Dit zijn de tien publieksvragen van de Nationale Wetenschapsquiz 2017.
Vraag 1: Waardoor kunnen mensapen geen spraakklanken produceren?
Met dank aan Bart de Boer, taalwetenschapper aan de Vrije Universiteit Brussel.
Het juiste antwoord is c.
Lang is gedacht dat het voor mensapen fysiek onmogelijk is voldoende verschillende klanken te vormen voor een bruikbare taal, vanwege de plaats van het strottenhoofd en de aanwezige keelzak. Twee recente onderzoeken haalden dit idee onderuit. Wat wel juist is, is dat mensapen hun stembanden onvoldoende kunnen controleren. Zij missen een speciale verbinding in de hersenen die mensen wel hebben, namelijk die tussen de hersenschors en de zenuwcellen die vocale bewegingen aansturen.
Vraag 2: Je bent aan het fietsen en je valt naar links. Wat moet je doen om niet verder om te vallen?
Met dank aan Arend Schwab, biomechanicus aan de TU Delft.
Nagekomen mededeling: Niet alleen Arend Schwab van TU Delft kwam met deze vraag, ook dr. W.W.M. Knippers stelde voor een dergelijke vraag te behandelen in de Nationale Wetenschapsquiz 2017. Wij betreuren het dat wij de heer Knippers niet betrokken hebben bij de uitvoering van de vraag en dat wij zijn naam niet hebben vermeld tijdens de uitzending.
Het juiste antwoord is c.
Om te voorkomen dat je valt, is het zaak om de fiets weer netjes onder het zwaartepunt van je lichaam te krijgen. Net als bij het balanceren van een stok op je hand: wanneer de stok naar links valt, beweeg je je hand naar links om die weer onder het zwaartepunt van de stok te krijgen. Als je tijdens het fietsen naar links valt, zul je dan ook naar links sturen om de fiets weer onder het zwaartepunt te krijgen. De meeste fietsen doen dit ook zonder berijder. Geef je fiets maar eens een zet: wanneer hij naar links dreigt te vallen, gaat het stuur ook naar links, waardoor hij zichzelf stabiliseert.
Vraag 3: Rond het jaar 1900 hadden elektrische auto’s een groot marktaandeel, maar al snel werden ze verdrongen door auto’s met een verbrandingsmotor. Een van de oorzaken daarvan was:
Met dank aan Peter-Eloy Staal (KNAC) en Jan Wouters (NCAD).
Het juiste antwoord is a.
Elektrische auto’s maakten geen spannend geluid en je hoefde weinig van techniek te weten om erin te kunnen rijden. Bovendien hadden ze een lagere topsnelheid en een kleinere actieradius dan auto’s met een verbrandingsmotor. Om al die redenen werden ze niet stoer gevonden en gezien als vrouwenauto’s, die minder in de smaak vielen bij de mannen. Bovendien waren de elektrische auto’s zwaar en hadden ze vaker lekke banden door de combinatie van slecht rubber en hun hogere gewicht.
De prijs van olie daalde in de eerste decennia van de twintigste eeuw minder snel dan die van elektriciteit, en auto’s met een benzinemotor veroorzaakten juist meer dodelijke ongelukken dan elektrische auto’s.
Vraag 4: Je verbindt twee ballonnen met een T-vormig tuitje. Als je begint te blazen, vullen beide ballonnen zich eerst een beetje. Wat gebeurt er daarna?
Met dank aan Bas Overvelde, AMOLF.
Het juiste antwoord is b.
Wie een ballon opblaast, moet vooral in het begin hard blazen. Daarna wordt het makkelijker. Een ballon heeft namelijk een niet-lineaire druk-volumerespons: je moet een drempelwaarde over voordat het rubber begint te vervormen. Doordat er altijd kleine verschillen zijn tussen twee ballonnen, wordt die drempelwaarde bij één van de twee het eerst bereikt. Die ballon zal vollopen. Pas als deze eerste ballon helemaal vol is, stijgt de druk weer zo ver dat ook de drempelwaarde van de tweede ballon kan worden bereikt. Die loopt dan ook vol. Of je hebt pech, dan knapt de eerste ballon al voordat dat punt is bereikt.
Vraag 5: Er liggen zes stoeptegels op een rij. Onder een van deze tegels zit een pissebed. Je weet niet onder welke, maar je weet wel dat het beestje elke nacht willekeurig één plek opschuift naar links of rechts. Elke dag mag je onder één tegel kijken. Als je de tegels optimaal kiest, hoeveel dagen heb je dan maximaal nodig om aan te wijzen onder welke tegel de pissebed zit?
Het juiste antwoord is a.
Wanneer je op de eerste dag tegel 2 optilt, kan de pissebed de dag erna onmogelijk onder tegel 1 zitten. Je elimineert alle mogelijke schuilplaatsen, door de tegels in deze volgorde op te tillen: 2-3-4-5-5-4 (zie schema). Dan heb je nog niet de laatst mogelijke tegel opgetild waaronder de pissebed zou kunnen zitten. Toch is er dan nog maar één plaats waar hij zich kan bevinden. Dus kun je na maximaal 6 dagen de juiste tegel aanwijzen (tegel 2). Aan de andere kant beginnen kan natuurlijk ook, dan is het goede schema 5-4-3-2-2-3.
Vraag 6: Het mannetje van de wilde eend heeft groene veren op zijn kop en blauwe veren in zijn vleugel. Wat voor pigment zit er in deze veren?
Met dank aan Doekele Stavinga, biofysicus aan de Rijksuniversiteit Groningen.
Het juiste antwoord is b.
Het pigment in de veren is roodbruin. Dat pigment kleurt in lage concentratie bruin zoals in de rest van de eend, en in hoge concentratie zwart zoals bij kraaien, en mensen met zwart haar. De blauwe en groene eendenveren danken hun opvallende kleur echter niet aan de kleur van het pigment, maar aan de regelmatige laagjes waaruit het pigment is opgebouwd. Die structuur veroorzaakt interferentie: bepaalde golflengten van het invallende licht worden selectief uitgedoofd en vermengd met direct gereflecteerd en verstrooid licht. Daardoor zie je uiteindelijk blauw of groen. Dit verschijnsel heet een structurele kleur. Of de veer groen of blauw kleurt, hangt af van de afstand tussen de lagen pigment.
Vraag 7: De familie Jansen woont sinds kort bij jou in de buurt. Als je twee willekeurige kinderen van het echtpaar Jansen tegenkomt, is de kans 50 procent dat ze allebei blauwe ogen hebben. Hoeveel kinderen heeft dit gezin?
Met dank aan Prof. dr. Henk Tijms, emeritus hoogleraar toegepaste wiskunde aan de Vrije Universiteit.
Het juiste antwoord is b.
Dit gezin heeft vier kinderen, waarvan er drie blauwe ogen hebben. Met deze vier kinderen zijn zes verschillende combinaties van kinderen mogelijk: kind 1 + 2, kind 1 + 3, kind 1 + 4, kind 2 + 3, kind 2 + 4 en kind 3 + 4. Als kind 1, 2 en 3 blauwe ogen hebben en kind 4 niet, dan is de helft van die combinaties louter blauwogig: de gevraagde 50 procent. Voor de andere antwoorden gaat dit niet op. Voor de liefhebbers: het gezin Jansen had ook uit 21 kinderen kunnen bestaan, waarvan 15 blauwogig.
Vraag 8: Het verhaal gaat dat gevangenen vroeger over hun linnen lakens plasten voordat ze deze uit het raam hingen om te ontsnappen. Waarom zou dat een goede zet geweest zijn?
Met dank aan Willem Böttger, lector Biobased Bouwen aan de Avans Hogeschool en de Hogeschool Zeeland.
Het juiste antwoord is b.
Natte linnen of lakens zijn sterker dan droge. De celwanden in de vezels nemen water op en zetten uit. De inwendige cellulosestructuren worden daardoor samengedrukt en daardoor steviger aan elkaar vastgeklemd. Dat zorgt voor een sterkere vezel. De draagkracht van het laken neemt tot zo’n 30 procent toe. Ook katoenen lakens zijn sterker als ze nat zijn. Wollen en viscose stoffen worden juist zwakker als ze nat zijn. Viscose bevat ook cellulose, maar daarin zijn de ketens anders gerangschikt.
Vraag 9: Je hebt een grote cilindervormige, glazen vaas met tien liter water en markeert het waterpeil met een streepje. Vervolgens haal je vier liter water uit de vaas en maakt daar ijsblokken van. De vaas houd je intussen afgedekt. Dan laat je de ijsblokken voorzichtig in de vaas zakken en wacht tot het wateroppervlak niet meer beweegt. Hoe hoog staat het water dan?
Met dank aan Cindy van de Vries en collega's van wateronderzoeksinstituut Deltares.
Het juiste antwoord is c.
Het ijs verplaatst precies evenveel water als het ontbrekende water. Je zou dus kunnen denken dat het waterniveau weer precies even hoog komt, want zo werkt de wet van Archimedes. Maar dat is niet het hele verhaal. Het ijs verlaagt namelijk de temperatuur van het water, en kouder water heeft (tot 4 graden Celsius) een hogere dichtheid. Het volume neemt daardoor af. Het water zal dus iets onder het streepje komen te staan.
Berekening
Bij kamertemperatuur (21 graden Celsius) heeft 10 liter water een dichtheid van 0,997992 kilogram per liter. Als de ijsblokken (van ongeveer -15 graden Celsius) in het water terechtkomen, koelt dat water snel af. Het ijs drijft, want dat heeft een dichtheid van 0,917 gram per kubieke centimeter. Stel dat de gemiddelde temperatuur van het vloeibare deel van het water daalt van 21 naar 10 graden Celsius (en dat is een realistische aanname, hebben we gemeten), dan neemt de dichtheid toe van 0,997992 gram per kubieke centimeter naar 0,99970 gram per kubieke centimeter. Dan wordt het nieuwe waterpeil 0,997992/0,999700 * 60 = 59,90 cm. Een millimeter lager dan het was dus.
Wie zegt dat het water begon op 21 graden? Dat zeiden we inderdaad niet. Maar het principe dat afkoeling het water doet krimpen, geldt voor elke temperatuur boven 4 graden Celsius. Vers kraanwater heeft in Nederland doorgaans een temperatuur boven de 10 graden.
Vraag 10: Bij de verslaggeving van een wielerevenement rijden motoren vaak dicht op de wielrenners. Wanneer verliest een renner snelheid door zo’n motor?
Met dank aan Bert Blocken, afdeling Urban Physics en Wind Engineering, TU Eindhoven.
Het juiste antwoord is c.
Door de aanwezigheid van de motor buigt de luchtstroom buigt voor de motor af. De renner die naast de motor fietst, vangt daardoor meer wind. Simulaties en windtunneltesten laten zien dat de luchtweerstand tot wel 16 procent toeneemt. Wanneer een motor tijdens een tijdrit twee kilometer naast een renner rijdt, kan het tijdverlies oplopen tot maar liefst 11 seconden; dat kan het verschil tussen winst en verlies betekenen. Achter een motor fietsen is voordelig, ervoor ook. De aanwezigheid van de motor vermindert dan de onderdruk (zuigkracht) op de renner.
Bekijk ook de 11 extra vragen en antwoorden die in de quiz te zien waren, bijvoorbeeld over imiterende spreeuwen en de klimaatvriendelijkheid van elektrisch fietsen.