Fysikk med såpebobler

Citation preview

såpebobler Oversatt av Hedvig Wergeland

Med innledning av Otto Øgrim

OSLO 1963

J. W. CAPPELENS FORLAG

Originalens ti tel: Soap Bubbles and the Forces Which Mould Them. Copyright © 1959 by Educational Services Incorporated. Norsk utgave: © 1963 J. W. Cappelens Forlag A/S, Oslo. Trykt i Dreyer Aksjeselskap.

532

Cappelens Realbøker

Den moderne naturvitenskap har forandret vårt liv, vår kultur og vart verdensbilde. Hver dag bringer forskningen nye resultater som for få år siden bare eksisterte i fantasi­ rike fremtidsskildringer. Men for hver dag synes også gapet mellom naturvitenskapens og legmannens viten å bli større, og det blir stadig vanskeligere å følge med i den forskning som forandrer vår verden. Det er populærvitenskapens oppgave å slå bro over dette gapet. Det er en viktig oppgave, som må løses hvis ikke vår kultur skal rakne, en oppgave som er like viktig som forskningen selv. Cappelens Realbøker er en nyskapning innenfor norsk populærvitenskapelig litteratur. Seriens hovedformål er å gi en oversikt over moderne naturvitenskap i en populær form, og utgiverne håper at bøkene vil gi støtet til fort­ satte studier hos leserne. Forfatterne av Cappelens Real­ bøker er ikke bare eksperter på sine spesielle områder, de er også valgt på grunn av sine evner til å fremstille sin viten på en fengslende måte. Dels er bøkene hentet fra den amerikanske populærvitenskapelige Science Study Series, som er anerkjent som verdens fremste serie i sitt slag, dels er det andre bøker av norske og utenlandske forfattere av tilsvarende høy kvalitet som presenteres for det norske publikum i Cappelens Realbøker. Den faglige kvalitet i Cappelens Realbøker garanteres av et veiledende konsulentutvalg bestående av professor, dr. med. Alf Brodal, professor Knut Fægri, direktør Gun5

nar Randers og professor Harald Wergeland. Etterhvert vil serien danne et moderne fagbibliotek som spenner over emner fra fysikk til psykologi, fra medisin til geologi. Det er vårt håp at serien vil være til nytte for alle dem som ønsker å holde seg orientert om den moderne naturvitenskaps fremskritt, for derigjennom bedre å kunne for­ stå den verden vi lever i.

Innhold

Innledning .....................................................

9

Forord ............................................................ 13 Fysikk med såpebobler.................................. 15

Vannets elastiske hinne.................................. 18 Overflatespenning......................................... 28

Dråper ............................................................ 37 Såpehinner..................................................... 43

Væskesylindre og vannstråler...................... 56

Musikalske springvann.................................. 67

Såpehinner i rammer.................................... 82 Praktiske råd................................................. 98

Fig. 1

Fig. 2

Innledning

Det er neppe noe som i samme grad gleder både store og små som leken med såpebobler. Barnet i lekegrinda og for­ eldrene utenfor stråler om kapp med de fargeglade bob­ lene. Likevel er det nok slik at de fleste finner det under sin verdighet å leke med såpeoppløsninger i voksnere alder, og derfor er det bare de færreste som driver kunsten lenger enn til å blåse alminnelige bobler. De litt mer avanserte vil oppdage at om man blåser en boble inne og lar den sveve ut gjennom et åpent vindu en kald vinterdag, vil boblen stige til værs fordi den varme lufta inne i boblen er lettere enn den kalde lufta utenfor. En slik boble kan holde seg svevende utrolig lenge, hvis man har vært heldig med oppløsningen. Enda morsommere er det å blåse store bobler utover den speilblanke sjøen en sommerdag. Om et svakt luftdrag tar boblen med seg, vil den gjøre lange hopp bortover sjøen. Noen ganger holder den seg i bobleform til den er kom­ met så langt vekk at en må bruke kikkert for å holde øye med den. Men skal man bli virkelig virtuos, må man lære av andre, og i de siste 70 årene er det først og fremst C. V. Boys’ bok som har vært den store læremester. Boka kom ut i England i 1890-årene, og er siden den kommet i en lang rekke utgaver på mange forskjellige språk. Den har vært populærvitenskapens bestseller i 70 år i trekk. Frem­ 9

deles er det den beste innføring i læren om overflatehinner og såpebobler. Sir Charles Vemon Boys ble født i England i 1855. Han døde i 1944. I 1935 ble han adlet for sin innsats som vitenskapsmann. Som hans viktigste arbeid regner man gjeme hans konstruksjoner av måleapparater. Han laget bl. a. et apparat som i mer enn 50 år var uovertruffet når det gjaldt nøyaktige målinger av gravitasjonen. Men hans innsats var stor på mange felter, han konstru­ erte fotografiske linser, forbedret metodene for hurtigfotografering, målte varmestråling, oppfant metoder til fremstilling av uhyre tynne kvartstråder, osv. osv. Boys’ interesser strakte seg også over i de biologiske viten­ skaper. Hans første vitenskapelige arbeid er fra 1880 og handler om hvordan edderkopper oppfatter lyder, og hans aller siste bok fra 1937 handler om ugress. Men det er boka om såpebobler som har gjort Boys kjent i de videste kretser og som vi nå er så heldige å få i norsk oversettelse også. *

Gjennom tidene er det mange fremragende forskere som har drevet alvorlige studier over og med såpebobler. Til å begynne med var det kanskje lekelysten som var drivfjæren, men så oppdaget de ting de ikke forstod, og så ble leken alvor. I oldtiden fantes ikke såpe, og det er vel den eneste årsak til at vi ikke hører noe om såpe i forbindelse med den store hellenistiske eksperimentalfysikeren Heron av Alexandria. Men Isaac Newton, som levde på 1600-tallet og som la grunnlaget for den mo­ derne fysikk, har inngående beskrivelser og diskusjoner av fargene i såpebobler. Fra forrige århundre kjenner vi mange forskere som arbeidet med såpebobler. I vårt år­ hundre har den engelske nobelpristageren Sir William Bragg brukt samlinger av små såpebobler som modell for krystallstrukturer, mens Niels Bohr, den danske nobel10

pristager og århundrets ledende atomforsker, brukte såpe­ bobler og dråper som modell for atomkjerner. Boys var altså ikke alene om sin bobleforsking; det har vært hundrevis av andre, kjemikere, biologer, fysikere, som har gjort det samme gjennom flere hundre år. Like­ vel blir det fremdeles oppdaget nye ting om såpebobler. 1 1956 offentliggjorde tidsskriftet American Journal of Physics en avhandling av den norske universitetslekto­ ren Nils Skogen. Han hadde oppdaget det han kalte de omvendte såpebobler. Mens såpebobler består av luft med en tynn hinne såpeoppløsning rundt, består de om­ vendte bobler av en såpeoppløsning med en tynn lufthinne rundt. Fotografiene foran i boka viser de om­ vendte boblene, og er tatt fra Skogens artikkel. Til sine forsøk brukte Skogen en oppløsning av flytende . syntetisk vaskemiddel i vann; 5 til 10 teskjeer vaskemiddel pr. 10 liter vann. Det ene fotografiet viser hvordan man heller noe av oppløsningen fra et glass ned i hovedbeholderen. Man heller fra lav høyde og med en bestemt rytmisk bevegelse. Det må en del øvelse til før det lyk­ kes, men da kan man oppnå å få omvendte bobler med diametere på over to centimeter. Ved slike forsøk har det lett for å danne seg vanlige luftbobler i såpeoppløsningen. De skiller seg imidlertid skarpt fra de omvendte boblene, fordi luftboblene er mye lettere enn væsken og stiger hurtig til overflaten. De om­ vendte boblene er bare litt lettere enn det tilsvarende volum oppløsning, og stiger derfor langsomt til overflaten. Når de omvendte såpebobler unngikk oppdagelse helt til Skogen (og hans datter?) lekte med bobler, kommer det kanskje av at i vanlig såpe er det vanskelig eller umulig å få til slike omvendte bobler. De som dannes er muligens så små eller ustabile at man ikke får øye på dem. I de senere år er mange av de syntetiske vaskemidlene tilsatt stoffer som nedsetter skumdannelsen. Disse stof11

fene nedsetter dessverre også oppløsningens bobledannende egenskaper og man må kanskje prøve seg fram med forskjellige slags vaskemidler. Oppløsninger av syntetiske vaskemidler kan også egne seg godt til forsøk med alminnelige såpehinner. Men for å få hinner som holder seg lenge, er det kanskje best å bruke vanlig såpeoppløsning med litt glyserol (glyserin) i, sånn som Boys beskriver det. *

Såkalte juleforelesninger for ungdom har vært en fast tradisjon i London siden Faraday begynte med det i 1825. De fremste britiske naturforskere holder populære demonstrasjonsforelesninger om sitt fag. Bortsett fra kapiteloverskriftene, som er satt til senere, består denne boka av tre slike forelesninger som Boys holdt ved årsskiftet 1889—1890. Boka viser oss et mønster for hvordan en slik populærforelesning kan bygges opp. Forsøkene og oppstillingene er så genialt enkle at enhver fingernem ungdom kan gjøre de fleste av forsøkene hjemme, med utstyr han kan lage selv. Men man bør vise en god del forsiktighet med bruk av ukjente kjemikalier. Boys bruker ingen store og inn­ viklede apparater som kan trekke oppmerksomheten bort fra det han vil demonstrere. Noen — men det er ikke mange — av eksperimentene ville vi kanskje gjøre annerledes nå. Vi er f. eks. mer vant med fotografiske lynlamper, og kunne bruke det i stedet for gnister framstilt ved hjelp av utladninger fra leydnerflasker. Hvis man først har en stroboflashlampe, er det selvsagt også enklere å bruke den framfor å splitte opp lyset fra et lysbildeapparat med en roterende skjerm med huller i. Men kanskje er denne metoden fremdeles den mest instruktive. Otto Øgrim.

Forord

De lesere som er blitt voksne, og som kanskje er tilbøyelige til å finne feil ved denne boken fordi den på så mange punkter er ufullstendig eller fordi meget er så elementært og velkjent — vil jeg be om å huske at forelesningene var beregnet på ganske unge mennesker og bare på dem. Og disse unge vil jeg innstendig oppfordre til å gjøre sitt beste for selv å gjenta de eksperimentene som er beskrevet. De vil finne at i mange tilfelle kreves det ikke noe utstyr ut over et par glassrør eller et stykke gummislange, eller andre ting som er lette å skaffe. Hvis de vil gjøre seg denne umak, vil de finne at de blir rikelig belønnet, og hvis de i stedet for å miste motet over noen uhell, vil arbeide videre med de hjelpemidler de har til rådighet, vil de snart finne mer av interesse i eksperimenter som først lykkes etter noen vanskeligheter enn i dem som går glatt med en gang. Endel er så enkle at man kan utføre dem alene, mens andre sannsynligvis vil være for vanske­ lige, selv om man har noen til å hjelpe seg. Men for å oppmuntre dem som gjeme vil se med sine egne øyne de forsøkene jeg har beskrevet, har jeg på slutten av boken gitt slike råd og anvisninger som jeg trodde ville være til størst nytte. Jeg har i vid utstrekning gjort bruk av de trykte arbei­ dene til mange fremstående vitenskapsmenn. Blant dem kan jeg nevne Savart, Plateau, Clerk Maxwell, Sir Wil­ liam Thomson, Lord Rayleigh, Mr. Ghichester Bell og 13

Professor Riicker. Eksperimentene har for størstedelen vært beskrevet av dem, men noen er tatt fra laboratorie­ journaler, og noen har jeg selv planlagt eller stillet opp. Jeg skylder også professor Riicker takk fordi jeg har fått bruke forskjellig utstyr som var laget til hans foreles­ ninger.

Fysikk med såpebobler

Jeg går ut fra at det ikke er noen av dere som ikke en og annen gang har blåst en ganske alminnelig såpeboble, har beundret dens fullkomne form og fargenes vidunder­ lige glans, og undret seg over at en så praktfull ting kan være så lett å lage. Jeg håper ingen av dere ennå er blitt lei av å leke med bobler, for jeg håper også at vi skal få se at det er mer ved en alminnelig boble enn de som bare har lekt med den vanligvis tenker seg. Den undring og beundring Millet så vakkert har skild­ ret i et billede som noen av dere kanskje har sett repro­ duksjoner av, takket være moderne reklamevirksomhet, — den vil, håper jeg, på ingen måte bli mindre som følge av disse forelesningene. Jeg tror dere vil finne at den vokser ettersom deres kjennskap til emnet blir større. Det kan kanskje interessere dere å høre at vi ikke er de eneste ungdommer som har lekt med bobler. Barn i fjerne tider gjorde det samme, det vet vi, enda ingen av de klassiske forfatterne har omtalt det. Det finnes nemlig en meget gammel etruskisk vase i Louvres i Paris, og på den er det avbildet barn som blåser bobler med et rør. Kanskje det er noen av dere som har lyst til å vite hvorfor jeg har valgt såpebobler som mitt emne. I så fall vil jeg gjeme fortelle dere det. Selvom det er mange emner som for en begynner kan se ut til å gi mer vidun­ derlige og strålende utsyn, eller være mer spennende, er det få som så direkte har å gjøre med de tingene vi ser 15

hver dag. Dere kan ikke helle vann av en mugge eller te av en tekanne, dere kan ikke foreta dere noe som helst med en væske av noen art, uten å sette i virksomhet de krefter som jeg nå snart skal henlede deres oppmerk­ somhet på. Det er derfor ikke til å unngå at dere i frem­ tiden stadig vil bli minnet om det dere skal få se og høre her, og hva som kanskje er det viktigste av alt, mange av de tingene jeg kommer til å vise dere er så enkle at dere uten noe utstyr vil være i stand til å gjenta for dere selv de eksperimentene jeg har stilt opp, og dette vil dere finne mer interessant og lærerikt enn bare å høre på meg og se på hva jeg gjør. Det er enda en ting jeg gjeme ville forklare, og det er hvorfor jeg i det hele tatt skal vise eksperimenter. Dere vil straks svare at det er fordi det ville bli så fryktelig kjedelig hvis jeg ikke gjorde det. Det ville det kanskje. Men det er ikke den eneste grunn. Jeg vil minne dere om at når vi gjeme vil finne ut noe som vi ikke vet, er det to måter å gå frem på. Vi kan spørre en som vet det eller lese hva de lærdeste menn har skrevet om det, og det er en god fremgangsmåte hvis det tilfeldigvis er noen som kan svare på vårt spørsmål. Men vi kan også bruke den andre metoden, nemlig å sette opp et eksperiment og prøve selv. Et eksperiment er et spørsmål som vi stiller til Naturen, og den er alltid ferdig til å gi et riktig svar, forutsatt at vi spør på en passende måte, det vil si forut­ satt at vi stiller opp et passende eksperiment. Et eksperi­ ment er ikke en tryllekunst, noe som bare skal få dere til å bli forundret. Heller ikke blir det vist bare fordi det er vakkert, eller fordi det bryter ensformigheten i en fore­ lesning. Hvis noen av de forsøkene jeg viser er vakre å se på, eller hvis de virkelig tjener til å gjøre disse fore­ lesningene litt mindre kjedsommelige, så meget desto bedre, men den viktigste hensikt med dem er å sette dere i stand til å se med egne øyne hva som er de sannferdige svar på de spørsmålene jeg vil stille. 16

Vannets elastiske hinne

Jeg skal nå begynne med å vise et forsøk som dere alle sikkert har prøvd mange ganger. Jeg har her i hånden en alminnelig kamelhårs pensel. Hvis vi ønsker å få hårene til å holde seg sammen så de danner en spiss, fukter vi den, og så sier vi at hårene klistrer seg sammen fordi penselen er våt. La oss nå prøve eksperimentet. Siden dere ikke kan se denne penselen tvers over auditoriet, holder jeg den foran lysbilledapparatet, og dere kan se den forstørret på skjermen (fig. 3, til venstre). Nå er

Fig. 3 2 — Fysikk med såpebobler.

17

den tørr, og de enkelte hårene er synlige hver for seg. Jeg dypper den så i vann, og idet jeg tar den opp, klistrer hårene seg sammen akkurat som vi ventet (fig. 3, til høyre) «fordi de er våte», som vi pleier å si. Jeg skal nå holde penselen nede i vannet. Der er det tydelig at hårene ikke klistrer seg sammen i det hele tatt (fig. 3, i midten), og enda er de sannelige våte na, da de faktisk er i vannet. Det ser altså ut som om den grunnen vi alltid gir, ikke er helt riktig. Dette forsøket, som ikke krever annet enn en pensel og et glass vann, viser da at hårene på en pensel klistrer seg sammen ikke bare fordi de er våte, men også av en annen grunn som vi ennå ikke kjenner. Det viser også at en meget utbredt oppfatning om det å åpne øynene under vann, ikke stemmer med de faktiske for­ hold. Det sies ofte at hvis man stuper ut i vannet med lukkede øyne, kan man ikke se ordentlig nar man åpner dem under vann, fordi vannet klistrer øyenharene ned over øynene. Derfor må man stupe uti med apne øyne hvis man vil se under vannet. I virkeligheten forholder det seg slett ikke slik. Det gjør ingen forskjell om øynene er åpne eller ikke når dere stuper uti, dere kan åpne dem og se akkurat like godt i begge tilfelle. I forsøket med penselen så vi at vannet ikke får hårene til å klistre seg sammen eller klebe til noe annet når de er under vannet. Det er bare når de blir tatt opp at dette er tilfelle. Skjønt dette eksperimentet ikke har forklart oss hvorfor hårene klistrer seg sammen, har det i alle fall lært oss at den grunn som vanligvis blir gitt ikke er tilstrekkelig. Jeg skal nå gjøre et forsøk til, like enkelt som det forrige. Jeg har et rør som det ganske langsomt renner vann ut av. Men det renner ikke ned i en jevn strøm. Det danner seg en dråpe, og den vokser langsomt inntil den har nådd en viss bestemt størrelse, og så faller den plutselig ned. Jeg vil gjeme dere skal legge merke til at hver gang dette hender, er dråpen av nøyaktig samme størrelse og form. Dette kan jo ikke være den rene til18

feldighet, det må være en grunn for den bestemte stør­ relse og form. Hvorfor stanser vannet opp i det hele tatt? Det er tungt, og det er ferdig til å falle, men det faller ikke. Dråpen blir hengende til den har nådd en viss størrelse, og så river den seg plutselig løs som om det som holdt den, hva det nå er, ikke var sterkt nok til å bære en større vekt. Mr. Worthington har omhyggelig tegnet i forstørret målestokk den nøyaktige form av en vanndråpe på forskjellige stadier, og dere ser dem nå på diagrammet på veggen (fig. 4). Disse diagrammene vil

formodentlig gi dere en forestilling om at vannet er opp­ hengt i en elastisk pose, og at posen brister eller blir revet bort når vekten blir for stor for den å bære. Sant nok er det i virkeligheten slett ikke noen pose, men allikevel tar dråpene en form som får oss til å tenke på en elastisk pose eller sekk. For å vise dere at dette ikke bare er inn­ bilning, har jeg her en stor ring av tre, båret av en tre­ fot, og over ringen er det spent ut en tynn gummihinne 19

(fra en leketøysballong). Når jeg nå lar det renne vann ned i den fra dette røret, vil dere se hvordan gummien langsomt strekker seg under den økende vekt, og ■— hva jeg særlig vil dere skal legge merke til — den tar hele tiden en form som svarer til en av dem pa diagrammet. Ettersom vekten av vannet øker, strekker posen seg, og nå da det er henimot et spann vann i den, kommer den til et punkt hvor det ser ut til at den ikke kan holde stort lenger. Den ligner vanndråpen like før den faller, og na endrer den plutselig form (fig. 5) og ville straks rive seg

Fig. 5

løs, hvis det ikke var for det faktum at gummi ikke kan strekkes ubegrenset. Etter en tid blir det stramt og motstår en større belastning uten å gi etter. Derfor ser dere nå den store dråpen henge uforandret med nesten nøyaktig samme form som vanndråpen i det øyeblikk den faller. Jeg skal nå tømme posen ved hjelp av en hevert, og da trekker dråpen seg langsomt sammen igjen. I dette tilfelle har vi altså helt klart en tung væske i en elastisk pose, mens vi når det gjelder vanndråpen har samme væske, men ingen synlig pose. Ettersom de to dråpene oppfører seg på nesten nøyaktig samme måte, skulle det være naturlig å vente at deres form og bevegelser i begge tilfelle har samme årsak, og at den lille vanndråpen har noe som holder den sammen, i likhet med den gummihinnen dere ser her. La oss se hvordan det passer sammen med det første forsøket, det med penselen. Dette viste at hårene ikke klistrer seg sammen bare fordi de er våte. Det er også nødvendig at penselen blir tatt opp av vannet, eller med andre ord vannets overflate eller hinne må være der og binde hårene sammen. Hvis vi da antar at overflaten av vannet er som en elastisk hinne, kan både forsøket med den våte penselen og det med vanndråpen la seg forklare. La oss derfor prøve et eksperiment til for å se om vann også på andre måter oppfører seg som om det hadde en elastisk hinne. Jeg har her en enkel ståltrådramme, festet til en tynn stang som har et lodd nederst. En hul glasskule er også festet til stangen med litt voks. Kulen er stor nok til å få det hele til å flyte på vann, med rammen over vannet. Jeg kan naturligvis presse det ned, så den vannrette ram­ men berører overflaten. Et lite papirflagg er festet øverst på stangen for å gjøre rammens bevegelser mer synlige. Hvis vannet nå oppfører seg som om overflaten var en elastisk hinne, skulle det gjøre motstand mot at rammen, som jeg nå holder nede under overflaten, stiger opp. Jeg 21

slipper taket, og i stedet for a stige opp, som den ville gjøre hvis det ikke var noe annet som holdt den, blir rammen liggende i overflaten, bundet av denne hinnen på vannet. Hvis jeg setter vannet i bevegelse så et hjørne av rammen kommer over hinnen, vil den straks stige helt opp, som dere ser (fig. 6). Vi kan se at vannhinnen

Fig. 6

må ha vært temmelig sterk, for når jeg nå legger på rammen en vekt på omkring 7 gram, er det bare såvidt nok til å få det hele til å synke. Dette apparatet, som opprinnelig er beskrevet av Van der Mensbrugghe, skal jeg bruke igjen om noen minutter. Jeg kan vise dere på en mer påfallende måte at dette elastiske laget eller denne hinnen finnes pa klart, rent vann. Her har jeg et lite sold, laget av en trådduk som er grov nok til at en alminnelig knappenal kan stikkes 22

gjennom hvert hull. Det er forøvrig omkring elleve tusen av disse hullene i bunnen av soldet. Som dere nå vet, er det slik at ren ståltråd blir fuktet av vann, det vil si at hvis den dyppes i vann, er den våt når den tas opp igjen. Derimot blir noen stoffer som f. eks. parafinvoks ikke fuktet, eller ikke virkelig berørt av vannet, hva dere selv kan se hvis dere bare dypper et stykke parafinvoks i vann. Jeg har smeltet noe parafinvoks i en skål og dyppet stål-

trådnettet i den flytende parafinen, slik at trådene er blitt helt dekket av den. Men jeg rystet den godt mens den ennå var varm, for å få parafinen ut av hullene. Dere kan nå se på skjermen at alle hullene er åpne unntagen noen ganske få, og at en alminnelig nål kan gå igjennom lett nok. Dette er da utstyret til forsøket. Hvis vannet nå har en elastisk hinne som det skal kraft til å strekke, skulle det ikke så rent lett renne gjennom disse hullene. Det burde ikke kunne komme igjennom i det hele tatt uten et press, for ved hvert hull ville hinnen måtte strek­ kes for å slippe vannet igjennom til den andre siden. Dette er naturligvis bare tilfelle hvis vannet ikke fukter, det vil si ikke virkelig berører trådene. For å hindre at det vannet som jeg nå skal helle i skal treffe bunnen med så stor kraft at det blir drevet igjennom, har jeg lagt et lite stykke papir i silen, så det kan ta av for fallet (fig. 7). 23

Jeg har nå helt i omtrent et halvt glass vann, og jeg kunne gjeme bruke enda mer. Jeg tar bort papiret, men ikke en dråpe renner igjennom. Hvis jeg gir silen et støt, blir vannet drevet mot den andre siden, og på et øyeblikk er alt sammen vekk. Kanskje dette vil minne dere om en av vår gamle venn Simple Simons bedrifter. Det var han «som hentet vannet i et sold, men snart rant alt igjennom.» Men dere ser at hvis man bare behandler soldet riktig, er det slett ikke så meningsløst å hente vann i det som folk gjeme tror. Hvis jeg nå rystet vannet av silen, kan jeg av samme grunn få den til å flyte på vann fordi dens vekt ikke er stor nok til å presse vannhinnen gjennom alle hullene. Vannet må derfor bli på utsiden, og silen flyter, enda det som sagt er elleve tusen huller i bunnen, og hvert av dem er stort nok til at en alminnelig nål går igjennom. Forsøket viser også hvor vanskelig det er å skrive virke­ lig og gjennomført nonsens. Dere husker kanskje en av historiene i Lears bok, «Nonsense Songs»:

De dro til sjøs i et sold, gjorde de, I et sold de dro til sjøs. Tross vennenes mange bekymrede ord, En vintermorgen med storm fra nord I et sold de dro til sjøs.

De seilte ut i et sold, gjorde de, I et sold de seilte med hast, Med bare et nydelig lysegrønt slør Bundet som seil med en silkesnor skjør, Til en liten tobakkspipemast. Og så videre. Dere ser at det absolutt er mulig å dra til sjøs i et sold — det vil si hvis soldet er stort nok og 24

sjøen ikke er for urolig — og dere ser også her at versenes innhold nå er virkeliggjort inntil minste detalj (fig. 8). Jeg kan gi enda et eksempel på styrken av denne elastiske vannhinnen. Hvis dere vil helle vann fra et

Fig. 8

glass ned i en flaske med trang hals, så vet dere at heller dere langsomt, vil nesten alt sammen renne nedover siden av glasset og bli spilt utover, og hvis dere isteden heller raskt, er det ikke plass for så meget vann til å komme ned i flasken på en gang, og så blir det spilt utover igjen. Men tar dere en pinne eller en glass-stav og holder den mot kanten av glasset, renner vannet nedover staven og ned i flasken, og ikke noe går tapt. Man kan til og med holde staven på skrå slik jeg gjør det nå, men vannet renner nedover den våte staven, fordi den elastiske hinnen danner et slags rør som hindrer det i å slippe bort. Dette forholdet utnyttes ofte på landet til å lede vannet fra takrennene ned i en vanntønne eller et avløp. En trestokk 25

er nesten like god som et jernrør, og den koster ikke på langt nær så meget. Så tror jeg at jeg har gjort nok for å vise at det på overflaten av vannet er en slags elastisk hinne. Jeg mener ikke at det er noe som ikke er vann på overflaten, men at vannet oppfører seg annerledes når det er der enn når det er innenfor, og at det oppfører seg som om det var en elastisk hinne, laget av noe som ligner meget tynn gummi, bare at det er fullkomment og absolutt elastisk, hva gummi ikke er.

Fig. 9

Overflatespenning

Nå er vi kommet så langt at dere kan forstå hvorfor vann i trange rør oppfører seg på en uventet måte. Jeg har satt foran lysbilledapparatet en skål med vann som er farget blått så dere lettere kan se det. Jeg stikker så ned i van­ net et meget tynt glassrør, og straks stiger vannet opp og står mer enn en centimeter over overflaten i skålen. Røret er fuktet innvendig. Vannets elastiske hinne er derfor festet til rørveggen og fortsetter å trekke vannet oppover inntil vekten av det vann som er løftet opp over overflaten utenfor er lik den kraft som hinnen utøver. Hvis jeg tar et rør med omtrent dobbelt så stor vidde, vil dette trekket som virker rundt hele røret få hinnen til å løfte den dobbelte vekt av vann, men det vil ikke få vannet til å stige dobbelt så høyt, fordi det vide røret inneholder så meget mer vann enn det trange for en gitt høyde. Det vil ikke engang stige like høyt i det vide røret som i det trange, for hvis det gjorde det, ville vekten av vannet som var løftet opp være fire ganger så stor og ikke bare dobbelt så stor, som dere i farten kunne tro. Hinnen vil derfor løfte vannet i det vide røret bare til halve høyden. Og her hvor de to rørene er stilt ved siden av hverandre, ser dere at vannet i det trange står dobbelt så høyt som det gjør i det vide. På samme måte ville van­ net stige enda meget høyere hvis jeg tok et rør så tynt som et hår. Fordi virkningen er så tydelig i slike tynne rør, snakker vi om hårrør og hårrørskraft. Vi kaller feno­ 27

menet kapillaritet, av det latinske ordet capillus — et hår. La oss nå tenke oss at vi hadde en hel mengde rør av alle tykkelser og stilte dem på rad, det trangeste først og alle de andre i rekkefølge etter størrelsen. Da er det klart at vannet ville stige høyest i det trangeste røret

Fig. 10

og stå lavere og lavere bortover rekken til rørene ble så vide at vi ikke engang kunne se at vannet var hevet opp. Dere kan lett oppnå samme virkning ved simpelthen å ta to firkantede stykker vindusglass og legge dem mot hver­ andre med en bit av en alminnelig fyrstikk eller noe lig­ nende imellom, så de blir skilt litt fra hverandre langs den ene kanten, mens de ligger tett sammen langs den motsatte kant. En gummistrikk som spennes rundt dem vil holde dem på plass. Jeg tar nå disse to platene og stiller dem i en skål med farget vann, og dere ser straks at vannet kryper opp til toppen av platene på den kan­ ten hvor de møtes. Der hvor avstanden mellom platene 28

gradvis øker, blir høyden som vannet stiger til gradvis mindre, og resultatet er at overflaten av væsken danner en vakker formet, regelmessig kurve som matematikerne kaller en likesidet hyperbel (fig. 11). Jeg kommer snart til å måtte snakke mer om denne og om noen andre kurver, så nå vil jeg ikke gjøre mer enn å slå fast at

Fig. 11

hyperbelen dannes fordi høyden blir mindre ettersom av­ standen mellom platene blir større, eller med andre ord, fordi vekten av den væskemengden som løftes opp på et bestemt lite stykke av kurven, overalt er den samme. Hvis platene eller rørene hadde vært laget av et mate­ riale som ikke fuktes av vann, så ville virkningen av over­ flatespenningen være at væsken ble trukket bort fra de trange mellomrummene, og desto mer jo trangere de var. Da det ikke er lett å vise dette på noen tilfredsstillende måte med parafinerte glassplater eller glassrør og vann, skal jeg bruke en annen væske som ikke fukter eller be­ rører rent glass, nemlig kvikksølv. Siden det ikke går an å se gjennom kvikksølv, kan det ikke nytte å sette et 29

trangt rør ned i denne væsken for å vise at overflaten står lavere i røret enn i karet omkring. Men vi kan oppnå det samme ved å bruke et vidt og et trangt rør som er forbundet med hverandre. Som dere ser på skjermen, står da kvikksølvet lavere i det trange enn i det vide røret, mens det omvendte er tilfelle hvis vi bruker vann i et lignende apparat (fig. 12). Ennå har jeg ikke gitt dere noen forestilling om hvor stor kraft som utøves av denne elastiske vannhinnen. Målinger som er gjort med trange rør, med dråper og på andre måter, viser alle at den er nesten nøyaktig lik vek­ ten av 75 milligram på en centimeter. Vi har hittil heller ikke prøvet om andre væsker oppfører seg på samme måte, og hvis de gjør det, om styrken av den elastiske hinnen også i andre tilfelle er den samme. Her ser dere et annet rør som er akkurat maken til det vanndråpene kom fra, men denne gangen er væsken alkohol. Når det nå danner seg dråper, ser dere straks at skjønt alkoholen også lager dråper som har en bestemt

Fig. 12

30

størrelse og form idet de faller ned, så er alkoholdråpene på langt nær så store som vanndråpene som faller her ved siden av (fig. 13). Det kan være to mulige årsaker til dette. Enten er alkohol tyngre enn vann, og det ville

forklare at dråpestørrelsen er mindre, hvis væskehinnen i begge tilfelle hadde samme styrke. Eller, hvis alkohol ikke er tyngre enn vann, må hinnen være svakere enn vannhinnen. I virkeligheten er alkohol lettere enn vann, og desto svakere må overflatehinnen være i forhold til vannets. Vi kan lett prøve dette ved et forsøk. Dere kjenner jo den leken som kalles tautrekking, og dere vet hvilket parti som er det sterkeste. Det er det som trekker mot­ standerne over streken. La oss nå få alkohol og vann til å leke denne leken. Forat dere skal kunne se vannet, er det farget blått. Det ligger som et tynt lag på bunnen av dette hvite fatet. For øyeblikket trekker vannhinnen like meget i alle retninger, og derfor hender det ingen ting. Men hvis jeg heller noen dråper alkohol midt i, vil vi langs den linjen som skiller mellom alkoholen og vannet på den ene siden ha alkoholen som trekker innover, og på den andre siden vannet som trekker utover, og dere ser 31

hva resultatet blir. Vannet vinner. Det farer avsted til alle kanter, tar alkoholen med seg og etterlater bunnen av fatet tørr (fig. 14). Denne styrkeforskjellen mellom vannets og alkoholens overflatehinner, eller snarere mellom overflatehinnene

Fig. 14

hos vann som inneholder lite og vann som inneholder meget alkohol, — den er årsak til en eiendommelig be­ vegelse som dere kan iaktta langs sidene av et vinglass som er halvfylt med en forholdsvis sterk vin, for eksempel portvin. Man ser væsken trekke seg oppover sidene av glasset, samle seg i dråper og renne ned igjen, og dette fortsetter en lang stund. Forklaringen er følgende: Det tynne skiktet av vin på sidene av glasset mister under luftens påvirkning hurtigere sin alkohol ved fordampning enn vinen i glasset gjør det. Derfor blir det svakere på alkohol, eller rikere på vann enn væsken i resten av glas­ set, og av den grunn har det en sterkere hinne. Det trek­ ker derfor mer vin opp nedenfra, dette fortsetter til det er så meget at det dannes dråper, og disse renner tilbake 32

igjen i glasset, slik som dere nå ser det på skjermen (fig. 15). Det kan ikke være tvil om at det er denne bevegelsen det hentydes til i Salomos Ordsprog, 23, 31. «Se ikke til vinen, hvor rød den er, hvorledes den perler i begeret, hvor glatt den går ned.»

Fig. 15

Eter har på samme måte en overflatehinne som er svakere enn vannhinnen. En ganske liten mengde eter på vannoverflaten vil gjøre en merkbar virkning. La oss for eksempel se på ståltrådrammen som vi forlot for en stund siden, og som fremdeles holdes nede av vannhinnen. Glasskulens oppdrift prøver å skyve rammen igjennom, men kraften er ikke sterk nok. Jeg skal imidlertid dryppe et par dråper eter i et glass og simpelthen helle dampen ut på overflaten av vannet (ikke en dråpe væske renner over), og nesten i samme øyeblikk har det kondensert seg på vannet nok eter til å redusere styrken i hinnen så meget at rammen dukker opp av vannet. Det er et velkjent tilfelle hvor forskjellen i styrke mel­ lom to væskers overflatehinner enten kan bli til ergrelse, 3 — Fysikk med såpebobler.

33

eller hvis vi vet hvordan vi skal dra fordel av den, til nytte. Hvis dere søler fett på jakken, er det lett å ta det bort med bensin. Hvis dere nå har bensin på fettflekken, og så mer bensin på den som allerede er der, er situasjo­ nen følgende: Det er fettholdig bensin på jakken, og på den bruker dere ren bensin. Saken er nå at fettholdig bensin har sterkere overflatehinne enn ren bensin. Den fettholdige begynner derfor en tautrekking med den rene, og siden den er sterkere, vinner den og løper avsted i alle retninger. Og jo mer dere har på bensin, desto mer renner den fettholdige bensinen utover og tar med seg fettet. Men hvis dere følger bruksanvisningen på flasken, først lager en ring av ren bensin rundt fettflekken og så har bensin på fettet, så vil dere se hvordan den fettholdige bensinen trekker seg bort fra ringen av ren bensin, sam­ ler seg i midten og forsvinner i den rene fillen dere bruker, slik at alt fettet blir fjernet. Mellom kaldt og varmt fett er det igjen en forskjell, som dere kan iaktta når dere kommer hjem, hvis dere legger merke til et alminnelig tent lys. Like ved flammen er stearinen varmere enn den er i utkanten. Derfor har den en svakere hinne, og på den måten holdes en stadig sirkulasjon i gang. Stearinen renner ut på overflaten og tilbake igjen under den. Denne strømningen gjør at lyset brenner regelmessig, og den er synlig fordi små støvkom følger med i bevegelsen. Dere vet sannsynligvis hvordan man tar bort fettflekker med en varm ildrake og trekkpapir. Her er det igjen den samme bevegelsen som foregår. Et stykke kamfer som flyter på vann viser også et eksempel på bevegelse som settes igang av variasjoner i vannhinnens styrke på grunn av virkningen av kamferet. Jeg skal bare gi ett eksempel til. Hvis dere maler med vannfarger på et fettet papir eller på visse slags blanke overflater, vil fargene ikke ligge jevnt utover papiret, men løper sammen på den måten 34

dere kjenner godt til. Ganske lite oksegalle får dem imidlertid til å ligge helt riktig, fordi oksegalle (eller et fly­ tende rensemiddel) reduserer styrken av vannhinnen så meget at vann med den tilsetningen vil fukte overflater som ikke fuktes av rent vann. Denne minskingen av over­ flatespenningen kan dere se hvis jeg bruker den samme ståltrådrammen for tredje gang. Eteren er nå fordampet, og jeg kan igjen få rammen til å ligge i overflaten av vannet, men et øyeblikk etter at jeg har berørt vannet med en pensel som inneholder oksegalle, dukker den opp igjen, like plutselig som før. Det er helt unødvendig at jeg nå fortsetter å pukke på den kjennsgjeming at overflaten av en væske oppfører seg som om den var en fullkomment elastisk hinne som var utspent med en bestemt kraft.

Dråper

Sett nå at dere tar litt vann — la oss si så meget som det kunne gå i et nøtteskall — og så plutselig heller det ut, hva vil skje? Naturligvis vil det falle ned, treffe gulvet og bli spredt utover. Eller sett at dere tar den samme mengde vann og heller det forsiktig på en skive parafinvoks, drysset med lykopodiumpulver som ikke fuktes — hva vil hende? Her vil igjen vekten av dråpen — som får den til å falle hvis den ikke blir holdt oppe — presse den mot parafinen og få den til å bre seg ut som en flat kake. Hva ville skje hvis dråpens vekt, eller den kraften som trekker den nedover, kunne hindres i å virke? I så fall ville dråpen bare merke virkningen av den elastiske hinnen, som ville prøve å trekke den sam­ men til en slik form at overflaten ble minst mulig. Den ville i virkeligheten raskt bli en helt rund kule, for ikke på noen annen måte kan den oppnå en så liten overflate. Hvis vi i stedet for å ta så meget vann, skulle ta en dråpe omtrent så stor som et knappenålshode, da ville vekten som forsøker å presse den ut eller få den til å falle, være meget, mindre, mens hinnen ville være akkurat like sterk, og den ville i virkeligheten ha større evne til å forme dråpen, selv om jeg ikke her kan forklare hvorfor. Vi skulle derfor vente at hvis vi tok en tilstrekkelig liten mengde vann, ville hinnens evne til å gi den form til slutt være i stand til å motvirke vekten av dråpen nesten fullstendig, slik at meget små dråper skulle se ut som 36

perfekte små kuler. Om dere har hatt noen vanskeligheter med å følge denne tankegangen, vil en meget enkel illu­ strasjon gjøre den klar. Det er sikkert mange av dere som kjenner til hvordan man av papir bretter denne lille tingen som jeg holder i hånden (fig. 16). Den kalles en katte-eske fordi den har makt til å fordrive katter — når den fylles med vann og kastes med sikker hånd. Denne

her, som rummer omtrent en halv liter, er laget av et lite stykke av Times. Dere kan fylle den med vann og bære den omkring og kaste den av full kraft, og papirhinnen er sterk nok til å holde den sammen til den treffer noe, men da går den naturligvis i stykker, og vannet renner ut. På den annen side er denne store, som er laget av en hel side av Times, bare så vidt i stand til å stå imot vekten av det vannet den kan rumme. Den er akkurat sterk nok til at den kan fylles og bæres, og så kan den slippes ned, men dere kan ikke kaste den. På samme måte vil den svakere hinnen på en væske ikke kunne få en større mengde til å ta form av en kule, men den vil forme en ørliten dråpe så perfekt at dere ikke kan se på den annet enn at den er rund over det hele. Dette ser man lettest med kvikksølv. En større mengde ruller omkring som en flat kake, men de ganske små dråpene som vi får når vi kaster noe kvikksølv hårdt mot bordet og på den måten 37

sprer det, de er tilsynelatende helt runde * Dere kan se den samme forskjellen hos de gullperlene som vi viser her på skjermen. De er faste nå, men de var smeltet, og fikk så lov å avkjøles uten å bli forstyrret. Den store per­ len er blitt litt flatere av vekten, men den lille ser full­ stendig rund ut. Endelig kan dere se det samme med

Fig. 17

vann, hvis dere drysser litt lykopodium på bordet. Da vil vann som faller på det rulle seg sammen til fullkomne små kuler. Dere kan også se det på en støvet dag, hvis dere vanner veien med en sprøyte. Hvis det ikke var for væskenes vekt, det vil si den kraf­ ten som trekker dem ned mot jorden, ville store dråper være like fullkomment runde som små. Dette ble første gang helt nydelig demonstrert av Plateau, den blinde eksperimentalfysikeren, som anbragte en væske inne i en annen som er like tung, men som den ikke blander seg * Det har i de senere år vist seg at kvikksølv er så giftig at man dessverre må avstå fra slike forsøk. (O. A.) 38

med. Alkohol er lettere enn olje, mens vann er tyngre. Men en passende blanding av alkohol og vann er akkurat like tungt som olje, og derfor vil oljen hverken forsøke å stige eller synke når den kommer ned i en slik blan­ ding. Jeg har foran lysbilledapparatet et glasskar som inneholder alkohol og vann, og ved hjelp av et rør skal

Fig. 18

jeg la oljen renne langsomt ned i det. Dere ser at når jeg tar røret bort, blir oljen til en fullkommen kule så stor som en valnøtt. Nå er det to eller tre av disse oljekulene, alle helt runde. Jeg vil be dere legge merke til at når jeg støter til dem, får de store kulene langsomt formen til­ bake, mens de små blir runde igjen meget fortere. Det kan vises et meget vakkert forsøk med dette apparatet, og skjønt det ikke er noe vi har bruk for å referere til siden, er det umaken verd å vise dere det, nå da apparatet er satt opp. Midt i karet er det en aksel med en skive som jeg kan få oljen til å henge fast ved. Hvis jeg nå lang­ somt dreier akselen og skiven, vil oljen dreie med. Etter­ som jeg gradvis øker farten, forsøker oljen å fly avsted i 39

Fig. 19

alle retninger, men den elastiske hinnen holder den til­ bake. Resultatet er at kulen blir flattrykt ved polene, akkurat som jorden selv. Når farten fremdeles øker, blir oljens tilbøyelighet til å komme bort til slutt for meget for den elastiske hinnen, og en ring river seg løs (fig. 18), men den trekker seg nesten øyeblikkelig sammen igjen rundt resten av kulen når hastigheten minker. Hvis jeg dreier fort nok, brytes ringen opp til en serie av kuler, som dere ser nå. Man kan ikke unngå å bli minnet om himmellegemene ved dette vakre forsøket av Plateau, for dere ser en rekke kuler av forskjellig størrelse, som alle beveger seg rundt i samme retning (fig. 19). Men de krefter som virker i de to tilfelle er helt forskjellige, og det dere ser har ikke noe som helst å gjøre med solen og planetene. Vi har altså sett at en stor væskekule kan formes av hinnens elastisitet, hvis den forstyrrende virkning av vekten blir nøytralisert, som i det siste eksperimentet. Denne forstyrrende virkningen er praktisk talt uten be­ 40

tydning når det gjelder en såpeboble, fordi den er så tynn at den nesten ikke veier noe. Dere vet naturligvis alle sammen at en såpeboble er fullstendig rund, og nå vet dere hvorfor. Det er fordi den elastiske hinnen, som for­ søker å bli så liten den kan, må anta den form som har den minste overflate i forhold til ruminnholdet, og den formen er kulen. Jeg vil gjeme dere skal legge merke til her som i tilfellet med oljen, at en stor boble oscillerer meget langsommere enn en liten når den blir slått ut av form med et balltre, trukket med flanell eller ull. Det viktigste resultat jeg har forsøkt å gjøre klart hittil, er dette: Overflaten av en væske oppfører seg som om den var en elastisk hinne, som så langt den er i stand til det vil forme væsken innenfor slik at hinnens flateinnhold blir det minst mulige. I alminnelighet er vekten av væsken, særlig når det er en stor mengde, for meget for den svake elastiske hinnen, og kraften den utøver blir kanskje ikke lagt merke til. Den forstyrrende virkning av vekten blir man kvitt ved å senke en væske ned i en annen som er like tung og som den ikke blander seg med, og den merkes knapt når man undersøker meget små dråper eller blåser en boble, for i disse tilfelle er vekten nesten ingenting, mens hinnens elastiske krefter er de samme som alltid.

Såpehinner

Jeg har hittil ikke vist ved noe direkte eksperiment at en såpehinne eller boble virkelig er elastisk, akkurat som et utspent gummistykke.

Fig. 20

En såpeboble, som jo består av et tynt væskelag med både en indre og en ytre overflate eller hinne, må være elastisk, og dette er lett å vise på mange måter. Kanskje den letteste måten er å binde en tråd tvers over en ring temmelig løst, og så dyppe ringen i såpevann. Når man 42

Fig. 21

tar den opp igjen, er det en hinne utspent over ringen, og i den beveger tråden seg ganske fritt, som dere kan se på skjermen. Men hvis jeg ødelegger hinnen på den ene siden, blir tråden straks av hinnen på den andre siden trukket over dit, så langt som den kan komme, og nå er den stram (fig. 20). Dere vil også legge merke til at tråden er en del av en sirkel, fordi den formen gjør area­ let på den ene siden så stort som mulig, og derfor arealet på den andre siden, hvor hinnen er, så lite som mulig. Eller vi ser på denne andre ringen, hvor tråden er dobbelt et lite stykke midt på. Hvis jeg ødelegger hinnen mellom trådene, blir de straks trukket fra hverandre, og de blir trukket ut til en fullkommen sirkel (fig. 21), fordi det er den kurve som gjør arealet innenfor så stort som mulig, og altså arealet utenfor så lite som mulig. Dere vil også legge merke til at skjønt sirkelen ikke lar seg trekke ut av form, kan den bevege seg ganske fritt omkring i ringen, for en slik bevegelse gjør ingen forskjell for størrelsen av arealet utenom. 43

Her har jeg blåst en boble på en ståltrådring. Jeg skal henge en liten ring på den, og for å vise bedre hva som skjer, skal jeg blåse litt røk inn i boblen. Nå da jeg har ødelagt hinnen inne i den nederste ringen, ser dere hvor-

Fig. 22

dan røken blir drevet ut, og ringen løftes opp, og begge deler viser hinnens elastiske natur. Eller jeg blåser en boble på enden av et vidt rør. Når jeg holder den åpne enden av røret bort til et tent lys, blir flammen straks slukket av luften som strømmer ut, og dette viser at såpeboblen oppfører seg som en elastisk pose (fig. 22). Dere ser nå at på grunn av den elastiske hinnen på en såpeboble er luften inne i den under trykk, og vil slippe ut hvis den kan. Hvilken boble tror dere vil presse luften sterkest, en stor eller en liten? Vi skal finne det ut ved å prøve, og så skal vi se om vi kan si hvorfor. Her ser dere to, rør, og hvert av dem har en hane. Disse rørene er for­ bundet ved hjelp av et tredje rør, hvor det er en tredje hane. Jeg vil først blåse en boble og stenge den av med 44

hane nummer 1 (fig. 23), og så den andre boblen, og stenge av med hane nummer 2. De er nå nesten like store, men luften kan ennå ikke komme fra den ene til den andre fordi hane nummer 3 er stengt. Hvis nå tryk-

Fig. 23

ket er størst i den store boblen, vil den blåse luft inn i den andre når jeg åpner denne hanen, inntil de er like store. Hvis på den annen side trykket i den lille er størst, vil den blåse luft inn i den store, og vil selv bli mindre og mindre, til den er helt forsvunnet. Vi vil nå prøve eksperimentet. Dere ser at så snart jeg åpner hane num­ mer 3, trekker den lille boblen seg sammen og blåser opp den store, og viser på den måten at det er større trykk i en liten boble enn i en stor. Hvilke retninger luften og boblene beveger seg i, er antydet på figuren med piler. Jeg vil gjeme at dere skal merke dere dette og huske det, for dette er et eksperiment som ligger til grunn for svært meget. For å innprente det i hukommelsen deres skal jeg vise det samme på en annen måte. Foran apparatet 45

har jeg et lite rør, formet som en U og halvt fylt med vann. Den ene grenen av U’en er forbundet med et rør som man kan blåse en boble på (fig. 24). Dere vil nå kunne se hvordan trykket forandrer seg når boblen øker

Fig. 24

i størrelse, for vannet drives lenger over i den andre grenen av U’en jo større trykket er. Nå da det er en ganske liten boble, er trykket så stort at høydeforskjellen for vannet i U-røret er omtrent en halv centimeter. Bob­ len vokser, og trykket som angis av vannet i måleapparatet synker til det er blitt halvparten så stort som det var, og boblen samtidig er blitt dobbelt så stor som i begyn­ nelsen. Og slik er det bestandig: jo mindre boble, desto større trykk. Da hinnen alltid er utspent med samme kraft, hvilken størrelse boblen enn har, er det klart at trykket inne i en boble bare kan være avhengig av dens krumning. Når det gjelder kurver, er det jo vanlig å si at jo større en sirkel er, dess mindre er dens krumning. Et stykke av en liten sirkel sier vi er en skarp, eller sterkt 46

krummet kurve, mens et stykke av en stor sirkel bare er svakt krummet, og hvis dere tar et stykke av en meget stor sirkel, kan dere ikke skjelne den fra en rett linje, og dere sier at den ikke er krummet i det hele tatt. Med en del av overflaten på en kule er det akkurat likedan — jo større kulen er, dess mindre er den krummet, og hvis kulen virkelig er meget stor, la oss si 10 000 km i diameter, kan dere ikke skjelne mellom et stykke av den og en virkelig plan flate. En vannflate er en del av en slik overflate, og dere vet at stille vann i et basseng ser helt flatt ut, skjønt i en meget stor innsjø eller på havet kan dere se at det er krummet. Vi har sett at i store bobler er trykket lite, og krumningen er liten, mens for små bobler trykket er stort og krumningen stor. Trykket og krum­ ningen følger hverandre. Nå kan vi den leksen som for­ søket med de to boblene — hvor den ene blåste opp den andre — lærer oss. Kulen er ikke den eneste form dere kan gi en såpe­ boble. Hvis dere tar en boble mellom to ringer, kan dere trekke den ut til den til slutt har form av et rundt rett rør, eller en sylinder som det kalles. Vi har snakket om krumningen av en kule. Hva er nå krumningen av en sylinder? Sett fra siden, vil kanten av denne tresylinderen på bordet se ut som om den er rett, dvs. ikke krummet i

Sett ovenfra

Sett fra siden

Fig. 25

47

det hele tatt. Men ovenfra ser den rund ut, og vi ser at den har en bestemt krumning (fig. 25). Hva er så krum­ ningen av overflaten på en sylinder? Vi har sett at trykket i bobler avhenger av krumningen når de er kuleformet, og dette er tilfelle, hvilken form de enn har. Hvis vi da finner ut hvor stor kule det må til for å utøve samme

Fig. 26

trykk på luften inni som en sylinder gjør, så vet vi altså at sylinderens krumning er den samme som krumningen av den kulen den er i likevekt med. Nå skal jeg blåse en alminnelig boble i hver ende av et kort rør, men ved hjelp av et annet rør skal jeg trekke den nederste boblen ut til en sylinder, og til slutt skal jeg blåse inn mer eller mindre luft, til sylinderens sider er fullkomment rette. Det er nå gjort (fig. 26), og trykket i de to boblene må være nøyaktig det samme, for luften kan fritt passere mellom dem. Når vi måler dem, ser dere at kulens dia­ meter er nøyaktig dobbelt så stor som sylinderens. Men denne kulen har bare halvparten så stor krumning som en kule med halvparten så stor diameter ville ha. Derfor 48

"I "t.

I M -

Fig. 27

har sylinderen, som vi vet har samme krumning som den store kulen fordi de to holder hverandre i likevekt, bare halvparten så stor krumning som en kule med samme diameter, og trykket i den er bare halvparten av trykket i en kule med samme diameter. Jeg må nå gå et skritt videre med forklaringen av dette spørsmålet om krumning. Nå da sylinderen og kulen er i likevekt, skal jeg blåse inn mer luft, så kulen blir større. Hva vil skje med sylinderen? Sylinderen er som dere ser meget kort. Vil den også bli blåst opp, eller hvordan vil det gå? Nå blåser jeg inn luft, og dere ser at kulen blir større, og følgelig blir trykket mindre. Sylinderen får en livlinje, den er ikke lenger sylinder, sidene er krummet innover. Ettersom jeg fortsetter å blåse og gjøre kulen 4 — Fysikk med såpebobler.

49

II

9

større, fortsetter de å trekke seg innover, men ikke ube­ grenset. Hvis jeg skulle blåse opp den øverste boblen til den nådde en uhyre størrelse, ville trykket bli ytterst lite. La oss gjøre trykket absolutt lik null med én gang, ved simpelthen å ødelegge den øverste boblen og pa den ma­ ten la luften få fri passasje fra innsiden til utsiden av det som engang var sylinderen. La meg gjenta dette eksperi­ mentet i større målestokk. Jeg har to store glassringer, og mellom dem kan jeg trekke ut en hinne av samme sort. Ikke bare er denne såpehinnen også krummet inn­ over, men den har nøyaktig samme form som den mindre (fig. 27). Da det nå ikke er noe trykk, burde det ikke være noen krumning hvis det jeg har sagt er riktig. Men se på såpehinnen? Hvem ville våge a si at den ikke var krummet? Og enda hadde vi forvisset oss om at trykket og krumningen følger hverandre. Nå ser det ut til at vi er kommet frem til en absurd konklusjon. Fordi trykket er redusert til null, sier vi at flaten må være uten krum-

50

°g enda er et blikk nok til å vise at hinnen er krum­ met i den grad at den har den mest elegante livlinje. Se nå på gipsmodellen her på bordet, den er en modell av en matematisk figur som også har livlinje. La oss derfor undersøke denne avstøpningen mer i detalj. Jeg har en pappskive som har akkurat samme diameter som modellens livlinje. Nå holder jeg denne skiven med kanten mot livlinjen (fig. 28), og skjønt dere kan se at den ikke passer inn i hele krumningen, så pas­ ser den fullstendig inn i den delen som er nærmest liv­ linjen. Dette viser da at sett fra siden ville denne delen av modellen være krummet innover i samme grad som den ville være krummet utover hvis dere kunne se den ovenfra. Hvis vi altså bare tar delen nærmest livlinjen i betraktning, er den krummet både mot innsiden og bort fra innsiden, alt etter hvor man ser den fra, og i samme grad. Krumningen innover ville gjøre trykket på innsiden mindre, og krumningen utover ville gjøre det større, og da de er like store, oppveier de hverandre akkurat, og det er ikke noe trykk i det hele tatt. Hvis vi på samme måte kunne undersøke boblen som har livlinje, ville vi finne at dette var tilfelle ikke bare ved livlinjen, men over hele boblen. En slik krummet flate, som på ethvert punkt er krummet like meget begge veier, kalles en flate uten krumning, og det som så meningsløst ut, er altså nå for­ klart. Denne flaten er den eneste av sitt slag som er sym­ metrisk om en akse, bortsett fra plane flater. Den kalles en katenoide, fordi den ligner en kjede, som dere snart skal få se. (Catena er det latinske ordet for kjede). Jeg skal na henge en kjede i bue ned fra en vannrett stokk og belyse den sterkt, så dere kan se den godt (fig. 29). Dette er akkurat samme form som siden av en boble, trukket ut mellom to ringer og åpen mot luften. Vi har funnet ut at trykket i en kort sylinder blir mindre hvis den begynner å få midje og større hvis den begynner å bule ut. La oss derfor forsøke å få likevekt 51

Fig. 29

mellom en med bule og en med midje. I samme øyeblikk som jeg åpner hanen og lar luften slippe igjennom, vil den som har bule blåse luft over til den som har midje, og begge bli rette. I fig. 30 er bevegelsesretningene for luften og for boblenes sider antydet med piler. La oss dernest prøve samme eksperiment med et par noe len­ gere sylindre, la oss si omtrent dobbelt så lange som de er

Fig. 30

52

brede. De er nå parat, en med bule og en med midje. Så snart jeg åpner hanen og lar luften passere fra den ene til den andre, vil den med midje blåse den andre enda mer opp (fig. 31), inntil den selv til slutt har luk­ ket seg helt. Den oppfører seg altså nøyaktig motsatt av

Fig. 31

hva den korte sylinderen gjorde. Hvis dere prøver med sylinderpar av forskjellige lengder, vil dere finne at forandringen inntrer når de er såvidt over halvannen gang så lange som de er brede. Hvis dere tenker dere at det ene av disse rørene er hengt sammen med det andre, vil dere forstå at en sylinder som er mer enn omkring tre ganger så lang som den er bred, ikke kan vare mer enn et øyeblikk. For hvis den ene enden skulle trekke seg aldri så lite grann sammen, ville trykket der øke, og den trange enden ville blåse luften inn i den videre enden (fig. 32), inntil sidene i den trange enden møttes. Den nøyaktige lengde av den lengste sylinder som er stabil er blitt mer enn tre ganger diameteren. Sylinderen blir usta­ 53

bil akkurat når lengden er lik omkretsen, og denne er nesten nøyaktig 3,14 diametere. Jeg vil gradvis føre de ringene sylinderboblen henger på fra hverandre, mens jeg passer på at det er luft nok inne i boblen. Dere vil se at når røret blir nesten tre ganger så langt som det er bredt, begynner det å bli meget vanskelig å mestre, og plutselig får det en inn­ snevring nærmere den ene enden enn den andre og går av, idet det danner to atskilte bobler av forskjellig størrelse.

Fig. 32

Væskesylindre og vannstråler

Hvis nå en væskesylinder av betraktelig lengde plutselig blir dannet og overlatt til seg selv, er det klart at den ikke kan beholde den formen. Den må gå fra hverandre i en rekke dråper. Dessverre foregår forandringene så fort i en fallende vannstråle, at ingen bare ved å se på kunne følge de enkelte dråpers bevegelser, men jeg håper jeg skal kunne vise dere på to eller tre måter nøyaktig hva som skjer. Dere husker kanskje at vi kunne lage en stor dråpe av en væske inne i en annen, fordi virkningen av vekten på denne måten ble opphevet, og da store dråper oscillerer, eller forandrer sin form, meget langsommere enn små, er det lettere å se hva som går for seg. Jeg har her i denne glassbeholderen noe blåfarget vann. Oppå vannet flyter det petroleum som er gjort tyngre ved at jeg har blandet det med en illeluktende og farlig væske som heter svovel-kullstoff. Vannet er bare ganske lite tyngre enn blandingen. Hvis jeg nå dypper et rør i vannet og lar det fylle seg, kan jeg etterpå trekke det litt opp og la dråper danne seg langsomt i petroleumlaget. Det holder nå på å danne seg dråper av størrelse som et kronestykke, og når en av dem når sin fulle størrelse, danner det seg en innsnevring over den, som den fallende dråpen trekker ut til en liten sylinder. Dere vil legge merke til at væsken i innsnevringen har samlet seg i en liten dråpe, som faller ned like etter den store. Prosessen foregår nå så langsomt at dere 55

Fig. 33

kan følge den. Hvis jeg fyller røret med vann igjen, og denne gangen trekker det raskt opp av væsken, vil jeg etterlate en sylinder som vil gå fra hverandre i kuler, som dere lett kan se (fig. 33). Jeg skulle ha lyst til å vise dere nå som jeg har utstyret på plass, at man i petroleumsblan-

Fig. 34

dingen kan blåse bobler av vann med petroleum inni, og dere kan se noen som har andre bobler og dråper av den ene eller den andre væsken innenfor igjen. En av disse sammensatte bobledråpene hviler nå i ro på et tyngre væskelag, så dere kan se den desto bedre (fig. 34). Hvis jeg raskt trekker røret opp av beholderen, kommer jeg til å etterlate en lang sylindrisk boble av vann med petroleum inni, og som tilfellet var med vannsylinderen, deler også denne seg opp i kuleformede bobler. Etterat jeg har vist at en meget stor væskesylinder deler seg opp i regelmessige dråper, skal jeg nå gå til den annen ytterlighet og ta som eksempel en overordent­ lig tynn sylinder. Dere ser her et fotografi av en edder57

Fig. 35

kopp i sitt geometriske nett (fig. 35). Hvis jeg hadde tid, ville jeg gjeme fortelle dere hvordan edderkoppen går til verks for å lage denne elegante strukturen og meget annet om disse forunderlige skapningene, men jeg kan ikke rekke mer enn å vise dere at det er to slags tråder —de som strekker seg utover, og som er hårde og glatte, og de som går rundt og rundt, som er meget elastiske, og som er dekket av små kuler av en seig væske. Nå er det i et godt nett over en kvart million av disse kulene, som fanger fluene til edderkoppens middag. En edderkopp lager et helt nett på en time, og må vanligvis lage et nytt hver dag. Den kunne ikke gå rundt og sette alle disse kulene på plass, selv om den visste hvordan det 58

de atskilte dråpene sprer seg over et stort område (fig. 38). Hvorfor skal nå dråpene spre seg? Alt vannet kom­ mer ut av røret med samme hastighet og har til å be­ gynne med samme retning, men etter et kort stykke føl­ ger allikevel ikke de enkelte dråpene på noen måte samme

Fig. 38

baner. I stedet for å forklare dette og så vise eksperimen­ ter for å bevise riktigheten av forklaringen, skal jeg nå snu om på den sedvanlige rekkefølge og først vise ett eller to eksperimenter, og jeg tror dere vil gi meg rett i at de virker i den grad som trolldom — for de er så merke­ lige og så enkle på samme tid — at om de var blitt ut­ ført for noen hundre år siden, ville den person som viste dem frem ha løpt en alvorlig risiko for å bli brent levende. Dere ser nå hvordan vannet fra røret sprer seg i alle retninger, og dere hører at det lager en trommende lyd mot papiret som det faller på. Jeg tar en lakkstang opp av lommen, og plutselig er alt forandret, selvom jeg er et stykke fra og ikke kan røre noe. Vannet sprer seg ikke 62

bør tilføye at av en grunn som vi skal høre om senere, laget jeg en høy tone ved å blåse i en nøkkel i det øye­ blikk fotografiet ble tatt). Lord Rayleigh har vist at i en vannstråle med en millimeters diameter vil begynnende innsnevringer på strålen, selvom de er nesten umerkelige, bli tusen ganger dypere på et førtiendedels sekund, og det er således ikke vanskelig å forstå at i en slik stråle vil vannet allerede være delt opp før det har falt mange centimeter. Han har også vist at frie vanndråper vibrerer med en hastig­ het som kan finnes på følgende måte: En dråpe som er fem centimeter i diameter utfører en hel svingning pr. sekund. Hvis diameteren reduseres til en fjerdedel (= /z . /2), vil svingetiden reduseres til en åttendedel ( /% = 1/2 ■ ?2 • J4), eller hvis diameteren blir redusert til en hundredel (1|ioo — "Hio • 1|io)? blir svingetiden en tusendedel (1hooo — ^^lio • kio • 1/io)> osv. Et tilsvarende forhold gjelder også for sammenhengen mellom diamete­ ren og innsnevringstiden for sylindre. Vi kan straks se hvor fort en vanndråpe av størrelse som en av dråpene i edderkoppspinnet vil svinge, hvis den ble trukket ut av form og plutselig sluppet. Vi antar at den har en diameter som er 1/1600 av 5 cm, altså omtrent 0,003 cm. Siden 111600 = 1Uo • 1l40, ville svingetiden bli ^4000 = ^40 • 1ko • 1ko av svingetiden for fem centimeterboblen. Så små vanndråper ville altså svinge ca. 64 000 ganger i sekundet. Vanndråper av størrelse som de minste kulene i edderkoppspinnet, ville svinge enda fortere, en halv million ganger i sekundet. Vi ser altså hvor sterk påvirk­ ningen fra den svake vannhinnen er på vanndråper som er tilstrekkelig små. Jeg skal nå sette i gang et lite springvann og la vannet falle ned på et stykke papir. Dere kan se både selve springvannet, og skyggen av det på skjermen. Dere vil legge merke til at vannet kommer ut av munningen som en glatt sylinder, at det plutselig begynner å glitre, og at 61

lenger, det går i en sammenhengende stråle (fig. 39) og faller på papiret med en kraftig, klaprende lyd som må minne dere om det regnet som følger tordenvær. Jeg går litt nærmere bort til springvannet, og vannet sprer seg igjen, men denne gangen på en helt annen måte.

Fig. 39

Dråpene som faller er meget større enn før. Såsnart jeg gjemmer lakkstangen, får vannstrålen sitt gamle utseende tilbake, og ikke før blir lakket tatt frem, samler vannet seg i en hel stråle igjen. I stedet for lakkstangen skal jeg nå ta en sotende flamme, som jeg lett lager ved å dyppe noe bomull på enden av en pinne ned i bensin og tenne på. Så lenge flammen blir holdt et stykke fra springvannet, har den ingen virkning, men i det øyeblikk jeg fører den så nær at vannet går gjennom flammen, slutter springvannet å spre seg. Det samler seg til én stråle og faller i en skitten sort strøm på papiret. En liten tanke olje, som pustes inn 63

i strålen fra et rør så tynt som et hår, får akkurat det samme til å hende. Nå skal jeg sette en stemmegaffel i svingninger på den andre siden av bordet. Springvannet har ikke forandret utseende. Så berører jeg holderen til stemmegaffelen med

Fig. 40

en lang stokk som hviler mot det røret vannstrålen kom­ mer ut av. Igjen samler vannet seg, enda mer utpreget enn før, og papiret det faller på sender ut en tone som er den samme Som den stemmegaffelen lager. Hvis jeg endrer vannets strømningshastighet, vil dere se at strålens utseende forandrer seg igjen, men den er aldri som en stråle som ikke påvirkes av musikalske lyder. Undertiden deler springvannet seg opp i to eller tre og iblant enda flere tydelige atskilte stråler, som om det kom ut av like mange ulike tykke rør som pekte i litt forskjellige ret­ ninger (fig. 40). Virkningen av forskjellige toner kunne vises meget lett, hvis noen ville synge for det trestykket 64

som holder røret. Jeg kan lage lyder av forskjellig klang­ farge, som kanskje er bedre for dette formålet enn musi­ kalske lyder, og dere kan se at med hver ny lyd får spring­ vannet et nytt utseende. Dere undrer dere vel på b vord an disse bagatellmessige påvirkninger — lakk, den sotende flammen, eller de mer og mindre musikalske lydene — kan frembringe et så mystisk resultat, men forklaringen er ikke så vanskelig som dere kunne tro.

5 — Fysikk med såpebobler.

Musikalske springvann

Tenk på hva jeg har sagt om en væskesylinder. Hvis den er litt mer enn tre ganger så lang som den er bred, kan den ikke beholde formen. Hvis den gjøres vesentlig mer enn tre ganger så lang, vil den ga fra hverandre i en rekke dråper. Hvis det nå på en sylinder på noen måte kunne danne seg en rekke innsnevringer som var mindre enn en avstand på tre diametre fra hverandre, ville noen av dem forsøke å rette seg ut igjen, fordi et sylinderstykke som er mindre enn tre diametre langt er stabilt. Hvis de var omtrent tre diametre fra hverandre, og formen altså var ustabil, ville innsnevringene bli tydeligere etterhvert, og ville til slutt gå helt igjennom, så det dannet seg dråper. Hvis det ble laget innsnevringer i en avstand av mer enn tre diametre, ville sylinderen fremdeles dele seg opp ved at disse stedene trakk seg sammen, og den ville lettest dele seg opp i dråper når innsnevringene var akku­ rat fire og en halv diameter fra hverandre. Med andre ord, hvis et springvann kom opp av et rør som ble holdt fullstendig stille, ville strålen lettest dele seg i dråper med en avstand av fire og en halv diameter, men den ville dele seg opp i et større antall tettere sammen eller et mindre antall lenger fra hverandre, hvis det ble dannet svake innsnevringer i den utstrømmende vannsylinderen ved små påvirkninger på strålen. Når man lar et spring­ vann komme fra et rør som holdes så stille som mulig, er det allikevel tilfeldige rystelser av alle slag, som gjør 66

at den utstrømmende sylinderen blir trangere og videre med uregelmessige mellomrom, og altså deler sylinderen seg opp uregelmessig, til dråper av forskjellig størrelse og i forskjellig avstand fra hverandre. Idet disse dråpene nå er iferd med å skilles at og holder på å trekke ut innsnevringen, slik som dere har sett, blir de i øyeblikket dradd mot hverandre av elastisiteten i innsnevringens hinne. Og da de er fri til å bevege seg som de vil i luften, vil dette få de bakerste til å gå fortere og de som er foran til å bremse farten, slik at hvis de ikke er nøyaktig like både i størrelse og avstand, vil mange av dem støte sam­ men før lang tid er gått. Man skulle vente at når de da rammet hverandre, ville de slå seg sammen, men jeg vil kunne vise dere om et øyeblikk at de gjør ikke det, de oppfører seg som to gummiballer og spretter tilbake igjen. Nå er det ikke vanskelig å forstå at hvis dere lar en rekke dråper av forskjellig størrelse og med uregelmessig avstand stadig støte sammen, vil de ha tendens til å spre seg og å falle, som vi har sett, over hele papiret som ligger

Fig. 41

67

Fig. 42

under. Hva var det så lakkstangen eller den sotende flammen gjorde? Og hva kan en musikalsk lyd gjøre for å forhindre at dette skal hende? La meg ta lakket først. Et stykke lakk som dere har gnidd mot jakken, er blitt elektrisk og kan tiltrekke små papirbiter. Lakket virker med elektriske krefter på de forskjellige vanndråpene og får dem til å tiltrekke hverandre, riktignok svakt, men med tilstrekkelig kraft til at de når de møtes trenger gjen­ nom luftlaget som skiller dem og slutter seg sammen. For å vise at dette ikke er ren innbilning, har jeg nå foran lysbilledapparatet to stråler med rent vann, som kommer fra to atskilte beholdere, og dere ser at de fullstendig preller av på hverandre og kastes fra hverandre, (fig. 41). For å vise at de virkelig kastes hver sin vei, har jeg farget vannet i de to beholderne forskjellig. Lakkstangen har jeg nå i lommen. Jeg skal trekke meg tilbake til den andre enden av rommet, og i det øyeblikk stangen kom­ mer frem, forener vannstrålene seg (fig. 42). Dette kan gjentas så ofte dere vil, og det slår aldri feil. Disse to 68

strålene som kastes fra hverandre er i virkeligheten en av de mest fintfølende metoder til å konstatere om det fin­ nes elektriske ladninger i nærheten. Dere er nå i stand til å forstå det første eksperimentet. De enkelte dråpene, som ble kastet fra hverandre og spredte seg i alle retnin­ ger, kan ikke kastes tilbake når lakkstangen blir holdt i været, på grunn av dens elektriske ladning. Derfor forener de seg, og resultatet er at i stedet for et stort antall av små dråper som faller over hele papiret, går vannstrømmen i en eneste bane, og store dråper, slike som dere kan se under en tordenbyge, faller oppå hverandre. Det kan ikke være tvil om at dette er grunnen til at regndråpene er så store i tordenvær. Dette eksperimentet og forklarin­ gen av det skyldes Lord Rayleigh. Den sotende flammen får det samme til å skje, som det nylig ble vist av Mr. Bidwell. Grunnen er sannsynligvis at smusset bryter igjennom det tynne luftlaget, liksom støv i luften også vil få de to strålene til å forene seg på samme måte som de gjorde da de var elektrisk påvirket. Det er imidlertid mulig at oljeaktig stoff som kondenserer seg på vannet, kan ha noe å gjøre med den virkning vi iakt­ tar, for olje alene virker like godt som en flamme. Men hvordan oljen virker i dette tilfelle er ikke på noen måte lett å forstå, like lite som når den demper et opprørt hav. Da jeg holdt lakkstangen nærmere, forenet dråpene seg på samme måte. Men de store dråpene var nå så meget sterkere elektrisert at de frastøtte hverandre, slik legemer med samme sort elektrisk ladning gjør, og slik ble det forårsaket en elektrisk spredning av dråpene. Dere forstår kanskje allerede hvorfor stemmegaffelen fikk dråpene til å følge etter hverandre på én linje, men jeg skal allikevel forklare det. Det er velkjent at en musi­ kalsk lyd forårsakes av en hurtig svingning. Jo hurtigere svingningen er, desto høyere er tonen. Jeg har for eksem­ pel her et tannhjul, som jeg kan få til å gå meget fort rundt hvis jeg vil. Nå da det dreier seg langsomt, kan 69

dere høre de enkelte tenner slå mot et stykke papp som jeg holder i den andre hånden. Jeg dreier nå fortere, og pappstykket gir fra seg en dyp tone. Ettersom jeg får hjulet til å dreie seg fortere og fortere, stiger tonehøyden gradvis, og hvis jeg bare kunne dreie hurtig nok, ville tonen bli så høy at vi ikke kunne høre den. En stemmegaffel vibrerer med et ganske bestemt antall svingninger pr. sekund, og gir derfor en bestemt tone. Denne gaffelen her svinger 128 ganger i hvert sekund. Røret blir derfor bragt til å svinge — skjønt nesten umerkelig — 128 ganger pr. sekund, og lager 128 nesten umerkelige små innsnevringer på den utstrømmende vannsylinderen i hvert sekund. Nå avhenger det av hvor tykt røret er og hvor hurtig vannet strømmer ut, om disse innsnevringene er omtrent fire og en halv diameter fra hverandre på sylinderen. Hvis strålen er tykk, må vannet strømme hur­ tigere, eller under større trykk, forat det skal bli slik. Hvis strålen er tynnere, vil en mindre hastighet være til­ strekkelig. Hvis det skulle hende at de innsnevringene som blir laget på den måten er omkring fire diameter fra hver­ andre, vil de vokse meget raskt, selvom de i begynnelsen er så svake at dere ikke ville være i stand til å oppdage den minste forandring i diameteren hvis dere hadde en nøyaktig tegning av dem. Derved vil vannsøylen dele seg opp regelmessig, hver dråpe vil være lik den som er bak og den som kommer foran. De vil ikke være forskjellige, som tilfellet er når oppdelingen av vannstrålen bare av­ henger av tilfeldige rystelser. Når da alle dråpene er like i enhver henseende, følger de naturligvis alle den samme bane, og derfor ser det ut som om de faller i en sammen­ hengende strøm. Hvis innsnevringene er omtrent fire og en halv diameter fra hverandre, vil strålen lettest dele seg opp, men den vil som sagt kunne dele seg under på­ virkning av toner som ligger innenfor et meget stort om­ råde, og de får innsnevringene til å danne seg med andre avstander imellom, forutsatt at de er mer enn tre diametre 70

fra hverandre. Hvis to toner blir slått an på samme tid, vil de meget ofte frembringe hver sin virkning, og resul­ tatet er at det avvekslende dannes dråper av forskjellig størrelse, hvilket så får strålen til å dele seg i to atskilte grener. På denne måten kan man lage tre, fire, eller en­ dog flere atskilte stråler. Jeg kan nå vise dere fotografier av noen av disse musi­ kalske springvannene, tatt ved det kortvarige glimtet fra en elektrisk gnist, og dere kan se de atskilte banene som dråper av forskjellig størrelse følger (fig. 43). På et av fotografiene er det åtte tydelig atskilte stråler, som alle kommer ut fra samme rør, men følger helt forskjellige baner som hver er klart markert ved en rekke av helt regelmessige dråper. Dere kan også på disse fotografiene se dråper som nettopp støter mot hverandre, og som er litt flattrykt der hvor de møtes, som om de var gummiballer. På det fotografiet dere nå ser på skjermen er virkningen av denne tilbakekastingen, som foregår på det stedet jeg har merket med et kryss, at den øverste og for­ reste dråpen blir drevet hurtigere avsted, og den andre blir forsinket, og det får dem til å bevege seg med litt forskjellig hastighet og retning. Det er derfor de senere følger forskjellige baner. De mindre dråpene var uten tvil blitt påvirket på lignende måte, men den del av springvannet hvor dette hendte var akkurat utenfor den fotografiske platen, og derfor er det ingenting som fortel­ ler oss hva som foregikk. De meget små dråpene som jeg så ofte har talt om, blir vanligvis kastet ut fra siden av vannstrålen under innflytelse av en musikalsk lyd, og deretter beskriver de regelmessige små kurver for seg selv, helt atskilt fra hovedstrålen. De kan naturligvis først komme ut til siden etterat de et par ganger har støtt mot de alminnelige dråpene foran og bak. Dere kan lett se at de egentlig er dannet nedenfor det stedet hvor de først viser seg, hvis dere tar et stykke av den elektriske lakkstangen, holder den nær ved strålen nærmest røret og så 71

Fig. 43

-V

gradvis hever den. Når den kommer like utenfor det ste­ det hvor de små dråpene virkelig dannes, vil den virke sterkere på dem enn på de store dråpene, og vil straks trekke dem ut fra et sted hvor det et øyeblikk tidligere ikke så ut til å finnes noen. De vil kretse i små baner rundt lakkstangen, akkurat som planetene rundt solen. Men i dette tilfelle er banene spiralformet fordi dråpene møter motstand fra luften, og etter å ha kretset rundt noen få ganger, faller de små dråpene til slutt inn på lakkstangen, akkurat som planetene etter mange omløp ville falle inn på solen, hvis noen slags friksjon grep inn i deres beve­ gelse gjennom rommet. Det er bare én ting som mangler for å gjøre demonstra­ sjonen av et musikalsk springvanns oppførsel fullstendig, og det er at dere selv skulle se disse dråpene i deres for­ skjellige stillinger i en virkelig vannstråle. Hvis jeg nå laget en kraftig elektrisk gnist, ville riktignok noen av dere kanskje få se dråpene et øyeblikk, men jeg er redd at de fleste av dere ikke ville se noe som helst. Men hvis jeg i stedet for å lage bare ett lysglimt laget ett til når hver dråpe var kommet akkurat til det stedet hvor drå­ pen foran var sist, og så enda ett når hver dråpe hadde beveget seg en plass frem, osv. så ville alle dråpene i de øyeblikkene lyset falt på dem befinne seg på de samme stedene (de samme stedene ville hver gang være opptatt av en dråpe), og på den måten ville alle disse dråpene se ut som om de sto fast i luften, skjønt de naturligvis i virke­ ligheten farer fort nok avsted. Hvis det imidlertid ikke lykkes meg å holde takten nøyaktig med mine lysglimt, vil vi få se et pussig syn. La oss for eksempel anta at lys­ glimtene følger på hverandre litt for fort. Da vil hver dråpe ikke riktig ha fått tid til å nå sin rette plass ved hvert glimt, og ved annet glimt vil vi således se alle drå­ pene på steder som ligger like bak dem de var på ved første glimt. På samme måte vil de ved tredje lysglimt kunne ses enda lenger bak sine tidligere plasser, osv. og 73

derfor vil det se ut som om de beveger seg langsomt bak­ over. Hvis derimot mine lysglimt ikke følger hverandre riktig fort nok, vil dråpene hver gang det kommer et glimt ha beveget seg akkurat litt for langt, og således vil det se ut som om de alle beveger seg langsomt fremover. La oss nå prøve eksperimentet. Her er den elektriske lam­ pen, som sender en kraftig lysstråle bort på skjermen. Jeg samler den med en linse, og lar den gå gjennom et lite hull i et stykke papp. Lyset sprer seg så og faller på skjer­ men. Springvannet er mellom pappstykket og skjermen, og på den måten får vi en skygge som er helt tydelig. Nå anbringer jeg like bak pappstykket en liten elektrisk mo­ tor, som skal få en rund pappskive med seks huller like ved kanten, til å rotere meget hurtig. Hullene kommer ett etter ett foran hullet i den faste pappskiven, og slik blir det laget seks lysglimt for hver omdreining. Når skiven går rundt omtrent 211/s gang i sekundet, vil lysglimtene følge hverandre med passende fart. Jeg har nå satt mo­ toren i gang, og etter et lite øyeblikk vil jeg ha oppnådd riktig hastighet. Og dette konstaterer jeg ved å blåse gjennom hullene så det kommer en tone — høyere enn stemmegaffelen hvis hastigheten er for stor, lavere hvis den er for liten, og akkurat som stemmegaffelen hvis den er riktig. For å gjøre det enda lettere å se når farten er akkurat riktig, har jeg anbragt stemmegaffelen også mellom lyset og skjermen, slik at dere kan se den i fullt lys og også se skyggen av den på skjermen. Jeg har ennå ikke satt van­ net på, men jeg vil gjerne at dere først skal se på stemme­ gaffelen. For et øyeblikk har jeg stanset motoren så lyset ikke blir delt opp i glimt, og dere kan se at gaffelen er i bevegelse fordi benene ser uklare ut ytterst, hvor bevegel­ sen naturligvis er hurtigst. Nå er motoren satt igang, og nesten straks ser gaffelen helt anderledes ut. Den ligner nå et stykke gummi som langsomt åpner og lukker seg, og nå er den tilsynelatende helt stille, men den tonen den 74

lager viser at den ikke på noen måte er i ro. Stemmegaffelens ben vibrerer, men lyset faller bare på dem med regelmessige mellomrom som svarer til deres bevegelser, og som jeg forklarte i tilfellet med vanndråpene, ser gaffelen derfor ut som om den er helt stille. Nå forandrer jeg hastigheten ganske lite, og som jeg har forklart vil hvert nytt lysglimt, som jo kommer akkurat litt for tidlig eller akkurat litt for sent, vise gaffelen i en stilling som er like før eller like etter den det foregående glimtet viste oss. På den måten kan dere se gaffelen gå langsomt gjen­ nom sine forskjellige stillinger, enda den naturligvis i virkeligheten beveger seg frem og tilbake 128 ganger i hvert sekund. Ved å se på gaffelen eller på skyggen av den vil dere derfor kunne si om lyset holder nøyaktig takt med svingningene, og dermed med vanndråpene. Nå er vannet satt på, og dere ser alle de enkelte drå­ pene som tilsynelatende står stille, trukket som perler eller små sølvkuler på en usynlig snor (se fig. 44). Hvis jeg lar pappskiven dreie aldri så lite lang­ sommere, vil det se ut som om alle dråpene marsjerer langsomt fremover, og — jeg er redd det er få av dere som kan se dette — man kan se hvor vakkert hver dråpe gradvis river seg løs idet den danner en innsnevring som blir til en liten dråpe, og når den store dråpen da er fri, oscillerer den langsomt og blir avvekslende bred og lang, eller dreier seg rundt og rundt mens den beveger seg videre. Hvis det er en dobbelt eller flerdobbelt stråle som kommer ut, kan dere se de små dråpene nærme seg hver­ andre, trykke hverandre litt flatere der hvor de støter sammen, og sprette tilbake igjen. Nå dreier skiven seg litt for hurtig, og dråpene beveger seg tilsynelatende bakover, så det ser ut som om vannet kommer opp av beholderen på gulvet, går rolig over hodet på meg ned i røret, og altså tilbake til vannledningen igjen. Naturligvis er det slett ikke det som skjer, som dere meget godt vet, og som dere vil se hvis jeg simpelthen prøver å sette fingeren 75

mellom to av disse dråpene. Plaskingen av vann til alle kanter viser at det ikke beveger seg riktig så rolig som det ser ut. Det er enda en ting jeg gjeme vil nevne i for­ bindelse med dette eksperimentet. Hver gang lyset har vunnet eller tapt ett glimt i forhold til stemmegaffelen, vil denne tilsynelatende ha utført en fullstendig sving­ ning, og dråpene vil ha flyttet seg en plass frem eller tilbake. Jeg må nå komme inn på en av de eleganteste anven­ delser av disse musikalske springvannene til praktiske for­ mål man kan tenke seg, og hva jeg skal vise dere er noen av de mange eksperimenter som Mr. Chichester Bell, fetter av telefonens oppfinner, Mr. Graham Bell, har utført. Først lar jeg en meget tynn vannstråle bli presset ut av røret under stort trykk, som dere kan se hvis jeg retter den mot taket, for vannet går nesten tre meter til værs. Hvis jeg lar denne vannstrålen treffe en gummihinne, som er spent ut over enden av et rør så tykt som min lille­ finger, vil den lille hinnen bli trykket inn av vannet, og mer jo kraftigere strålen er. Hvis jeg nå holder munnin­ gen av røret like ved hinnen, vil den glatte væskesøylen utøve et jevnt trykk på gummien, og den vil holde seg stille. Men hvis jeg gradvis flytter røret lenger bort fra hinnen, vil de innsnittene som kan ha dannet seg i væskesøylen, og som vokser etterhvert, gjøre seg meget tydelig bemerket. Når en tykkere del av væskesøylen tref­ fer hinnen, vil denne bli presset inn mer enn vanlig, og når en tynnere del følger etter, vil presset være mindre. Med andre ord vil enhver liten svingning som man med­ deler strålen, bli forstørret ved at innsnevringene vokser, og gummihinnen vil reprodusere svingningen, men i for­ størret målestokk. Hvis dere nå husker på at lyd består av svingninger, vil dere forstå at en stråle kan være et redskap til å forsterke lyd. For å vise at dette er tilfelle, retter jeg nå strålen mot hinnen, og dere hører først 77

ingenting. Men jeg skal holde et trestykke mot røret, og hvis nå i det hele tatt strålen har lettere for å dele seg opp på én måte enn på en annen, eller hvis treet eller gummistykket svinger lettest på én bestemt måte, så vil

Fig. 45

de første svingningene som svarer til denne svingetiden, bli overført til treet, som vil føre dem videre til røret og på den måten til væskesylinderen hvor de vil bli forstørret. Resultatet er at strålen straks begynner å synge på egen hånd, og gir fra seg en høy tone (fig. 45). Jeg skal nå ta bort trestykket. Når jeg så anbringer en alminnelig klokke så den hviler mot røret, vil det lille støtet den får ved hvert tikk, selvom det er så lite at dere ikke kan oppdage det, allikevel ryste røret også. Dette gjør at det dannes en innsnevring i vannsøylen, som vok­ ser etterhvert og på den måten frembringer et høyt «tikk», 78

som kan høres overalt i dette store auditoriet (fig. 46). Nå vil jeg gjeme dere skal legge merke til hvordan sving­ ningene blir forstørret ved den prosessen jeg har beskrevet. Jeg holder først røret tett inntil gummien, og da kan dere ikke høre noe. Når jeg nå gradvis hever det, kommer

Fig. 46

det et svakt ekko, som etterhvert blir høyere og høyere, inntil det mer ligner en hammer som slår mot en ambolt enn et ur som tikker. Jeg skal nå bytte uret med et annet, som jeg har lånt av en av mine venner. Dette uret er et repeterur, det vil si at hvis man trykker på en knapp, vil det slå, først timen, så kvarteret og så minuttene. Jeg tenker vann­ strålen vil gjøre dere alle istand til å høre hva klokken er. Hør nå; ett, to, tre, fire... ting-tang, ting-tang... ett, to, tre, fire, fem, seks. Seks minutter over halv fem. Dere la merke til at man kan ikke bare høre antallet av slag, 79

men strålen leverer en tro gjengivelse av de musikalske lydene, slik at dere kunne skjelne den ene tonen fra den andre. På samme måte kan jeg få strålen til å spille en melodi, simpelthen ved å støtte røret mot en lang stokk som tryk­ kes mot en spilledåse. Spilledåsen er omhyggelig lukket ned i en kasse med dobbelt vegg av tykk filt, og dere kan nesten ikke høre noe. Men så snart man lar røret hvile mot stokken og retter vannstrålen mot gummihinnen, kan lyden av spilledåsen tydelig høres — håper jeg ■— over hele auditoriet. Det blir ofte beskrevet hvordan farvene spiller i et springvann, men nå er det blitt klart for oss at et springvann til og med kan spille en melodi. Det er imidlertid en eiendommelighet som kommer tydelig frem. Strålen deler seg lettere opp ved noen frekvenser enn ved andre. Eller med andre ord, det er noen lyder den reage­ rer sterkere på enn på andre. Dere kan høre at når spille­ dåsen spiller, blir enkelte toner fremhevet på en egen måte. Det ligner meget den virkningen dere får hvis dere legger en liten mynt på de øverste strengene på et flygel.

Såpehinner i rammer

Når vi nå vender tilbake til våre såpebobler, husker dere kanskje jeg sa at katenoiden og planet var de eneste omdreiningsflater som ikke hadde noen krumning, og som derfor ikke frembragte noe trykk. Det er nok av andre flater som tilsynelatende er krummet i alle retninger, men allikevel ikke har noen krumning, og som derfor ikke forårsaker noen trykkforskjell, men disse er ikke omdreiningsflater dvs. man kan ikke lage dem bare ved å la en kurve dreie seg om en akse. Vi kan fremstille så mange vi vil av dem ved å lage ståltrådrammer av forskjellig form og dyppe dem i såpevann. Når man tar dem opp, vil man se en vidunderlig rikdom av overflater uten krum­ ning. En slik overflate er den som kalles skrueflaten. For å lage den behøver man bare å ta et stykke tråd som er snodd et par ganger til en åpen skruelinje (vanligvis kalt spiral), og bøye endene slik at de møter en tråd som går ned midt i spiralen. Den skrueflaten som vi får når vi dypper denne konstruksjonen i såpevann, er vel verd å se (fig. 47). På en tegning er det umulig å gi noen forestil­ ling om formens fullkommenhet, men heldigvis er dette et eksperiment som hvem som helst lett kan utføre. Hvis man lager en ståltrådramme av form som kantene i et av de regulære geometriske legemer, vil man også finne meget vakre figurer på dem etter at de har vært dyppet i såpevann. Når det gjelder det triangulære prisme, er overflatene alle plane, og ved kantene, hvor disse pla6 — Fysikk med såpebobler.

81

Fig. 47

nene møtes, er det alltid tre, som møter hverandre under like store vinkler (fig. 48). Dette er ikke overraskende, for figuren er jo tresidet. Når dere har sett på denne tre-

Fig. 48

82

sidede rammen, med tre hinner som møtes langs midt­ linjen, kunne dere kanskje vente at med en firesidet eller kvadratisk ramme ville det være fire hinner som møtte hverandre i en linje gjennom midten. Men det er et merkelig faktum at uansett hvor uregelmessig rammen kan være eller hvor innviklet en skummasse kan være, så kan det aldri være mer enn tre hinner som møtes i en kant, og ikke mer enn fire kanter eller seks hinner som møtes i et hjørne. Videre kan hinnene og kantene bare møtes under like store vinkler. Hvis tilfeldigvis fire hin­ ner virkelig et øyeblikk møtes i samme kant, eller hvis vinklene ikke er nøyaktig like store, så er figuren ustabil, hvordan den nå ellers måtte være. Den kan ikke vare, og hinnene glir over hverandre og kommer ikke til ro før de har nådd en stilling hvor likevektsbetingelsene er opp­ fylt. Dette kan illustreres ved et meget enkelt forsøk som dere lett kan prøve hjemme, og som dere nå kan se på skjermen. Her er to stykker vindusglass med vel en centi­ meters avstand mellom, og de danner sidene i en slags beholder, som det er heldt litt såpeoppløsning i. Når jeg blåser i et rør som er stukket ned i vannet, danner det seg en mengde bobler mellom platene. Hvis boblene alle er store nok til å nå fra den ene platen til den andre, vil dere straks se at det ikke noe sted er mer enn tre hinner som møtes, og der hvor de møtes, er vinklene alle like store. Boblenes krumning gjør det først vanskelig å se at vinklene virkelig er like store, men hvis dere bare ser på et ganske lite stykke av hinnen, like ved der hvor de møtes, og på den måten unngår å bli forvirret av krumningen, så vil dere se at det jeg har sagt er sant. Dere vil også se, hvis dere er raske, at når boblene blir blåst, er det av og til fire som møtes et øyeblikk, men at hinnene da straks glir over hverandre og faller til ro i sin eneste mulige likevektsstilling (fig. 49). Luften inne i en boble er vanligvis under trykk, som skyldes elastisiteten og krumningen. Hvis boblen ville la 83

luften passere gjennom hinnen fra den ene siden til den andre, ville den naturligvis snart lukke seg, slik som den boblen vi hengte en ring på gjorde da hinnen inne i ringen ble ødelagt. Men det er ingen huller i en boble, og derfor skulle man vente at en gassart som luft ikke kunne pas-

Fig. 49

sere gjennom til den andre siden. Ikke desto mindre er det en kjennsgjeming at gasser kan komme langsomt igjennom, og når det gjelder visse damper, går prosessen meget hurtigere enn noen ville tro var mulig. Eter gir en damp som er meget tung, og som også bren­ ner meget lett. Denne dampen kan komme gjennom til den andre siden av en boble nesten med en gang. Jeg skal helle litt eter på et trekkpapir i denne glasskrukken, så den blir fylt av den tunge dampen. Dere kan se at krukken er fylt med noe, ikke ved å se på den, for den ser tom ut, men ved å se på skyggen av den på skjermen. Nå heller jeg den forsiktig over til den ene siden, dere ser at det renner noe ut av den, og dette er eterdampen. Det er lett å vise at den er tung. Man behøver bare å 84

slippe en boble ned i krukken, og så snart boblen møter den tunge dampen, stanser den i fallet og blir liggende og flyte på overflaten som en kork på vann (fig. 50). La meg nå undersøke boblen og se om noe av dampen er trengt inn i den. Jeg tar den opp av krukken med en

ståltrådring og bærer den bort til et tent lys, og straks forsvinner den i et blaff. Men dette er ikke nok til å vise at eterdamp er gått gjennom til innsiden, for den kunne ha kondensert seg på boblen i tilstrekkelig mengde til å gjøre den brennbar. Dere husker at da jeg helte noe av denne dampen på vannet under første forelesning, kon­ denserte det seg nok til å gjøre overflatehinnen så meget svakere at ståltrådrammen kunne komme gjennom til den andre siden. Jeg kan imidlertid se om dette er den riktige forklaring eller ikke, hvis jeg blåser en boble på et vidt rør og holder den i dampen et øyeblikk. Når jeg nå tar den bort, ser dere at boblen henger som en tung dråpe. Den har mistet den fullkomne runde form som den først hadde, og dette tyder på at dampen har funnet veien inn, men vi kan forsikre oss om det ved å føre et 85

tent lys til åpningen av røret, for dampen, som blir pres­ set ut av boblens elastisitet, tar fyr og brenner med en flamme som er ti til femten centimeter lang (fig. 51). Dere kunne også ha lagt merke til at da boblen ble tatt bort, begynte dampen inni den å komme ut igjen og falt

ned i en tung strøm, men dette kunne dere bare få øye på hvis dere betraktet skyggen på skjermen. Da jeg laget dråper av olje i blandingen av alkohol og vann, la dere kanskje merke til at når de ble bragt nær hverandre, slo de seg ikke straks sammen. De trykket seg mot hverandre og skjøv hverandre bort hvis de fikk an­ ledning til det, akkurat som vanndråpene gjorde i det springvannet som jeg viste dere et fotografi av. Dere så kanskje også at vanndråpene i petroleumsblandingen støt­ te mot hverandre, eller hvis de var fylt med petroleum, 86

dannet bobler som ofte inneholdt andre små dråper, både av vann og av petroleum. I alle disse tilfelle var det en tynn hinne av et eller annet mellom dråpene, som de ikke var istand til å presse vekk, nemlig vann, petroleum eller luft, alt etter for-

Fig. 52

holdene. Vil to såpebobler som støter sammen heller ikke være istand til å presse bort luften mellom seg? Dette kan dere undersøke hjemme akkurat like godt som jeg kan her, men jeg vil allikevel utføre eksperimentet med det samme. Jeg har blåst et par bobler, og når jeg nå lar dem støte mot hverandre, holder de seg fremdeles atskilt (fig. 52). Jeg skal dernest anbringe en boble på en ring og gjøre den akkurat litt for stor til at den kan komme igjennom. I hånden holder jeg en ring med en flat såpehinne på. Den er laget ved å blåse en boble på ringen og ødelegge hinnen på den ene siden. Hvis jeg forsiktig trykker på boblen med den flate hinnen, kan jeg skyve den igjennom ringen til den andre siden (fig. 53), og enda har de to hinnene i virkeligheten slett ikke berørt hverandre. Boblen kan skyves frem og tilbake på denne måten mange ganger. Nå har jeg blåst en ny boble og hengt den under en ring. På denne boblen kan jeg henge en annen ring av tynn ståltråd, som trekker den litt ut av form. Jeg stikker 87

Fig. 53

nå røret innenfor, blåser en boble til der og slipper den. Den daler sakte ned inntil den hviler på den ytre boblen, ikke nederst, for den tunge ringen holder den delen uten­ for rekkevidde, men langs en sirkel høyere opp (fig. 54). Jeg kan nå lede bort de tunge væskedråpene under bob­ lene med et rør, så boblene blir rene og glatte over det

Fig. 54

88

hele. Nå kan jeg trekke den underste ringen ned, så den indre boblen blir klemt og får form som et egg (fig. 55), eller dreie den rundt og så med litt forsiktighet få ringen av boblen, så begge bobler blir fullstendig runde over det hele (fig. 56). Jeg kan trekke luften ut av den ytre boblen til dere knapt kan se noe mellomrum mellom dem, og så blåse luft inn igjen. Og jo hårdere jeg blåser, desto tydeligere blir det at de to boblene ikke berører hverandre i det hele tatt. Den indre dreier seg nå rundt og rundt midt inne i den store boblen, og når jeg til slutt får denne til å briste, seiler den innerste avsted, uten å

Fig. 56

89

ha tatt noen skade av den usedvanlige behandlingen den har fått. Man kan lage en morsom variasjon av det siste eksperi­ mentet, men da må man oppløse litt grønn farge som kalles fluorescin, eller bedre uranin, i en særskilt skål med såpevann. Så kan dere blåse den ytterste boblen med rent

såpevann og den innerste med det fargede vannet. Hvis dere da ser på de to boblene ved alminnelig lys, vil dere neppe merke noen forskjell. Men hvis dere lar sollys eller elektrisk lys fra en buelampe skinne på dem, vil den innerste ha en strålende grønn farve, mens den ytterste vil være klar som før. De vil ikke blande seg i det hele tatt, og det viser at skjønt den indre tilsynelatende hviler mot den ytre, er det i virkeligheten en tynn luftpute imel­ lom dem. Nå vet dere at lysgass er lettere enn luft, og en såpe­ boble som blir blåst med gass, stiger derfor straks opp til taket når vi slipper den. Jeg skal blåse en boble på en ring med lysgass. Det blir snart tydelig at den forsøker å trekke oppover. Jeg skal fortsette med å tilføre gass, og jeg vil gjeme dere skal legge merke til de vakre former den etterhvert antar (fig. 57). Disse formene er alle nøy­ aktig de samme som en vanndråpe antar når den henger ned fra et rør, bortsett fra at de er vendt opp ned. Hinnen er nå bare såvidt sterk nok til å motstå trekket 90

Fig. 58

oppover, og så river boblen seg løs, akkurat som vann­ dråpen gjorde. Jeg skal deretter anbringe på en ring en boble som er blåst med luft, og inne i den skal jeg blåse en boble med en blanding av luft og lysgass. Den stiger naturligvis opp og blir liggende øverst i den ytre boblen (fig. 58). Nå skal jeg slippe litt gass inn i den ytre, til blandingen der er omtrent så tung som i den indre boblen. Denne ligger nå ikke lenger øverst, men svever omkring midt i den store boblen (fig. 59), akkurat som oljedråpen gjorde i blandingen av alkohol og vann. Dere kan se at den in­ nerste boblen virkelig er lettere enn luft, for hvis jeg får den ytterste til å briste, stiger den innerste raskt opp til taket. I stedet for å blåse den første boblen på en tung ring som sitter fast, skal jeg nå blåse en på en lett ring, laget

Fig. 59

91

Fig. 60

av meget tynn ståltråd. Denne boblen inneholder bare luft. Hvis jeg inne i den lager en boble med gass, så vil gassboblen forsøke å stige opp og vil presse seg mot top­ pen av den ytre boblen med slik kraft at den får den til å bære ståltrådringen, en halv meter snelletråd og noe papir som er bundet fast til tråden (fig. 60). Og skjønt det er den innerste boblen som forsøker å stige opp, har de to boblene hele denne tiden ikke virkelig berørt hver­ andre. Jeg har nå blåst en boble med luft i på den faststående ringen og skjøvet opp i den en ståltråd med en ring øverst. Nå skal jeg blåse en luftboble til på denne indre 92

ringen. Den neste boblen jeg skal blåse er en som inne­ holder gass, og denne er inne i de andre, og når jeg slip­ per den løs, blir den liggende an mot toppen av boble nummer to. Så gjør jeg boble nummer to litt lettere ved å blåse litt gass inn i den, og til slutt utvider jeg den

Fig. 61

ytterste med luft. Nå kan jeg trekke av den innerste rin­ gen og ta den bort, så de to innerste boblene svever fritt inne i den ytterste (fig. 61). Og nå vil de enkelte boblenes strålende farger reflekteres gjentatte ganger fra den ene til den andre på grunn av de vakre, former som boblene selv tar, og det gir det hele en slik symmetri og skjønnhet at man skal lete lenge for å finne maken. Jeg behøver nå bare å blåse en fjerde boble i virkelig kontakt med ringen og den ytterste boblen, så river denne seg løs og seiler avsted med de to andre inni. Vi har sett at bobler og dråper oppfører seg nokså likt. La oss se om elektrisitet vil gjøre samme virkning som den gjorde på dråper. Dere husker at et stykke av en lakkstang som var gjort elektrisk, hindret en vannstråle fra å spre seg, fordi to dråper når de møttes sluttet seg sammen i stedet for å prelle av på hverandre. Nå er det på disse to ringene to bobler som akkurat såvidt hviler mot hver93

andre (fig. 62). I samme øyeblikk jeg tar frem lakkstan­ gen, ser dere at de forener seg til én (fig. 63). To såpe- , bobler kan derfor hjelpe oss til å påvise elektriske lad­ ninger, selvom de er meget svake, akkurat som de to vannstrålene kunne. Vi kan bruke to bobler til å vise riktigheten av et vel­ kjent forhold fra elektrisitetslæren: Inne i en elektrisk leder er det umulig å merke noen innflytelse fra elek­ triske ladninger utenfor, hvor store de enn er og hvor nær man enn er overflaten. La oss derfor ta de to boblene som vi viste i fig. 54, og holde en lakkstang som er gjort elektrisk bort til dem. Den ytterste boblen er en leder, og

Fig. 63

94

det er derfor ikke noe elektrisk felt inne i den. Dette kan dere selv se, for skjønt lakkstangen er så nær boblen at den trekker den helt over til den ene siden, og skjønt den indre boblen er så tett ved den ytterste at dere ikke

kan se mellom dem, holder de to boblene seg allikevel atskilt. Hadde det vært den aller minste elektriske påvirk­ ning innenfor, om bare i en dybde av en femtusendedels millimeter, så ville de to boblene øyeblikkelig ha smeltet sammen. Det er ett eksperiment til som jeg må vise dere, og det blir det siste. Det er en kombinasjon av de to foregående, og det viser meget elegant forskjellen mellom den indre og den ytre boblen. Jeg har nå en enkel boble som hviler mot siden av den ytterste av de to jeg nettopp brukte. Straks jeg tar frem lakkstangen, forener de to ytre bob­ lene seg, men den indre glir uskadd sammen med den tunge ringen ned i bunnen av den ene store ytre boblen (fig- 64). Og nå da tiden er ute, må jeg spørre dere om den undring og beundring vi alle føler når vi leker med såpe­ 95

bobler, er blitt ødelagt av disse forelesningene, eller om den ikke snarere er blitt større nå da vi vet mer om dem. Jeg håper dere vil gi meg rett i at de kreftene som ligger til grunn for slike vanlige og hverdagslige ting som bobler og dråper — krefter som har fanget de største vitenskaps­ menns oppmerksomhet fra Newtons tid til i dag — ikke er mer trivielle enn at de fortjener oppmerksomhet fra alminnelige mennesker som oss.

Praktiske råd

Jeg håper at de følgende praktiske råd kan bli til nytte for dem som selv ønsker å utføre de eksperimentene som allerede er beskrevet. Dråpe med gummioverflate

Et stykke tynn gummihinne, omtrent så tykt som det vi finner i leketøysballonger — /ør de har vært blåst opp — må strekkes over en ring av tre eller metall med dia­ meter på ca. 50 centimeter, og bindes forsvarlig fast rundt kanten. Snoren vil holde gummien bedre hvis det er riller i kanten. Eksperimentet lykkes ikke hvis det blir forsøkt i mindre målestokk. Det ble vist av Sir W. Thomson i The Royal Institution. Rammen som hopper

Denne lager man lett ved å ta en tynnvegget glasskule, omtrent 5 centimeter i diameter, for eksempel en slik forsølvet kule som brukes til juletrepynt, eller beholderen på en pipette, som jeg brukte. Et stykke ståltråd med diameter på ca. 1 millimeter stikkes gjennom åpningene i kulen og festes vanntett til denne ved at man tetter hullene med smeltet lakk eller gummikitt. Fest en flat ramme av tynn ståltråd 4—5 centimeter over kulen ved å lodde den fast, eller hvis dette er for vanskelig, kan man binde den fast og lakke. En blyklump må så festes eller henges på den nederste enden av ståltråden på den 7 — Fysikk med såpebobler.

97

andre siden av kulen. Man skraper bort bly til rammen bare såvidt blir holdt nede under overflaten uten å kunne presse seg igjennom. Det har ingen betydning om man bruker andre dimensjoner eller materialer enn dem som er nevnt her.

Parafinert sil Få tak i et stykke finmasket nett av kobbertråd med omtrent åtte tråder på centimeteren, og skjær ut en runding med tyve centimeters diameter. Legg den på en rund kloss, så stor at nettet når et par centimeter utenfor hele veien rundt. Så presser man forsiktig kanten ned med hendene, idet man arbeider seg rundt og rundt og holder nettet flatt oppå, inntil sidene er brettet jevnt ned hele veien. Dette er ganske lett fordi trådene lar seg bøye så meget som det er nødvendig. Legg så rundt den bøyde kanten et par vindinger med tykkere ståltråd for å gjøre sidene stive. Denne burde loddes på plass, men kanskje er det nok om man legger den omhyggelig til rette. Smelt noe parafinvoks eller et par stearinlys i en ren, flat skål, ikke over åpen ild, for det ville være farlig, men på en varm metallplate. Når det er smeltet og klart som vann, så dypp silen nedi, og når alt er varmt, ta den fort opp og bank den et par ganger mot bordet for å ryste parafinen ut av hullene. La den ligge opp ned til den er kald, og pass på ikke å skrape eller gni av para­ finen. Alt dette skal helst utføres et sted hvor det ikke spiller noen rolle om man lager et fryktelig søl. Det er ingen vanskeligheter med å fylle den eller få den til å flyte på vannet. Hårrør og kapillaritet Få noen tynne glassrør i en forretning for kjemisk utstyr. Hvis det er mer enn ca. 30 centimeter langt, så skjær av et stykke ved først å risse kraftig på et bestemt sted med en glassfil eller en trekantfil, og da vil det være lett å brekke det av på det stedet. For å lage et enda trangere 98

rør av dette, holder man det lett i begge ender, så midten går gjennom den lyseste delen av en vanlig lysende flamme av lysgass eller propangass. Fortsett å dreie det rundt til det til slutt blir vanskelig å holde det rett. Da kan det bøyes til hvilken som helst form, men hvis det skal trekkes ut, må det holdes i flammen enda lenger, inntil soten på det begynner å sprekke og skalle av. Ta det da raskt ut av flammen og trekk de to endene fra hverandre, og da danner det seg et langt, trangt rør mel­ lom dem. Dette kan gjøres trangere eller videre ved å regulere varmen og måten det trekkes ut på. Ingen anvis­ ninger kan lære dere så meget som dere lærer ved å øve dere litt. Til å trekke ut rør er flammen fra en bunsenbrenner eller en loddelampe best egnet, men skal man bøye rør, er ingenting så godt som den flate gassflammen. Rens ikke bort soten før rørene er kalde, og fremskynd ikke avkjølingen ved å fukte dem eller blåse på dem. Hvis man ikke har gass, kan flammen fra en stor spritlampe nok brukes, men den er ikke så god som en gass­ flamme. Jo trangere disse rørene er, desto høyere vil man se at rent vann stiger i dem. Hvis man vil ha farge i van­ net, må man ikke ta den fra et fargeskrin. Disse fargene er ikke flytende, og vil tette de meget trange rørene. Man må bruke et eller annet fargestoff som oppløses helt i vann (slik som sukker gjør det). En anilinfarve som kalles anilinblått er meget bra. Ved tilsetning av litt eddik vil fargen blir mer holdbar.

Kapillaritet mellom plater

Man må ha to plater av plant glass, omtrent 10 centi­ meter i kvadrat. Forutsatt at de er helt rene og godt fuk­ tet, er det ingen vanskeligheter. Litt såpe og varmt vann vil sannsynligvis være nok å vaske dem med.

Vintårer Disse ser man ved desserten i et glass som er omtrent halvfylt med portvin. Hvis man ikke har portvin, kan 99

man spe ut brennevin eller sprit med vann til blandingen får et alkoholinnhold på omtrent 20 prosent. Så tilsetter man ganske lite rosanilin (en rød anilinfarge) for å gi det en pen farge. Et stykke farge omtrent av størrelse som et sennepsfrø vil være nok til et helt vinglass. Glassets sider må fuktes med vinen. «Katte-esker» Disse eskene lages ikke ved å klippe i papiret, men simpelthen ved bretting, og blir så blåst ut, akkurat som «frosken», som også lages av brettet papir.

Væskeperler I stedet for å smelte gull kan vi utmerket godt se for­ skjellen på store og små dråpers form ved å helle litt vann på et bord som er godt drysset med lykopodium eller annet fint støv. Et forstørrelsesglass vil gjøre for­ skjellen enda tydeligere. Bruk ikke kvikksølv!

Plateaus forsøk For å utføre dette til fullkommenhet kreves det både omhyggelighet og meget arbeid. Inntil et visst punkt er det lett å få det til å lykkes. Hell omtrent en spiseskje salatolje i en ren flaske og hell oppå det omtrent like de­ ler vann og alkohol (ikke metylalkohol). Ryst flasken, og la den stå en dags tid om nødvendig, så vil man se at oljen har skilt seg ut for seg selv. For å få oljedråper til å sveve i blandingen av alkohol og vann, må man sørge for å få en blanding med samme egenvekt som oljen. Man må prøve seg frem. Fyll et glass med alkohol-vann-blandingen. Dypp et glassrør ned i olje og ta opp litt av den ved å lukke den øverste enden av røret med fingeren. Slipp det forsiktig ned i glasset. Hvis oljen går raskt til bunns, trenges det mer vann i blan­ dingen. Oljen skal være litt tyngre enn blandingen slik at den går langsomt til bunns. Når det er oppnådd, tar 100

man litt vann i et fint glassrør og dypper det omtrent halv­ veis ned i glasset med blandingen. På den måten får man litt mer vann i den underste halvdelen av glasset. Den underste halvdelen inneholder da en blanding som er litt tyngre enn oljen, mens den øverste delen inneholder en blanding som er litt lettere. Oljedråpen vil da kunne flyte omtrent midt i glasset; og en oljedråpe omtrent så stor som en 25 øre vil kunne bli nesten fullstendig rund. Den vil ikke se rund ut hvis man ser den gjennom glasset, fordi glasset forstørrer den i vannrett retning, men ikke loddrett, hvilket man kan se ved å holde en mynt i væsken like over den. Forat man skal se dråpens virke­ lige form, må man enten ha en kuleformet beholder, eller den ene siden må være av plant glass. Det er ikke så viktig å la oljen rotere så det skilles fra en ring, men hvis leseren kan ha mulighet for å feste en skive så stor som en femøre på en rett ståltråd og snurre den rundt uten å ryste den, vil han se hvordan ringen river seg løs, og enten går tilbake igjen, hvis rotasjonen stopper plutselig, eller deler seg opp i tre eller fire full­ komne små kuler. Skiven må fuktes med olje før den dyppes i blandingen av alkohol og vann. En god blanding til såpebobler *

Alminnelig såpe er meget bedre enn de fleste mer luksuspregede såper, som vanligvis inneholder litt såpe og en mengde fyll. Bobler som blåses med bare såpe og vann, holder ikke lenge nok til mange av de eksperimentene vi har beskre­ vet, skjønt undertiden kan det lykkes med dem også. Plateau tilsatte glyserol, som øker holdbarheten i høy grad. Glyserolen må være ren. Vannet bør være rent, destillert vann, men hvis man ikke har det, kan rent * I de fleste leketøyforretninger kan en få kjøpt såpebobleoppløsninger som stort sett vil gi samme resultater som de oppløsningene Boys beskriver her.

101

regnvann gjøre nytten. Ta ikke det første som renner ned fra et tak etter en periode med tørrvær, men vent til det har regnet en stund. Vannet som da renner ned er meget bra, særlig hvis taket er tekket med skifer eller tegl. Hvis man ikke kan få tak i nytt regnvann, bør man bruke det bløteste vann som er å få. Jeg har alltid brukt en tillempning av Plateaus opp­ skrift, som professor Reinold og professor Riicker fant så velegnet. De brukte mindre glyserol enn Plateau. Den lages best på følgende måte: Fyll en ren flaske med kork tre kvart full med vann. Tilsett en førtiendedel av vannets vekt i natriumoleat, som sannsynligvis vil flyte på vannet. La det stå en dag, så vil natriumoleatet være oppløst. Fyll flasken nesten helt opp med glyserol og ryst godt, eller hell det over i en annen ren flaske og tilbake igjen flere ganger. La flasken stå — korket naturligvis — om­ trent en uke på et mørkt sted. Sug så bort den rene væsken fra det skummet som har dannet seg på toppen, ved å bruke en hevert, dvs. et bøyd glassrør eller plastrør som rekker ned til bunnen inne i flasken og enda lenger ned utenfor. Tilsett en eller to dråper sterkt ammoniakkvann til hver halvflaske væske. Oppbevar den så om­ hyggelig i en korket flaske på et mørkt sted. Ta ikke hele beholdningen frem hver gang dere skal blåse en boble, men bruk en liten flaske å arbeide med. Slå aldri noe tilbake på den store flasken. Når blandingen lages må den ikke varmes eller filtreres. Begge deler vil øde­ legge den. La aldri flaskene stå ukorket, og la ikke væsken utsettes for luft mer enn nødvendig. Denne blandingen • er fremdeles helt god etter å ha stått i to år. Jeg har gitt disse anvisningene meget fullstendig, ikke fordi jeg er sik­ ker på at alle detaljene er viktige, men fordi det er en nøyaktig beskrivelse av den fremgangsmåten jeg selv bruker, og fordi jeg aldri har funnet noen annen blan­ ding så god. (En oppløsning av en alminnelig husholdningssåpe tilsatt glyserol vil også gi holdbare bobler). 102

Ringer til bobler Disse kan lages av hvilken som helst sort metalltråd. Jeg har brukt fortinnet jemtråd, omtrent en millimeter i diameter. Sammenføyningen bør loddes glatt uten ujevn­ heter. Hvis det er for vanskelig å lodde, så bruk den tyn­ neste tråd som er stiv nok til å holde boblen støtt, og lag sammenføyningen ved å tvinne endene av tråden rundt et par ganger. Ringer med en diameter på fem centi­ meter er bekvemme å arbeide med. Jeg har sett det an­ befalt å dyppe ringene i smeltet parafin, men jeg har ikke funnet noen fordel ved det. Det beste materiale til de lette ringene er tynn aluminiumtråd, omtrent så tykk som en fin nål (B. W. G. * nr. 26 til 30), og da denne ikke kan loddes, må endene tvinnes. Hvis den ikke er å få, kan man bruke meget fin tråd, nesten så tynn som et hår (B. W. G. nr. 36), av kobber eller hvilket som helst annet metall. Ringene bør fuktes med såpevannet før en boble legges på dem, og må alltid vaskes og tørres godt når de er brukt. Tråder i en ring Det er ingen vanskeligheter ved å vise disse forsøkene. Ringen med tråden kan dyppes i såpeoppløsningen eller strykes over med kanten av et stykke papir eller gummi som har vært dyppet i den, slik at det danner seg en hinne på begge sider av tråden. En nål som også er fuktet med såpevannet, kan brukes til å vise at trådene er løse. Den samme nålen er et praktisk redskap til å bryte hin­ nen med, når den har vært holdt et øyeblikk i flammen av et tent lys. Å blåse ut lys med en såpeboble Til dette bør boblen blåses med et kort, vidt rør, som utvider seg i den ene enden så det blir bedre feste for * B. W. G. (Birmingham Wire Gauge) nr. 26 svarer til en tråd med diameter 0,25 mm, nr. 30 til 0,18 mm og nr. 36 til 0,1 mm i diameter.

103

boblen. En liten trakt er utmerket. Den må vaskes før den skal brukes til andre formål igjen. Bobler som avbalanseres mot hverandre Disse forsøkene er det bekvemmest å gjøre i liten måle­ stokk. Stykker av tynnveggede messingrør, ti til tolv milli­ meter i diameter, passer godt. Det er best å ha et utstyr som spesielt er laget til dette bruk, med haner for lett og raskt å kunne hindre luften i å strømme ut av boblene og for å sette de to boblene i forbindelse med hverandre når det behøves. Det skulle imidlertid ikke være vanskelig å få eksperimentene til å lykkes når man bruker gummislanger til å forbinde rørene og setter dem fast med klem­ mer i stedet for haner. Det er én liten detalj som akkurat kan avgjøre om det skal bli et godt eller et dårlig resultat. Den består i å bruke et munnstykke til å blåse ut boblen med, og det skal være laget av glassrør som er trukket ut så tynt at disse små boblene ikke plutselig kan bli blåst i stykker ved et uhell. Ellers er det meget vanskelig å til­ passe luftmengden nøyaktig i så små bobler. Når en kuleformet boble skal bringes i likevekt med en sylindrisk, må det korte rørstykket som luften blåses inn i, være laget slik at det lett kan flyttes henimot eller bort fra et fast stykke av samme størrelse, som er lukket i den andre enden (fig. 26). Så må man spre en såpehinne over begge ender av det korte røret med et stykke papir eller gummi, men det må ikke være noen hinne over åpningen av det faste røret. De to rørene må først være tett ved hverandre, inntil den kuleformede boblen er dannet. Så kan de grad­ vis føres lenger og lenger fra hverandre, og luft må blåses inn slik at sylinderens sider holdes rette, inntil sylinderen er lang nok til å være nesten ustabil. Den vil da meget tydeligere enn om den var kort ved hjelp av formendringer vise når trykket fra den kuleformede boblen nøyaktig balanserer med trykket fra den sylindriske. Hvis man da måler skyggen av boblene, eller et bilde av dem som kan 104

lages på skjermen ved hjelp av en linse, vil man finne at kulen har en diameter som er meget nøyaktig det dob­ belte av sylinderens.

Vanndr åp er i petroleum og svovelkullstoff Alt som ble sagt under beskrivelsen av Plateaus eksperi­ ment, gjelder også her. Fullstendig runde, store vann­ dråper kan danne seg i en blanding som er sammensatt slik at den nedre delen er litt tyngre enn vann, den øvre delen litt lettere. Denne væsken — svovelkullstoff — er meget farlig og lukter aldeles forferdelig, så den bør man helst ikke ta med seg inn i stuen. Formen av en hengende dråpe og hvordan den river seg løs kan man se også ved bare å bruke vann i petroleum, men det er meget tydeli­ gere hvis man blander litt svovelkullstoff oppi, slik at vannet synker langsomt i blandingen. Stykker av glassrør, åpne i begge ender og ti til tyve millimeter i diameter, viser prosessen best. Når man har helt noe blåfarget vann i en glassbeholder og dekket det med et flere tommer tykt lag petroleum eller petroleumsblanding, så dypp røret ned i vannet etter først å ha lukket den øvre enden med tommelfingeren eller håndflaten. Når hånden så tas bort, vil vannet stige opp inne i røret. Lukk den øvre enden en gang til på samme måte som før, og hev røret så den nedre enden er godt over vannet, men enda nede i petro­ leumen. La så luften langsomt komme inn i røret ved å flytte tommelen bare en liten tanke til den ene siden. Vannet vil renne langsomt ut og danne en stor dråpe som vokser, og hvor stor den blir før den river seg løs, vil av­ henge av blandingens tetthet og tykkelsen av røret. For å lage en vannsylinder i petroleum, må røret fylles med vann som før, men man må la den øvre enden være åpen. Når så alt er rolig, skal røret trekkes temmelig raskt opp i sin egen lengderetning, og da vil vannet som var inne i det bli igjen i form av en sylinder, omgitt av petroleum. Så vil den dele seg opp i kuler, så langsomt, 105

hvis røret er vidt, at man kan følge prosessen. Tykkelsen av petroleumslaget bør være sikkert ti ganger rørets dia­ meter. Vil man lage vannbobler i petroleum, må røret dyppes ned i vannet med øvre ende åpen hele tiden, slik at det nesten fylles med petroleum. Så må det lukkes et øye­ blikk oventil, og heves til nedre ende er helt oppe av vannet. Hvis luften så slippes langsomt inn og røret for­ siktig heves, danner det seg vannbobler fylt med petro­ leum, og man kan få dem til å rive seg løs fra røret som såpebobler fra en krittpipe når man gjør en passende plutselig bevegelse. Hvis det flyter noen vanndråper i den petroleumen som er i røret, og det kan man godt få til, så vil de bobler som blir laget kanskje inneholde noen andre dråper, eller endog andre bobler. Litt svovelkullstoff som helles forsiktig ned gjennom et rør, vil danne et tyngre lag oppå vannet, og på det vil disse sammensatte boblene holde seg flytende. Sylindriske vannbobler i petroleum kan lages ved at man dypper røret ned i vannet og trekker det hurtig opp uten å lukke den øverste enden i det hele tatt. Disse sylindriske boblene deler seg opp i runde bobler på samme måte som væskesylinderen ble delt opp i væskekuler.

Edderkoppspinn med perler Disse finner man i den spiralformede delen av nettene til de edderkopper som vever «geometrisk». De vakre geometriske nettene kan man finne i mengdevis ute om høsten, eller i drivhus på nesten alle tider av året. Hvis dere vil montere disse nettene slik at perlene synes, så ta en liten flat ring av hvilket som helst materiale, eller et stykke papp som det er skåret hull i. Smør det flate av ringen eller pappen med ganske lite av et kraftig lim. Velg et nylaget nett, og før så ringen eller pappstykket gjennom nettet, så noen av de trådene som går i spiral (ikke den midterste delen av nettet) bli stående strukket 106

ut over hullet. Dette må gjøres uten at man rører eller ødelegger de stykkene som er spent ut, unntatt ytterst. Kulene er for små til å ses med det blotte øye. Et sterkt forstørrelsesglass eller et svakt mikroskop vil vise dem og deres vidunderlige regelmessighet. Perlene pa meget unge edderkoppers vev er ikke så regelmessige som hos fullvoksne edderkopper. De vakre drapene som vi lett ser med det blotte øye på edderkoppspinn tidlig en høstmorgen, er ikke laget av edderkoppen, men er simpelthen dugg. De viser til fullkommenhet kuleformen hos små vanndråper.

Fotografier av vannstråler Disse er lette å ta på den måten Mr. Chichester Bell har beskrevet. Lysglimtet får man av en kort gnist fra et par Leydenflasker. Springvannet eller strålen bør være vel halvannen meter fra gnisten, og den fotografiske pla­ ten skal holdes så nær vannstrålen som mulig uten å be­ røre den. Skyggen er da så tydelig avgrenset at når foto­ grafiet er tatt, kan det undersøkes med en kraftig lupe og vil enda se skarpt ut. Hvilken som helst hurtig virkende plate kan brukes. Værelset må naturligvis være helt mørkt når platen anbringes i stilling, og så må man lage gnisten. Den regelmessige oppdelingen av strålen kan forårsakes av en lyd som er frembragt på nesten hvilken som helst måte. Den rette strålen som fig. 41 gjengir, forminsket tre og en kvart gang, ble delt opp regelmessig simpelthen ved at jeg fløytet til den med en nøkkel. Springvannene ble regelmessig delt opp ved at munningen var festet til et langt trestykke som i den andre enden var klemt fast til underlaget for en stemmegaffel. Denne ble holdt i gang ved elektrisk påvirkning. En alminnelig stemme­ gaffel som slås an og støttes mot det trestativet som holder springvannsrøret, kan gjøre samme nytten, men er ikke riktig så praktisk. Strålen deler seg lettest opp ved endel bestemte toner, men den kan i stor utstrekning stemmes 107

ved at man endrer størrelsen av munnstykket eller vannets trykk eller begge deler. Springvann og lakkstang

Det er nesten umulig å få dette slående, men enda enkle forsøket til å mislykkes. En stråle av nesten hvilken som helst tykkelse, i hvert fall mellom 0,5 og 5 millimeter på den glatte delen, og opp til to og en halv meter høy, vil slutte å spre seg når en lakkstang gnis med et flanellklede og holdes ca. en halv meter fra. En passende stør­ relse er en stråle som er vel en meter høy og kommer fra en åpning som er omtrent halvannen millimeter i dia­ meter. Røret bør settes på skrå så vannet faller litt over til den ene siden. Lakkstangen kan gjøres elektrisk ved at man gnir den mot jakkeermet, eller mot et stykke skinn eller flanell som er tørt. Da vil den få små stykker papir eller kork til å danse, men den vil fremdeles påvirke springvannet etter at den har sluttet å ha noen synlig virkning på papirstykker, eller endog på et følsomt gullblad-elektroskop. Vannstråler som kastes tilbake fra hverandre Dette vakre forsøk som skyldes Lord Rayleigh, krever litt tilrettelegging for at det skal lykkes på tilfredsstillende måte. Ta et stykke tynt glassrør, og trekk det ut bare ganske lite, så det blir en innsnevring på omtrent tre millimeter i diameter på det tynneste stedet. Brekk røret over akkurat der, etter først å ha snittet det med en fil. Ved hjelp av gummislanger eller på annen måte forbin­ des disse to rørene med hver sin vannflaske, eller direkte med en kran, og man anbringer slangeklemmer slik at det dannes to likedanne stråler. Hold røråpningene slik at strålenes glatte deler møter hverandre under en liten vinkel. De vil da for en kort tid kastes tilbake fra hver­ andre uten å blande seg. Hvis luften er meget støvet, eller hvis vannet ikke er rent, eller hvis det er luftbobler

108 t

i rørene, vil de to strålene straks forene seg. I den opp­ stillingen som jeg brukte da jeg projiserte forsøket, var de to rørene nesten horisontale, det ene var omtrent en centimeter over det andre, og de konvergerte ganske svakt. De ble holdt fast i denne stillingen ved hjelp av litt lakk. Gummislanger forbandt dem med flasker som sto omtrent femten centimeter høyere enn dem, og slangeklemmer ble brukt til å regulere vanntilførselen. Den ene av flaskene hadde jeg anbragt på tre stykker lakk for å isolere den elektrisk, og det tilsvarende rør ble bare holdt fast med lakk. Vannet i flaskene var filtrert, og i den ene var det farget blått. Hvis man tar disse forholdsregler (men vann direkte fra kranen kan ofte være godt nok), vil strålene holde seg tydelig atskilt lenge nok, men et stykke lakk som er gjort elektrisk og holdes på et par meters avstand, får dem straks til å forene seg. De kan skilles at igjen ved at man med fingeren berører en av vannstrålene nær ved røret, så den blir avbøyd. Når man da forsiktig tar fingeren bort, finner strålen sin gamle plass igjen og kastes tilbake fra den andre som før. På den måten kan man få dem til å skilles og forene seg igjen ti — tolv ganger i minuttet.

Springvann og intermitterende lys Hvis dette forsøket skal vises for mange mennesker på en gang, kan det bare lykkes når man bruker en elektrisk lysbue, men det er ingen grunn til å skaffe seg en slik lyskilde hvis det bare er en person ad gangen som ønsker å se utviklingen av dråpene. Da behøver man bare å se på strålen mot en lys bakgrunn — himmelen for eksempel, dele den opp med en stemmegaffel eller en annen musi­ kalsk lyd, som beskrevet, og så se på den gjennom en rund pappskive, som langs kanten, med jevne mellomrum på fem til syv centimeter, har et hull med ca. tre milli­ meters diameter. En pappskive med diameter på tolv centimeter, og med seks huller like langt fra hverandre 109

og vel en centimeter fra kanten, passer godt. På en eller annen måte må man få skiven til å dreie meget jevnt rundt med en slik hastighet at stemmegaffelen, eller en utspent streng hvis det er det man bruker, tilsynelatende står stille eller nesten stille når man setter den i svingnin­ ger og ser på den gjennom hullene. Man vil da se de en­ kelte dråper, og alt det som er beskrevet på de foregående sidene, foruten en hel del mer, vil komme klart frem. Dette er et av de mest fengslende forsøkene, og det er umaken verd å anstrenge seg for å få det til å lykkes. Hvis man bruker en liten elektrisk motor, er det best at motoren går akkurat litt for fort, for da kan hastig­ heten reguleres helt nøyaktig ved et lett trykk med finge­ ren på enden av akselen. Mr. Chichester Bells syngende vannstråle

Et meget fint hull på omtrent en tredjedels millimeter i diameter, egner seg best for disse forsøkene. For å skaffe seg dette holder Mr. Bell enden av et glassrør inn i flam­ men fra en blåselampe og dreier det rundt og rundt til det er nesten helt lukket. Så blåser han plutselig kraftig i røret. Når man lager endel rør på denne måten, blir sikkert noen av dem brukbare. Lord Rayleigh pleier å lage rørmunningen ved å kitte fast til enden av et glasseller metallrør en tynn metallplate hvor det er laget et hull av den størrelse man behøver. Vanntrykket bør svare til en høydeforskjell på omtrent fire og en halv meter. Vannet må være helt fritt for støv og for luftbobler. Dette kan man oppnå ved å la det passere gjen­ nom et rør fylt med flanell, bomull eller lignende, som kan virke som filter. Mellom filteret og rørmunningen bør det være omtrent en meter god gummislange med en indre diameter på ca. tre millimeter. Det er best å ikke ta vannet direkte fra kranen, men fra en beholder om­ trent fire meter høyere enn munningen. Hvis man ikke har noen slik beholder, er det en utmerket erstatning å 110

sette et spann på en gardintrapp og la et rør føre ned, og dette har dessuten den fordel at vanntrykket lett kan end­ res til man oppnår det beste resultat. Resten av utstyret er meget enkelt. Man behøver bare å ta et stykke tynn gummi fra en leketøysballong som ikke har vært blåst ut, spenne det over åpningen av et rør, ti til femten millimeter i diameter, og binde det fast der. Røret, som kan være av metall eller av glass, kan enten være festet til en tung fot, og da må det være et siderør på det, som på fig. 45, eller det kan være åpent i begge ender og holdes fast med en klemme. Det er bra å sette en papptrakt for den åpne enden (fig. 46) hvis lyden skal høres av mange på en gang. Hvis det bare er den som utfører forsøket som selv ønsker å høre så godt som mulig når det lages svake lyder, kan han føre et glatt gummirør på vel en centimeters diameter fra den åpne enden av røret og til øret. Dette ville imidlertid nesten gjøre ham døv hvis han hørte på en så høy lyd som tikkingen av et ur.

Bobler og eter Forsøk med eter må utføres med stor forsiktighet, for likesom svovelkullstoff er den farlig lett antennelig. Eterflasken må aldri komme i nærheten av et lys. Hvis en større mengde blir sølt utover, har den tunge dampen til­ bøyelighet til å bre seg langs gulvet, og kan antennes ved en flamme, selv i den andre enden av værelset. En behol­ der kan fylles med eterdamp bare ved at man heller væs­ ken på et stykke trekkpapir som når opp til kanten. Det trenges meget lite, et halvt vinglass eller så, til en behol­ der som tar fem liter eller mer. På et trekkfullt sted vil dampen være borte på et øyeblikk. Bobler kan legges til å flyte på dampen uten noen vanskelighet. De kan tas bort etter fem eller ti sekunder ved hjelp av en av de små lette ringene med håndtak, forutsatt at ringen er fuktet med såpeoppløsningen, men ikke har noen såpe111

hinne over seg. Hvis den blir tatt bort til et tent lys i betryggende avstand, vil boblen straks forsvinne i et blaff. Hvis et lys ikke står like nede på bordet, men tilstrekkelig høyt over beholderen på et stativ, kan det uten større risiko være temmelig nær. Til å vise den brennende dam­ pen vil det samme vide røret som ble brukt til å blåse ut lyset, gjøre god nytte. Boblens pæreform, som skyldes dens økede vekt etter at den har vært holdt i dampen i ti eller femten sekunder, er tydelig nok når den blir tatt opp igjen, men den fallende strømmen av tung damp som etterpå kommer ut, kan bare vises hvis skyggen av den projiseres på en skjerm ved hjelp av sterkt lys.

Eksperiment med innvendige bobler Nest etter en god såpeoppløsning er røret av størst be­ tydning for disse forsøkene. En krittpipe er til ingen nytte. Et glassrør med en diameter på ca. åtte millimeter er best. Hvis dette bare er et rør som er bøyd i rett vinkel nær den ene enden, vil fuktighet som kondenserer seg i røret med tiden renne ned og av og til ødelegge boblen, hvilket er meget irriterende under et vanskelig eksperiment. Jeg har til eget bruk laget det røret som er fremstilt på fig. 65 i full størrelse, og jeg tror ikke det er mulig å forbedre dette. De som ikke er glassblåsere kan ved hjelp av en kork lage et rør med en felle, som vist i fig. 66, og det er like godt bortsett fra utseendet og at det ikke er så lett å håndtere. Når man slår boblene sammen for å vise at de ikke berører hverandre, må man passe på å unngå at en av boblene kommer borti noe fremspring på den andre, som for eksempel ståltrådringen eller en tung væskedråpe. Det vil straks ødelegge begge boblene. Det er også grenser for hvilken kraft man kan bruke, hva erfaringen snart vil vise. Når man skyver en boble gjennom en ring som er mindre enn den selv, ved hjelp av en flat hinne på en 112

Stilkens lengde 23

Fig. 65

8 — Fysikk med såpebobler.

Fig. 66

annen ring, er det viktig at boblen ikke er altfor stor. Men det kan skyves en større boble igjennom enn man skulle vente. Det er ikke så lett å skyve den opp som ned på grunn av den tunge væskedråpen som det er vanskelig å få helt bort. 114

For å blåse en boble inn i en annen, skal den første, på størrelse som en appelsin, blåses på undersiden av en horisontal ring. En lett metalltrådring skal så henges på denne boblen for å trekke den litt ut av fasong. Til dette formål er tynne aluminiumringer knapt tunge nok, og derfor bør man enten bruke et tyngre metall eller feste en liten vekt til håndtaket på ringen. Ringen bør være så tung at boblens sider danner en vinkel på tredve eller førti grader med vertikalen der hvor de møter ringen, som antydet i fig. 54. Den fuktede enden av pipen skal nå stikkes gjennom boblens topp til den er kommet omtrent halvannen centimeter innenfor. Man kan nå blåse en ny boble av hvilken som helst størrelse. Når røret skal tas bort, kan en for langsom bevegelse være ødeleggende, for den vil heve den indre boblen, til den og den ytre begge møter røret på samme sted. På den annen side vil et voldsomt rykk nesten sikkert lage for stor forstyr­ relse. En litt hurtig bevegelse eller et lett rykk er alt som behøves. Før man stikker røret opp gjennom den nederste ringen for å berøre den indre boblen og på den måten suge den tunge dråpen vekk, er det tilrådelig at man hol­ der ringen i ro med den andre hånden. Den overflødige væsken kan så suges bort, fra begge bobler på samme tid. Deretter må man passe på at den indre boblen ikke får støte mot noen av ståltrådringene, og heller ikke må røret stikkes gjennom siden der hvor de to boblene er meget nær hverandre. For å ta bort den nederste ringen bør man trekke den litt ned og så vri den litt til siden. Da vil den lettere slippe taket, men så snart den har begynt å rive seg løs, bør man heve ringen så det ikke skal gå for fort, ellers vil det siste rykket når den slipper helt, være for meget for boblene å tåle. Bobler som er farget med fluorescin eller uranin, viser ikke sin strålende fluorescens med mindre sollys eller elektrisk lys blir samlet på dem med en linse eller et speil. Den mengde farge som behøves er så liten at det kan være 115

vanskelig å ta lite nok. Så meget som det kan ligge på de ytterste par millimeterne av en spiss pennekniv, vil løst regnet være nok til et vinglass fullt av såpeoppløsning. Hvis mengden økes meget utover det nevnte forhold, blir fluorescensen mindre og forsvinner meget snart. Den riktige mengden kan man finne på et par minutter ved å prøve seg frem. Hvis man vil blåse bobler som inneholder enten lysgass eller luft eller en blanding av begge, er den mest praktiske fremgangsmåten å bruke et lite T-fonnet glassrør som med den ene armen av Ten kan forbindes med blåse­ røret ved hjelp av et lite stykke gummislange, og med det loddrette benet settes i forbindelse med en annen gummi­ slange, tre millimeter i indre diameter og lang nok til å nå gulvet, hvor det så ved hjelp av et hvilket som helst slags rør kan forbindes med gasskranen. Gassen kan stan­ ses enten ved at man klemmer sammen slangen med venstre hånd hvis den er fri, eller trår på den hvis begge hender er opptatt. Imens kan man blåse luft inn gjen­ nom den andre armen av Ten og lukke åpningen med tungen når man bare vil ha gass tilført. Denne enden av røret bør utvides litt ved at man varmer det og raskt skyver inn i det spissen av en kald fil, mens man samtidig dreier rundt. Da kan man lettere holde det fast med tennene uten at det glir. Hvis man ikke kan skaffe et lett T-rør eller et så langt stykke tynn gummislange, må man ta munnen bort fra røret og sette på gummislangen når man vil ha gass i stedet for luft. Dette gjør håndteringen vanskeligere, men alle forsøkene unntatt det med tre bobler kan utføres på den måten. Røret må i alle tilfelle stikkes inn gjennom en bobles høyeste punkt hvis man vil lage en til inne i den. Hvis det settes inn vannrett gjennom siden, vil den indre bob­ len gå i stykker. Hvis den innvendige boblen blir blåst med gass, vil den snart forsøke å stige. Da må røret dreies 116

nedover på en slik måte at den indre boblen ikke kryper langs med det og derved møter den ytre der hvor røret går igjennom. Noen få forsøk vil vise hva jeg mener. Den indre boblen kan så hvile mot toppen av den ytre mens den blir blåst opp. Hvis man ønsker å blåse mer luft eller gass inn i noen av boblene etterat man har tatt røret ut, er det ikke verdt å begynne å blåse straks, når man har ført det inn igjen. Den hinnen som nå strekker seg over munningen av røret vil sannsynligvis danne en tredje boble, og som forholdene er vil dette nesten sikkert få forsøket til å mislykkes. Om man et øyeblikk trekker luf­ ten til seg, ødelegges denne hinnen ved at den blir dradd inn i røret. Deretter kan man uten fare blåse gass eller luft inn. Hvis det samme eksperimentet utføres med en lett ring som det er bundet tråd og papir til, vil venstre hånd være opptatt med å holde denne ringen, og da må gassen kontrolleres ved hjelp av foten — eller av en venn. Den lette ringen bør være omtrent fem centimeter i diameter. Hvis man tar fatt i papiret når den indre boblen er be­ gynt å bære ringen med tilbehør oppover, er det mulig når man trekker på en fornuftig måte, å få begge bobler til å slippe ringen og stige opp i luften, den ene inne i den andre. Til dette bør man bruke den minste ring som kan bære papiret. Med større ringer kan man få den sam­ me virkning ved å stille ringen på skrå og på den måten la den ytre boblen rive seg løs, eller ved å sette rørets munning mot ringen og blåse en tredje boble i virkelig kontakt med ringen og den ytre boblen. Dette vil hjelpe den å rive seg løs. Å blåse tre bobler, en inne i de andre to, er vanskeligere. Følgende fremgangsmåte har jeg funnet temmelig sikker Blås først en boble på størrelse som en stor appelsin, oppå ringen. Ta så en liten ring, vel to centimeter i diameter, med en rett ståltråd ned på den ene siden til håndtak. Fukt den med såpeoppløsningen, og før den forsiktig opp 117

gjennom den faste ringen så den lille ringen holdes godt innenfor boblen. Før så røret, som nettopp er dyppet i såpeoppløsningen, inn i den ytre boblen eller boble num­ mer 1, til det er ganske nær ved den lille ringen, og be­ gynn å blåse boble nummer 2. Når den påbegynnes, må røret nesten være i kontakt med den innerste ringen, da hinnen på denne ville ødelegge en boble av noen størrelse. Trekk røret ut, dypp det i oppløsningen, og før det inn i den innerste boblen, men pass på at ikke disse to boblene møtes noe sted. Blås nå en stor gassboble, som kan hvile mot toppen av nummer 2 mens den vokser. Nummer 2 kan nå uten fare hvile mot toppen av nummer 1. Ta røret bort fra nummer 3 ved å senke det forsiktig, og slipp litt gass inn i nummer 2 for å gjøre den lettere og for sam­ tidig å minske trykkforskjellen mellom nummer 2 og nummer 3. Nå kan den lille ringen løsnes fra nummer 2 og fjernes helt. Men hvis det er noen vanskelighet med å utføre dette, så trekk røret bort fra nummer 2 og blås luft inn i nummer 1 for å gjøre den større. Det vil gjøre prosessen lettere. Ta så røret bort fra nummer 1. De tre boblene ligger nå inni hverandre. Ved å blåse en fjerde boble som beskrevet ovenfor mot den faste ringen, får man boble nummer 1 til å løsne, og alle tre vil seile avsted. Nummer 1 kan i det den løsner overføres til en lett metalltråd-ring, hvorfra det henger ned tråd, papir osv. Denne beskrivelsen lyder innviklet, men etter litt øvelse kan forsøket nesten sikkert utføres på meget mindre tid enn det tar å beskrive det. Så raskt kan det i virkelig­ heten gjøres, og så enkelt ser det ut, at ingen ville tro det var så mange detaljer å passe på.

Bobler og elektrisitet I det store og hele er disse forsøkene de vanskeligste å utføre med hell. De følgende enkeltheter skulle være til­ strekkelig til å hindre at det går galt. Man lager to rin­ ger på den ene enden av hver av to ståltråder som er 118

omtrent 15 centimeter lange på det rette stykket. To til tre centimeter i den andre enden bøyes ned i rett vinkel. Disse bøyde endene stikkes ned i to huller som er boret loddrett i et ikke-ledende materiale, som for eksempel ebonitt, med en avstand av seks til åtte centimeter. Hvis alt nå er som det skal være, er de to ringene vannrette og står i samme høyde, og de kan beveges mot hverandre eller bort fra hverandre. Stil dem i ca. seks centimeters avstand, og blås en boble oppå eller under hver ring, og la dem bli noenlunde like store. Før så de to ringene nær­ mere sammen inntil boblene såvidt, og bare såvidt hviler mot hverandre. Selvom man kan slå dem mot hverandre uten at de forener seg, vil de ikke bli lenge i denne stil­ lingen, da de krumme overflatene lett kan presse ut luf­ ten. Ebonitten bør ikke være helt varm og tørr, for den vil da sikkert bli elektrisk ladd, og dette vil skaffe vanske­ ligheter. Men den må ikke være våt, for da vil den være ledende, og lakkstangen vil ikke gjøre noen virkning. Hvis den er brukt som støtte for ringene i noen av de tidligere forsøkene, vil den være blitt tilstrekkelig overdusjet ved at boblene brast, til å være i en hensiktsmessig forfatning. Men den må fra tid til annen tørres godt av. En lakkstang bør holdes ferdig under armen, innpakket i et par lag tørt bløtt stoff eller skinn. Hvis den er meget sterkt ladd, vil den lett virke altfor kraftig og få boblene til å ødelegge hverandre når den blir holdt bort til dem. En svak ladning er nok. Da vil boblene smelte sammen i det øyeblikk den blir tatt frem. Stangen kan bringes så nær den ytterste av to bobler at den trekker dem til den ene siden, men den indre er skjermet av den ytre mot elektrisk påvirkning. Det er viktig å ikke holde stangen altfor nær. Da vil nemlig boblen bli trukket så langt at den berører lakket og går i stykker. At lakket blir vått gjør videre oppladning meget usikker. Når man viser for­ skjellen mellom en indre og en ytre boble, gjelder de samme bemerkninger med hensyn til dårlig tilpasset trykk, 119

elektrisk oppladning og tap av tid. Jeg har i alminnelighet funnet det tilrådelig i dette forsøket, ikke å trekke drå­ pene bort fra begge boblene, da denne vekten later til å stabilisere dem. Man kan fjerne dråpen fra den ytterste, og hvis denne ikke er for stor, kan man ved elektrisk påvirkning få de to ytterste boblene til å slutte seg sam­ men uten at den innerste tar skade. Prosessen kan gjentas mange ganger. En gang fikk jeg åtte eller ni enkle bobler etter hverandre til å forene seg med den ytterste i et boblepar, før den ble for tung til at man kunne føye flere til. Det ville ligge utenfor mitt emne å si noe om bruken ' av projeksjonsapparater. Jeg kan imidlertid nevne at mens de små boblene vises best med en linse på en skjerm, kan de store boblene som er beskrevet i siste forelesning, bare projiseres ved sine skygger. Til dette bruk fjernes samlelinsen, og man bruker bare selve lyset. En elektrisk buelampe er langt å foretrekke fremfor andre lyskilder, både fordi skyggene er skarpere, og fordi fargene er så meget mer strålende. Ingen parafinlampe ville være brukbar, selv om lyset var sterkt nok, fordi flammen ville være altfor stor til å kaste en skarp skygge.

Taumatrop til å vise hvordan dråper dannes og oscillerer Det forsøket som viser dannelsen av vanndråper, kan gjøres etter helt perfekt, og bevegelsen kan i virkeligheten gjøres synlig uten at det er nødvendig å bruke væsker i det hele tatt, ved simpelthen å forvandle fig. 67, som opprinnelig var to fot i diameter, til det gam­ meldagse instrumentet som kalles taumatrop. Det man da får se er en sann gjengivelse, for dråpeformene på fi­ guren er kopier av en rekke fotografier som ble tatt av de fallende dråpene med en hyppighet av 43 fotografier på to sekunder. Ta et stykke god papp på størrelse med figuren, stryk den ene siden med tynt lim, legg figuren på det, og press 120

den jevnt ned. Legg det på et bord, dekk det med et par lag trekkpapir, og legg over det hele et flatt trestykke som er stort nok til å dekke det. Man kan sette noe tungt oppå for å få alt til å ligge flatt. Dette må stå minst nat­ ten over til pappen er ganske tørr, ellers vil den krølle seg opp og være ubrukelig. Med et skarpt stemjern eller en kniv, men helst et stemjern hvis det er mulig, skjærer man nå ut de 43 spaltene langs kanten, idet man nøyaktig følger konturen som er tegnet med sort og hvitt og gjør spaltene så smale som mulig. Lag så et hull i midten, og fest pappen på en snelle på den siden av pappen som vender fra figuren, med lim eller små stifter. Den må festes akkurat på midten. Pappen bør klippes bort inn til den sorte kanten.

Fig. 67

121

Når dere nå har funnet en blyant eller en annen pinne som snellen kan dreie seg fritt på, så bruk denne som aksel, hold skiven opp foran et speil og i godt lys, og la den langsomt og støtt dreie rundt. Sett gjennom spaltene vil billedet av skiven i speilet da gjengi alle stadier av de voksende og fallende dråpene fullstendig. Ettersom drå­ pen vokser, vil den litt etter litt bli for tung til at den kan holdes oppe, og det vil så begynne å danne seg en innsnevring som raskt vokser, inntil dråpen til slutt river seg løs. Man vil kunne se at den fortsetter å falle til den er forsvunnet i væsken under, men den har ikke blandet seg med denne, og derfor vil den snart vise seg igjen etter at den er kastet tilbake fra væsken. Mens den faller kan man se den vibrere, på grunn av at den plutselig er blitt frigjort fra det ensidige trekket oppover. Innsnevringen som ble trukket ut vil i mellomtiden ha samlet seg i form av en liten dråpe, som så vil bli voldsomt rammet av svingningene til den som danner neste store dråpe oven­ for, og vil bli drevet ned. Man vil se hvordan dråpen som nå henger der oscillerer og vokser på samme tid, til den igjen river seg løs som den forrige, og tingene gjentar seg. Skal man gjøre forsøket helt perfekt etter, bør akselen holdes fast på et stativ, og farten bør ikke være større enn en omdreining i løpet av to sekunder. Virkningen er enda bedre hvis man mellom skiven og speilet anbringer en skjerm som bare lar oss se en av dråpene.

*

I disse rådene som i seg selv har krevd et temmelig om­ fangsrikt kapitel, har jeg så langt jeg er i stand til det gitt alle de detaljer som en betraktelig erfaring har vist meg er nødvendige hvis disse eksperimentene skal vises for et publikum. Jeg håper rådene vil være til grunnleggende hjelp for dem som ikke er vant til å utføre eksperimenter, men som kan ha lyst til å gjøre forsøkene for sin egen 122

fornøyelses skyld. Skjønt folk som ikke er eksperimentalfysikere kanskje vil synes anvisningene er overlesset med detaljer, kan det hende at de under utførelsen av forsøk­ ene vil finne ut at det her og der kunne vært ønskelig med enda fler, til tross for all min omhu for å gardere meg mot uforutsette vanskeligheter. Selv om det ikke er vanlig å avslutte en bok som denne med den fullstendige beskrivelse av hvordan man utfører de forsøk som er beskrevet, tror jeg at den nye ord­ ningen i dette tilfelle er god, så meget mer som mange av eksperimentene ikke krever noe av det innviklede ut­ styr som så ofte er nødvendig.

SCIENCE STUDY SERIES Denne boken er utgitt i Science Study Series, en amerikansk populærvitenskapelig billigbokserie som har til hovedformål å gi studenter og interesserte legfolk oversikter over moderne naturvitenskap. I alt er det planlagt over 100 bind i serien. Bøkene i Science Study Series utgis som del av et nytt program for undervisningen i realfag. En gruppe fysikere, lektorer, journalister, tek­ nikere, filmprodusenter og andre spesialister knyttet til Massachusetts Institute of Techno­ logy dannet i 1956 «The Physical Science Study Committee», som nå er en del av Educational Services Incorporated, Watertown, Massaschusetts. Denne komitéen har laget en ny lærebok i fysikk (utgitt på norsk under titelen «Fysikk»), en omfattende serie filmer, en laboratoriehåndbok, nye apparatkonstruksjoner for laboratorier, og Science Study Series, som er utgitt ill land.