg meer CO2 uitgestoten dan voor de productie van één kilo plantaardige vervanger.
Een gemiddelde Nederlander eet zo’n 76,3 kg vlees per jaar. Als hij dit vlees zou vervangen door plantaardig voedsel, zou hij dus een uitstoot van (76,3 x 18 =) 1374 kg CO2 per jaar besparen. Om de uitstoot van de vlogger te compenseren heb je dus:
20.000.000 kg / 1374 kg = 14.556 vegetariërs nodig.

Berekening vloggeruitstoot

Bij het streamen van video’s gaat verreweg de meeste energie verloren in de vorm van warmte. Datacentra, zoals die van google, verbruiken heel veel energie bij het verzamelen en versturen van gegevens. Deze machines zijn constant aan het rekenen en informatie aan het verwerken. Datacentra verbruiken ongeveer 48% van alle energie.
Devices thuis, zoals de router, je computer, WIFI, kosten ook energie. In totaal ongeveer 38%. De laatste 14 % is voor het transport van de informatie: het versterken van het signaal om de zoveel kilometer etc.

Al met al heeft warmte verlies in alle takken samen het grootste aandeel.

Er wordt momenteel onderzoek gedaan naar mogelijkheden om deze warmte te gebruiken voor de verwarming van huizen.

Berekening vlogger

Dit deel van de berekening is gebaseerd op een onderzoek van Hivos, met nieuwe getallen voor de verbeterde internet infrastructuur. We zijn uitgegaan van een vlogger die iedere dag een filmpje van 20 minuten post en dat dat gekeken wordt door 500.000 mensen.

Een HD filmpje streamen komt neer op 15 MB per minuut aan informatie. 1 MB kost ongeveer 0,001 KWh aan energie (Dat is een gemiddelde van verschillende waarden voor verschillende media) en voor iedere minuut komt daar nog een 0,0002 kWh bij voor het Youtube datacentrum en 0,001 kWh voor het energieverbruik van home-devices.

Berekening uitstoot vleesproductie

Er zijn twee uitgangspunten mogelijk om de uitstoot van een kilo vlees te berekenen. De Vrije Universiteit van Amsterdam is uitgegaan van de totale uitstoot van de gehele landbouw industrie en veeteelt. (Bron: FAO).
Door de verhouding te nemen tussen beiden en de zuivel-uitstoot van de veeteelt uitstoot af te trekken berekenen zij dat een vleeseter 1400 kg CO2 uitstoot per jaar kan besparen door vlees te vervangen met plantaardig voedsel. (www.meatthetruth.com)

Wij rekenen de andere kant op en komen op vergelijkbare getallen.

- 76,3 kilogram is de hoeveelheid vlees die een gemiddelde Nederlander jaarlijks koopt. Hiervan gaat een aanzienlijk deel verloren in de vorm van vet, bot, water en verspilling. De daadwerkelijke consumptie ligt rond de 50 kg per Nederlander per jaar.
- De uitstoot van broeikasgassen bij vleesproductie komt in de vorm van CO2, methaan en lachgas. De laatste twee zijn veel sterker dan CO2, maar het is gewoonlijk om uitstoot uit te drukken in CO2 equivalenten.
- De uitstoot voor een kilo vlees verschilt aanzienlijk per diersoort. Nederlanders eten gemiddeld 51% varken (6,5 kg CO2 per kilo), 25 % rund (48 kg CO2 / kilo), 22% kip (5,5 kg CO2/ kilo), 4% schaap/geit (25 kg CO2/kilo).
- Gemiddeld komt dit neer op 18 kg CO2/ kilo vlees. Voor de hoeveelheid verkoopbaar product wordt een extra 20% gerekend, omdat bij de verwerking een deel van het gewicht verloren gaat en verwerking ook energie kost. Voor een kilo verkoopbaar product komen we op 21 kg CO2/ kilo.
- Voor plantaardig voedsel zoals cashewnoten, bonen etc. nemen we een gemiddelde uitstoot van 3 kg CO2/kilo. Het verschil is dus 18 kg. CO2 per kilo.

Referenten: Dr. Harry Aiking van de Vrije Universiteit Amsterdam (Instituut voor Milieuvraagstukken) en Prof. Joost Visser van de RUG.

Vraag 15

Je wilt afvallen. Met welke manier van lopen verbruik je de meeste energie?

A   Lopen terwijl je met je armen zwaait.
B   Lopen terwijl je je armen stil houdt.
C   Lopen in telgang.

Antwoord

Het juiste antwoord is C. Als je loopt, zwaaien je armen normaal gesproken tegengesteld aan je benen: linkerbeen en rechterarm vooruit, dan rechterbeen en linkerarm. Dat lijkt vanzelf te gaan, maar het kost wel spierkracht en dus energie. Toch loopt het prettiger doordat je armen op die manier de beweging van je zwaaibeen compenseren. Je moet deze draai-energie bij elke stap afremmen, omdat je anders enorm zou gaan zwalken. Daarom loopt het prettiger als je tegengesteld met je armen zwaait.

Als je niet met je armen zwaait, moet het standbeen die draai-energie opvangen. Lopen met stilgehouden armen kost dus meer energie.

Als je de armen vastbind, hoef je je armen niet meer zelf stil te houden. Dan gebruik je iets minder armspierkracht. Wel heb je dan nog steeds het nadeel dat je standbeen de draai-energie moeten opvangen. Het kost daarom meer energie dan op de normale manier met je armen zwaaien.

Je arm genereert dan draai-energie in dezelfde richting als het zwaaibeen. Het standbeen moet die beweging opvangen, en

Telgang is de manier van lopen waarbij je rechterarm gelijk met je rechterbeen naar voren beweegt, en je linkerarm met je linkerbeen. Het tegengestelde van wat voor de mens “normaal” lopen is. Als je in telgang loopt, genereert een arm draai-energie in dezelfde richting als het zwaaibeen. Dit kost nog meer energie dan als je tijdens het lopen je armen stil houdt: tot 30 procent meer energie dan wanneer je gewoon loopt.
De energie die je verbruikt om met je armen te zwaaien is dus geen verspilling, maar zorgt netto voor een vermindering van energieverbruik.

Gorilla’s lopen net als mensen, zowel op handen en voeten als rechtop. Giraffen zijn daarentegen geboren telgangers.

Deze vraag is ingestuurd door Sjoerd Bruijn, Fac. Bewegingswetenschappen VU