Antwoorden NWQ 2005

 Vraag 1: Stel je woont op de maan en de aarde staat pal boven je. Wanneer verdwijnt de aarde aan de horizon?

• Helemaal niet

De maan keert altijd dezelfde kant naar de aarde toe. Daarom zien wij alleen de voorkant van de maan en nooit de achterkant. Sta je op de maan met de aarde pal boven je, dan sta je op de maan-evenaar. Je staat op het 'midden' van de zichtbare maanschijf en de aarde blijft altijd boven je hoofd staan. Overigens schommelt de maan wel een klein beetje, maar deze zogeheten libraties zijn te klein om de aarde op de horizon te krijgen. Antwoorden a en b waren instinkers. De zon staat 12 uur boven de horizon voor een waarnemer op de aardse evenaar. Daar heeft de maan niets mee te maken. En de maan draait in 27 dagen, 7 uur en 43 minuten rond zijn as en rond de aarde.
Geraadpleegde expert: Govert Schilling, wetenschapsjournalist, gespecialiseerd in sterrenkunde

Vraag 2: Elk uur vertrekken er vanaf station Abcoude drie treinen richting Breukelen met verschillende tussenpozen. Je komt op een willekeurig tijdstip op het perron te Abcoude voor de trein naar Breukelen. Hoe lang moet je gemiddeld wachten?

• Meer dan 10 minuten

Als alle tussenpozen precies 20 minuten zouden zijn geweest, dan zouden alle wachttijden tussen 0 en 20 minuten even waarschijnlijk zijn geweest en dan zou je gemiddeld precies 10 minuten hebben moeten wachten. Maar nu niet alle tussenpozen 20 minuten zijn, is de crux dat je een grotere kans hebt te arriveren in een lange tussenpoos dan in een korte. Daardoor wordt de gemiddelde wachttijd meer dan 10 minuten. De formule die bij de oplossing hoort, luidt als volgt: gemiddelde wachttijd = (a^2 + b^2 + c^2)/120. De tussenpozen tussen de vertrektijden zijn a, b en c, waarbij a + b + c = 60. Een getallenvoorbeeld: Stel de trein rijdt om 12.00 uur, 12.10 uur en 12.30 uur en weer om 13.00 uur. Invullen in de formule levert: gemiddelde wachttijd = (10 x 10 + 20 x 20 + 30 x 30)/120 = 11,7 minuten.
Geraadpleegde experts: prof. dr. Lex Schrijver, onderzoeker bij het Centrum voor Wiskunde en Informatica en hoogleraar wiskunde aan de Universiteit van Amsterdam (UvA), prof. dr. Chris Klaassen, hoogleraar statistiek aan de UvA en dr. Chris Zaal, wiskundige aan de UvA

Vraag 3: Een verliefd stelletje kerft op twee meter boven de grond een hartje in een boom. De boom is dan vijf meter hoog. Na tien jaar is de boom tien meter hoog. Hoe hoog zit dan het ingekerfde hartje?

• Twee meter

De cellen die zorgen voor de lengtegroei van een boom zitten helemaal in de top. Jonge cellen worden daar naar beneden toe afgezet. Als deze cellen gaan strekken, 'duwen' ze als het ware de groeipunt een beetje de hoogte in. Zulke groeipunten zitten ook aan de uiteinden van takken en twijgen. En hoe bomen dan dikker worden? Rondom de stam, net onder de bast, zitten ook cellen die zich delen. Die zetten naar binnen toe houtcellen af. Daardoor worden de groeizone en de bast naar buiten gedrukt en neemt de omtrek van de boom toe. De schors gaat scheuren en schilfert langzaam af.
Geraadpleegde expert: dr. Hendrik Poorter, plantenfysioloog aan de Universiteit Utrecht

Vraag 4: Maak in een ijsblok een kuil. Vul de kuil met water. Verwarm het geheel in de magnetron. Wat gebeurt er?

• Het water wordt heet en het ijs blijft ijs

Een magnetron is zo gemaakt dat hij heel goed vloeibaar water verhit. Dat komt doordat de moleculen heen en weer gaan wiebelen in het elektromagnetische veld van de magnetronstraling. Hoe harder moleculen bewegen, hoe warmer het is. IJs neemt duizend tot tienduizend keer minder goed warmte op dan water. Dat komt omdat bij ijs de watermoleculen in een keurslijf zitten. In vaktaal: om te verwarmen moeten de dipolen kunnen relaxeren. Daarvoor is rotatie nodig en die rotatie is er bijna niet in vaste toestand.
Geraadpleegde expert: prof. dr. Jo Hermans, hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit Leiden

Vraag 5: Waarom lopen pinguïns zo eigenaardig?

Bij deze vraag is wat misgegaan tijdens een herschrijfronde. Deze vraag telt niet mee voor de prijzen. Pinguïns waggelen omdat het de minste energie kost. Dat antwoord stond er niet bij. Er is geen meest juiste antwoord dat er wel bijstaat. Goed, energie dus. Door te waggelen kunnen pinguïns tachtig procent van de energie die nodig is om een pas te zetten, weer in de spieren opnemen voor de volgende pas. Ter vergelijking: mensen halen met lopen maar zeventig procent. Je ziet pinguïns soms ook over ijsbrokken hoppen met twee poten tegelijk of zelfs over hun buik over het ijs te glijden. Dat spaart nog meer energie, maar dat kan lang niet altijd. Pinguïns hebben overigens wel degelijk knieën. De knieën van pinguïns zitten, net als een groot deel van hun poten, verborgen onder hun verenpak

Vraag 6: Kun je een geslaagde foto maken van een fata morgana?

• Ja zonder probleem

Een fata morgana is een luchtspiegeling. En een luchtspiegeling bestaat echt. Het is dus niet iets dat onze ogen of hersenen verzinnen. Je kunt hem gewoon fotograferen.
Geraadpleegde expert: prof. dr. Lucas van Vliet, hoogleraar natuurkunde aan de Technische Universiteit Delft

Vraag 7: Kan water branden?

• Nee

Water kan niet branden omdat het in een mengsel van zuurstof met waterstof het meest stabiele eindproduct vormt. Waterstof met zuurstof kan waterstofperoxide als minder stabiel intermediair vormen. Maar dit ontleedt bij hogere temperatuur weer in water en zuurstof. Als je waterstof toevoegt aan waterstofperoxide, verbrandt de uit het waterstofperoxide vrijgekomen zuurstof tot... water! Dit is een onomkeerbaar proces. Bij extreem hoge temperatuur ontleedt water in zuurstof en waterstof. Zelfs dan zal geen verbranding optreden. Dat komt doordat de concentraties van waterstof, zuurstof en water in evenwicht zijn.

Geraadpleegde expert: prof. dr. Rutger van Santen, hoogleraar scheikunde aan de Technische Universiteit Eindhoven

Vraag 8: Waarom lijken alle pausen en bisschoppen zo op elkaar in de eerste gedrukte, geïllustreerde boeken?

• Illustratoren gebruikten voor elke geestelijke dezelfde houtsnede

Het maken van houtsneden was een intensief werk. Illustratoren gebruikten oude houtsneden en pasten die aan. Zo maakten ze van een paus een bisschop door bij de paus de tiara te vervangen door een bisschopsmijter. Natuurlijk zullen de illustratoren soms best gegokt hebben, maar dat is niet de belangrijkste reden.

Geraadpleegde expert: dr. Karin Tilmans, historica aan de Universiteit van Amsterdam

Vraag 9: Een parachutespringster hangt boven zee aan haar parachute op 300 meter hoogte. Achter haar de avondzon, voor haar een regenbui. Ideale omstandigheden voor een regenboog en die ziet ze dan ook. Hoe ziet ze die?

• Als een cirkel

Als je de boog vanaf een hoogte bekijkt, zie je een cirkel. Een regenboog ontstaat als de zon op druppels schijnt. De druppels veranderen het zonlicht van richting en rafelen het uiteen in verschillende kleuren. We zien een boog gewoonlijk als boog en niet als cirkel omdat vanaf de grond bekeken het aardoppervlak in de weg zit. De grootste bogen zijn 's ochtends vroeg of 's avonds laat te zien. De kleinste bogen heb je midden op een zomerse middag. Dan is er namelijk geen boog, omdat de zon te hoog staat en de hele regenboog onder de horizon verdwenen is.
Geraadpleegde expert: drs. Kees Floor, meteoroloog en wetenschapsjournalist

Vraag 10: Een trampolinespringer springt met springstelten (schoenen met bladveren eronder) vanaf een stellage die één meter hoger is één keer op een trampoline. Hij zet zich zo hard mogelijk af op de trampoline. Wanneer springt hij duidelijk het hoogst?

• Je springt het hoogst zonder springstelten, dus met de stelten in een rugzak

Dat komt doordat het afzetten op een 'zachte' ondergrond minder goed gaat dan op een hardere. Door het toevoegen van springveren wordt de combinatie trampoline plus springveren aanmerkelijk zachter. In vaktaal: de veerconstante van twee veren in serie is altijd kleiner dan die van één van de twee apart. Overigens, als de springer zich van grote hoogte van de trampoline zou laten terugveren, speelt de afzet maar een kleine rol en zou het weinig uitmaken. Dan zou antwoord C goed zijn. In dat geval zou de val-energie verdeeld worden over de twee veermechanismen. De springer zou tot bijna de oorspronkelijke hoogte terugveren, gesteld dat de elasticiteit van beide bijna perfect is.
Geraadpleegde experts: dr. Rinke Wijngaarden, natuurkundige aan de Vrije Universiteit Amsterdam en prof. dr. Jo Hermans, hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit Leiden

Vraag 11: Heeft een melktand een wortel?

• Ja maar bij het wisselen drukt de nieuwe tand de oude weg

Wanneer de blijvende tand, die onder de melktand in een tandzakje in het bot ligt, gaat groeien, verdwijnt het laagje bot tussen de melktand en de blijvende tand door de druk. Vervolgens verdwijnt de wortel van de melktand. Wanneer de hele wortel van de melktand door het lichaam is opgenomen, blijft de kroon van de tand nog enige tijd op zijn plaats in de kaak door de hechting aan het tandvlees en de verbinding van zenuwweefsel met onderliggend weefsel. Uiteindelijk groeit de nieuwe tand zover omhoog dat de kroon van de melktand losscheurt van het tandvlees.
Geraadpleegde expert: Dien Gambon, kindertandarts bij Bambodino in Rotterdam

Vraag 12: Je legt een bezemsteel horizontaal op je twee evenwijdig uitgestoken wijsvingers. Je beweegt rustig de ene vinger naar de andere toe. Wat gebeurt er?

• De bezemsteel steunt beurtelings op de ene en de andere vinger, tot die elkaar raken

De bezemsteel blijft liggen op de vinger die het dichtst bij het zwaartepunt ligt, omdat daar de wrijving het grootst is. De andere vinger ondervindt minder wrijving, waardoor de bezemsteel over die vinger heen schuift. Deze andere vinger komt daardoor steeds dichter bij het zwaartepunt te liggen, waardoor de wrijving toeneemt. Als de wrijving op deze vinger groter is dan die op de eerste vinger, glijdt de eerste vinger naar het zwaartepunt. De vingers wisselen elkaar bij deze beweging af, tot ze tegen elkaar aan liggen. Het zwaartepunt van de bezemsteel rust dan op de vingers en de bezemsteel balanceert.
Geraadpleegde expert: drs. Paul Vlaanderen, natuurkundige aan de Universiteit van Amsterdam

Vraag 13: Een eend zwemt met haar jongen in een diepe sloot. Een van de kuikens dwaalt af. Moeder eend haalt het kuiken snel in. Wat is het verschil in de hoeken van de V-vormige boeggolven van moeder en jong?

• Er is geen verschil

De loopsnelheid van watergolven hangt af van de golflengte. Om de eend bij te houden, moeten de boeggolven lopen met een snelheid die evenredig is met de snelheid van de eend, maar afhangt van de hoek waaronder ze staan; hoe schuiner naar achteren, des te langzamer en korter de golven. De golfenergie loopt maar met de helft van de golfsnelheid. Daardoor loopt elke golfkam niet eindeloos door, maar verdwijnt en wordt opgevolgd door net zo'n kam iets meer naar achteren. Er ontstaat een waaier van boeggolven. De verhouding van de snelheid van de eend en de zijdelingse snelheid van de golfenergie, bepaalt de hoek waarlangs die waaier ligt. Uit die vaste verhoudingen tussen snelheid van de golfenergie, golfsnelheid en snelheid van de eend kun je afleiden dat het hele golfpatroon altijd binnen een driehoekig gebied ligt met een vaste hoek, van 39 graden (2x19,5 graden) voor een grote eend, een kleine eend of een schip. Door interferentie treden de duidelijkste boeggolven meestal op aan de buitenrand van die driehoek, en die golven hebben dan ook een vaste richting.
Geraadpleegde expert: dr. ir. Hoyte C. Raven, Maritiem Research Instituut Nederland, Wageningen

Vraag 14: Waardoor is een rode wijnvlek op een tafelblad in het centrum lichter dan aan de randen van de vlek?

• Bij het opdrogen trekken de gekleurde deeltjes naar de randen

Rode wijn bestaat grotendeels uit water. De gemorste plas vormt een natte plek onder invloed van adhesie, cohesie en de zwaartekracht. Als het water verdampt, vliegen de watermoleculen de lucht in. De verdamping vindt voornamelijk langs de rand van de plas plaats, omdat moleculen uit het centrum veel hinder ondervinden van de damp boven de plas. Onder ideale omstandigheden zou de plas zich samentrekken als water aan de randen verdampt. Het tafelblad is echter verre van ideaal. Het bevat minuscule onregelmatigheden die zorgen dat de plas zich niet samentrekt. Voor de liefhebber: de onregelmatigheden zorgen dat iedere gewenste contacthoek tussen wijn en oppervlak mogelijk is. Goed, omdat er een tekort is ontstaan aan water aan de rand van de plas, vloeit water samen met opgeloste deeltjes vanuit het midden van de plas naar de buitenkant. Dat gaat zo door totdat de plas geheel verdampt is. De meeste gekleurde deeltjes komen dus uiteindelijk aan de rand terecht en vormen zo een ringvormige vlek.
Geraadpleegde experts: prof. dr. Lucas van Vliet en prof. dr. Ted Young, hoogleraren natuurkunde aan de Technische Universiteit Delft

Vraag 15: Hoe komt het dat we de vage geur van een gaslek beter ruiken als we snuffelen in plaats van rustig door de neus inademen?

• Snuffelen veroorzaakt wervelingen die zorgen dat de geur hoog in de neusholte dringt

Bij het inademen zijn de luchtstromen door de neus anders als je gewoon inademt of snuffelt. De neusholte bevat schotjes en is aërodynamisch zo gebouwd dat de meeste lucht bij gewoon ademen niet langs het reukepitheel stroomt. Het snuffelen veroorzaakt extra wervelingen in de lucht die beter tot hoger gelegen receptoren doordringen.
Geraadpleegde expert: dr. ir. Marien de Bruyne, neurobioloog aan de Vrije Universiteit van Berlijn

Vraag 16: Als een fotograaf zijn camera 45 graden scheef houdt, vinden we alles op de foto hinderlijk scheef staan. Maar als je je hoofd scheef houdt, heb je daar geen last van. Hoe komt dat?

• Onze hersenen corrigeren het gedraaide beeld

Dat gaat met behulp van informatie uit verschillende organen. Via de otholieten, kleine stukjes bot op de tasthaartjes in ons evenwichtsorgaan, registreren de hersenen waar naartoe ons hoofd beweegt en in welke stand het staat. Gegevens over de spierspanning en de spierpositie in de nek leveren extra informatie. En halfcirkelvormige kanalen in het evenwichtsorganen detecteren bewegingen in meerdere richtingen. Antwoord A is fout. Ook van een staafje of een lijntje, geplaatst tegen een uniforme achtergrond, kunnen we de oriëntatie aangeven. Uit experimenten is gebleken dat we daarbij slechts kleine systematische fouten maken. Antwoord B is fout, omdat onze ogen slechts een graad of vijf om hun kijk-as kunnen draaien.
Geraadpleegde expert: prof. dr. Casper Erkelens, hoogleraar fysica van de mens, Universiteit Utrecht

Vraag 17: Bouw een toren van vierkante stoeptegels die zo ver mogelijk naar een kant overhelt. De tegels mogen alleen op elkaar gelegd worden, niet naast elkaar. Hoe ver helt hij maximaal over?

• Oneindig ver

Het handigst gaat het als je van bovenaf rekent en bouwt. Het zwaartepunt van de bovenste tegel mag niet buiten de tegel eronder vallen, dus een halve tegelbreedte. Dat van de tweede tegel van boven ligt precies op een kwart van de breedte. De derde tegel mag slechts een zesde uitsteken. De vierde een achtste enzovoort. Om 1 tegel overhang te bewerkstelligen heb je een toren van 5 tegels nodig (overhang 1,14 tegel). Voor 2 tegels overhang een toren van 32 tegels, voor 3 tegels 227, enzovoort. Een oneindig hoge toren hangt oneindig ver over.
Geraadpleegde expert: dr. Rinke Wijngaarden, natuurkundige aan de Vrije Universiteit Amsterdam

Vraag 18: Waarom zie je in het centrum van je gezichtsveld minder sterren dan daarbuiten?

• De rand van je netvlies is lichtgevoeliger dan het centrum

Je ziet minder sterren in het midden van je gezichtsveld omdat je oog daar veel kegeltjes en weinig staafjes heeft. Voor het zien via de kegeltjes heb je veel licht nodig omdat ze een hoge resolutie hebben en slechts een deel van het licht gebruiken. Je kunt hiermee veel details zien en kleur, maar alleen als er veel licht is. Bij weinig licht val je terug op de staafjes. Ze hebben minder licht nodig omdat ze al het beschikbare licht gebruiken en het licht over een groter gebied verzamelen. Aangezien er niet zoveel staafjes in het midden van je oog zitten (daar zitten immers de kegeltjes) zie je meer sterren aan de buitenkant, omdat daar meer staafjes zitten. Overdag is het centrum van je gezichtsveld superieur, nachts echter niet.
Geraadpleegde expert: prof. dr. Casper Erkelens, hoogleraar fysica van de mens, Universiteit Utrecht

Vraag 19: Een zwembad gevuld met maïzena wordt gemengd met water totdat een dikke pap ontstaat. Wat gebeurt er als je over het mengsel naar de overkant probeert te rennen

• Je bereikt de overkant zonder weg te zakken.

Door de regelmatige vorm van de korrels en door het gladde korreloppervlak vormen maïzenakorrels spontaan een dichtgepakte stapeling. In met water verzadigde maïzena liggen de korrels zeer dicht tegen elkaar en is de ruimte tussen de korrels gevuld met water. Om de pap te laten stromen, moet eerst meer ruimte tussen de korrels gemaakt worden. Die ruimte moet opgevuld worden met water. Dit kost tijd. Daarom gedraagt het materiaal zich stevig zolang de poriën niet opgevuld zijn. Als je over de maïzenapap loopt, zal die in eerste instantie bij elke stap je gewicht dragen. Je moet wel snel lopen, anders zak je er alsnog in.
Geraadpleegde experts: Han de Visser en dr. ir. Henderikus Allersma, onderzoekers Civiele Techniek en Geowetenschappen aan de Technische Universiteit Delft

Vraag 20: Als mensen een grote geestelijke inspanning verrichten dan wordt de temperatuur van hun:

• Neus lager

Recent onderzoek van TNO heeft aangetoond dat er een verband is tussen mentale inspanning en de temperatuur van de neus. Die neemt af als mensen zich mentaal inspannen en neemt weer toe als ze in rust zijn. De afkoeling is groter naarmate de taak moeilijker is. We kunnen dat meten met een infraroodcamera. Vermoedelijk spelen bij het afkoelen van de neus twee mechanismen e en rol. De neus wordt minder doorbloed. En je gaat meer ademhalen waardoor er meer lucht langs je neus stroomt.
Geraadpleegde expert: Hans Veltman, TNO Defensie en Veiligheid