Titkos tinták NE PRÓBÁLJA KI OTTHON! Kémek játékszerei. A szobatudós helikoptere. Építsen villámjelzőt! Hogyan lehet a vízen járni?

Átírás

1 Ára: 980 Ft AMATŐR TUDOMÁNY NE PRÓBÁLJA KI OTTHON! Titkok, trükkök, tippek 100 Építsen villámjelzőt! oldalon FOLYÉKONY MÁGNES Hogyan lehet a vízen járni? Kémek játékszerei A szobatudós helikoptere Titkos tinták

2 MINDENT A FOTÓRÓL Nem csak profiknak

3 PRÓBÁLJA KI OTTHON! Hányszor esett meg mindannyiunkkal, hogy ismeretterjesztő tévéműsorokat figyelve bámulatos tudományos kísérleteknek lehettünk szemtanúi. S ezen emlékképhez társulva fejünkben visszhangzik a mondat: A látottakat ne próbálja ki otthon!. Ilyenkor jogosan szomorodhattunk el, hiszen más valamit a tévében látni, és egészen más élmény saját bőrünkön tapasztalni. Jelen kiadványunkkal az otthoni barkácsolóknak, a fizikai törvények iránt érdeklődőknek, a pedagógusoknak és a kísérletezések szerelmeseinek szeretnénk kedvezni. Ugyanis cikkeinkben kifejezetten az otthoni kísérletezéshez adunk szórakoztató útmutatót. Metykó Vivien IPM AMATŐR TUDOMÁNY 3

4 TARTALOM TITKOS TINTÁK... 6 AZ ŐSZI SZÍNEK KÉMIÁJA...12 TRÜKKÖK EGY ÜVEG PEZSGŐVEL...16 KÉSZÍTSÜNK TÉRHATÁSÚ KÉPEKET! OKTOBERFEST A MIKROSZKÓP ALATT VILLÁMOT JELEZ A KOHÉRER LÉTESÍTSÜNK INFUZIÓRIUMFARMOT! A GALILEI-HŐMÉRŐ HINTA-PALINTA SZUBATOMI RÉSZECSKÉK A BEFŐTTESÜVEGBEN PANCSOLÓS RAKÉTA A MAGYAROK NYILAI VINGARDIUM LEVIOSA FOLYÉKONY MÁGNES TÁVCSÖVET AJÁNDÉKBA! MÉRJÜNK PH-T A VÍZEN JÁRÁS TUDOMÁNYA IKAROSZ SZEMETESZSÁKJA HAJMERESZTŐ NAGYFESZÜLTSÉG SZOBATUDÓS HELIKOPTERE A FORRÓ JÉG REJTVÉNYEK... 10, 19, 43, 55, 63, 69, 83, 97 MEGFEJTÉSEK AMATŐR TUDOMÁNY Főszerkesztő: Varga Miklós, mail@holovm.hu Felelős szerkesztő: Metykó Vivien, vivien.metyko@interpressmagazin.hu Szerkesztő: Végh Janka, janka.vegh@ mediacity.hu Művészeti vezető, tervezőszerkesztő: Takács Adrienne Asszisztens: Nagyfi Renáta Szerző: Sümegi András Rejtvények: Károlyi Zsuzsanna, Sárdi Tibor, Szetei Zsolt Illusztrációk: Sümegi András, 123Rf Kiadó: MediaCity Kft. Felelős kiadó: Varga Miklós ügyvezető 4 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

5 Szerkesztőségünk címe: 1053 Budapest, Kecskeméti u. 5. félemelet. Telefon: Hirdetés: Nyomás: Ipress Center CE Zrt., 2600 Vác, Nádas u. 8., Felelős vezető: Borbás Gábor A szerkesztőségi anyagok vírusellenőrzését az ESET NOD32 Antivirus programmal végezzük, amelyet a szoftver magyarországi forgalmazója, a Sicontact Kft. biztosít számunkra. ISSN IPM AMATŐR TUDOMÁNY 5

6 Az emberek ősidők óta küldözgetnek titkos üzeneteket. Számtalan módszert kitaláltak az információk védelmére és ugyanannyit a felderítésükre. Manapság a digitális módszerek dívnak, a titkosírások és vegytinták inkább csak játékszerek, de volt idő, amikor emberek élete függött tőlük. 6 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

7 A z információk eltitkolására való eljárásokat alapvetően két csoportba lehet sorolni. Az egyikbe tartoznak a kriptográfiai módszerek, melyek lényege, hogy az üzenetet az illetéktelenek számára olvashatatlan, rejtjelezett formára alakítják. A kriptográfia hosszú fejlődésen ment keresztül az ókori titkos ábécéktől a mai digitális, nyilvános kulcsú rendszerekig. Egykor csak az elit kiváltsága volt, pápák, királyok és hadvezérek éltek vele, és a jöttment kíváncsiskodóknak hamar lecsapták a fejét. Manapság a kriptográfia áthatja mindennapjainkat, de általában fogalmunk sincs, hogy miféle kulcsegyeztető, aláírás- és rejtjelprotokollokat használunk, amikor fizetünk a bankkártyánkkal, bevalljuk az adót, internetezünk, telefonálunk, vonatjegyet váltunk vagy éppen kinyitjuk autónk ajtaját. A titkosítási eljárások másik csoportjával a szteganográfia foglalkozik. Míg a kriptográfia az üzenetek tartalmát igyekszik titkossá tenni, a szteganográfia magának az üzenetnek létezését igyekszik elleplezni. Ilyen módszerről már Hérodotosz is említést tesz. Az üzenetet a küldönc kopasz fejbőrére írták, majd megvárták, amíg kinőtt a haja és nem látszott az írás, akkor indították útnak. Persze ez vagy csak egy legenda, vagy nagyon ráértek akkoriban. Az viszont bizonyos, hogy láthatatlan tintákat már 2000 éve ismertek és használtak. Ezekkel az üzenetet általában valami más, érdektelen szöveg sorai közé írják. A megszáradt írás teljesen eltűnik, a papíron nincs semmi gyanús, de a címzett láthatóvá tudja tenni az írást. Egyes eljárásoknál az írás később újra eltűnik, másoknál előhívás után tartósan látható marad. A láthatatlan tinta a kémek kedvelt eszköze volt a két világháborúban, sőt még a hidegháború alatt is. Jelölésre, bélyegzőfestékként, meg gyerekjátéknak ma is gyártanak ilyeneket, de magunk is készíthetünk hasonlót. Kémek játékszerei A kémeknek sokszor maguknak kellett láthatatlan tintát kotyvasztani. Alaposan kiképezték őket, hogy a terepen hozzáférhető anyagokból hogyan lehet vegytintákat gyártani, ők pedig kényszerből sokszor a leglehetetlenebb dolgokkal kísérleteztek a hagymalétől a tejen át az ondóig. A brit SOE (Special Operations Executive) egy II. világháborús kiképzési anyaga szerint a jó vegytinta a következő tulajdonságokkal bír: vízoldható, nem hagy foltot, nincs gyanús szaga, kristályai nem csillognak a papíron. Nem látszik UV-fényben, nem mállasztja vagy színezi a papírt, nem reagál jóddal vagy más szokásos előhívószerrel. A használható előhívószerek száma a lehető legkevesebb, hőhatásra nem lesz látható. Könnyen beszerezhető anyag, melynek tartása életszerű, nem keveri gyanúba birtoklóját. Sajnos ezek a szempontok némileg ellentmondanak egymásnak. Az igazság az, hogy mindenféle láthatatlan tinta leleplezhető, ha valaki nagyon akarja és érti a módját. Ezért azt tanították az ügynököknek, hogy a lehető leghígabb tintát használják, ezzel is csökkentve a lebukás veszélyét. Fontos az is, hogy a hordozó ne keltsen gyanút. Persze a hadban álló felek mindent megtettek a lehetséges hordozók korlátozására. A háború alatt az USAban például betiltották a virágcsokrokkal küldhető kis üdvözlőkártyákat, tilos volt keresztrejtvények, újságkivágások, szabásminták, gyermekrajzok postázása, és a gyanús leveleket a cenzorok újrafogalmazva átmásolták tiszta papírra. Patinás módszerek A II. világháborúban a németek színtelen ólom-nitrát tintát használtak, ami nátrium-szulfid oldattal hívható elő. A két anyag reakciójából fekete ólom-szulfid keletkezik, az előhívott írás tartósan megmarad. Az ólom-nitrát veszélyes, mérgező vegyület. Barátságosabb a réz-szulfát, bár mint sok más fémsó, ez is mérgező. A szőlőskertekben fungicid permetezőszerként használják (bordói lé), E519 néven az élelmiszeriparban pedig tartósítószernek. Nekünk néhány gramm elég tintának, ennyit gyógyszertárban is lehet vásárolni. Egy gyűszűnyi vízben oldjunk fel az égszínkék kristályokból annyit, amennyit csak tudunk. Az oldatot tintaként használva kihegyezett hurkapálcával, vagy lúdtollból készült írótollal írhatunk. Acélhegyű tollat ne használjunk, mert a vas az oldatból fémrezet választ ki, és a toll tönkremehet. Az írás IPM AMATŐR TUDOMÁNY 7

8 eleinte halványzöldes a réz-akvakoplex ionok miatt. Amikor teljesen megszárad, csak fehér, vízmentes réz-szulfát marad a papíron. Az előhíváshoz a gyógyszertárban vásároljunk 10%-os ammónium-hidroxid oldatot (szalmiákszeszt). Ha ebből egy-két kanálnyit kicsit meglangyosítunk, akkor szúrós szagú ammóniagáz szabadul fel belőle. A gázt ne lélegezzük be! Tartsuk fölé a papírlapot, írott oldalával a gőz felé. A reakció során réz-tetraammin keletkezik, és a betűk szép mélykék színnel előtűnnek. Az írás nátrium-karbonát (szóda) vagy nátrium-hidrogén-karbonát (szódabikarbóna) oldattal is előhívható. Az oldatot a papírra kell permetezni vagy ecsettel is felhordhatjuk, de vigyázzunk, nehogy elkenjük az írást. Ilyenkor zöldeskék réz-karbonát és réz-hidroxid keletkezik (a köztéri szobrokon ez a patina). Ugyanígy használható vegytintának a kékeszöld vas(ii)-szulfát is, ami előhíváskor barnás-vörös írást ad. Hőhatással előhívható tinták Klasszikus vegytinta a kobalt(ii)-klorid oldat. Szobahőmérsékleten ez az anyag rózsaszín. A vele készült írás nem látszik, különösen, ha rózsaszín papírlapra írunk. A vizes oldatból kivált kobalt-klorid kristályok ún. kristályhidrátot alkotnak, mert valamennyi víz beépül a kristályokba. Ha felmelegítjük Bármilyen módszerrel jelenítik meg a sztereofényképet, az alap mindig ugyanaz: kell készíteni egy képet a bal szemnek, egyet meg a jobbnak. a papírt pl. egy vasalóval, akkor a kobalt-klorid elveszíti a kristályvizét, és az írás előtűnik a kobaltsókra jellemző kék színben. Ha jobban körülnézünk, akkor hasonlóan viselkedő tintának való anyagokat a konyhában is lehet találni. Az almalé, a hígított Coca-Cola, a vörösbor is megfelel. Legjobb a citromlé, ráadásul semmi feltűnő nincs abban, ha valaki citromot tart a konyhában. A citromlével írt szöveg teljesen láthatatlan, de ha forró vasalóval (gőz nélkül!) pár percig vasalgatjuk a papírt, a hő hatására sárgásbarna szénvegyületek keletkeznek belőle, és megjelenik az írás. Ultraibolya fényben világító tinták UV-fényben látszó jelzéseket bankjegyeken, dokumentumokon biztonsági céllal is használnak. A Hewlett Packard is forgalmaz a nyomtatóihoz ilyen tintát. A háztartásban is vannak ilyen anyagok, például mosószerekben használt optikai fehérítők. Ezek olyan szerves vegyületek, melyek a napfényből vagy UV-lámpából származó nm-es ultraibolya sugárzást elnyelik, és a felvett energiát kékes-ibolya, nm hullámhosszú fényként kisugározzák. Az optikai fehérítőket a mosószerekhez 0,05-0,1% mennyiségben keverik. A kimosott ruha kissé sárgás árnyalatát az általuk keltett kevés kékes fluoreszcencia teszi fehérebbé. Mosóporból is készíthetnénk UV-tintát, de a benne lévő egyéb adalékok miatt nehéz lenne használni. Néha azonban külön is lehet kapni oxidálószer-mentes optikai fehérítő adalékot (pl. Dr. Beckmann Szuper Aktív mosószeradalék, 80 g, kb. 300 Ft), aminek átszűrt oldatából készíthető vegytinta. A klóros, vagy aktív oxigénes fehérítők nem jók erre a célra. Azok más elven működnek, a festékanyagok kémiai elbontásával (oxidálásával) fehérítenek (ezért veszik ki maradandóan a színes ruhák színét is). A konyhaszekrényben is találunk alkalmas anyagot: ez a kurkuma. Jellegzetes festéke a kurkumin, amit E100 néven használnak az élelmiszeriparban. Kétféle vegyületből áll, az egyik a 1,7-bisz[4-hidroxi-3-(metoxi-fenil)] hepta-1,6-dién-3,5-dion, a másik ennek tautomer enol formája. Molekulái bővelkednek a konjugált kettős kötésekben, amelyek elektronjai nagyon sok lehetséges energiaállapotot fel tudnak venni. Amikor egy ilyen elektron abszorbeál egy fotont pl. az UV-lámpa fényéből, akkor magasabb energiaállapotba kerül. A gerjesztett állapot azonban csak kb. 10 ns élettartamú, majd az elektron újra alapállapotba kerül, miközben a fölös energiát egy foton kibocsátásával leadja. A folyamatot fluoreszcenciának hívják. A részleteitől most tekintsünk el, a lényeg, hogy a kibocsátott fény hullámhossza nagyobb, mint 8 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

9 az elnyelt fényé. Az elnyelt UV-fény hatására a kurkumin látható narancssárga fényben világít! A kurkumából a festékanyagot úgy nyerhetjük ki, hogy egy kávéskanálnyi fűszert két-három kávéskanál 96%- os etilalkoholban áztatunk egy éjszakán át, majd szűrőpapíron leszűrjük. Ez az oldat máris alkalmas titkos tintának. Az ember kezéről nehéz lemosni. Ha összekenjük magunkat, alapos kézmosás után is világítanak az ujjaink. Töltőtolltintaként is használhatjuk, ha a 3-5 rész alkoholos festékoldatot 95 rész desztillált vízzel hígítunk. Fontos, hogy nem maradhatnak benne lebegő alkatrészek, mert azok eltömítik a töltőtoll tintavezetékét. Csak desztillált vizet szabad használni, az oldatot pedig néhány napig ülepíteni, majd szűrni kell. A kapott tinta halványsárga, de ha optikai fehérítőt nem tartalmazó, sárgás papírra írunk vele, semmi sem látszik belőle. UV-fényben narancssárgán világít. A nagyon fehér fénymásolópapírokon magától is látszik egy kicsit, de ezek a papírok már csak azért sem jók, mert UV-fényben maguk is világítanak. A kurkumin és a többi olcsó szerves UV-festék napfény hatására hamar tönkremegy. A tintát sötét, hűvös helyen, barna üvegcsében tároljuk, de számítsunk rá, hogy így sem áll el néhány hétnél tovább. A tartós fluoreszcens festékek, mint amilyeneket a bankjegyeken használnak jóval drágábbak. Ezek szervetlen, ásványi színezékeket tartalmaznak, melyek ellenállnak a napsugárzásnak. Többször előhívható tinta A fenolftalein elterjedten használt sav-bázis indikátor, minden valamire való laborban akad belőle. Hashajtónak is használják, bár állítólag rákkeltőnek bizonyult, tablettás formában receptre kapható. Otthon úgy juthatunk a legegyszerűbben fenolftaleinhez, ha egy tablettát gyűszűnyi alkoholban feloldunk. (Vízben nem oldódik.) A fenolftalein nagyon erősen savas (ph<0) környezetben protonált formába kerül, amitől narancssárga színű lesz. Hétköznapi körülmények között így nem szoktunk vele találkozni. Gyengébben savas és enyhén bázikus közegben (0<pH<8,2) a lakton forma színtelen. Lúgos közegben (8,2<pH<13) kétszeresen deprotonált állapotba kerül és jellegzetes kékes-rózsaszín színű lesz. Nagyon erősen lúgos oldatban (13<pH) a hidroxidja jelenik meg, ami színtelen. Ez az utóbbi átmenet elég lassú, a ph növekedésével a fenolftalein fokozatosan halványodik el. Ha tömény fenolftalein-oldattal írunk egy papírra, akkor az írás láthatatlan lesz. Ha szalmiákszesz (ammónium-hidroxid) gőzébe tartjuk a papírt, akkor a lúg hatására az írás pirosas színben megjelenik. Rövid idő után azonban a szalmiák elpárolog a papírból, és az írás újra eltűnik. Ez a folyamat többször megismételhető. A fenolftaleinhez hasonló ftaleinfestékek ftálsav-anhidrid és különféle fenolok reakciójával képződnek. Egy másik ilyen indikátor, a timolftalein is nagyon jó vegytintának. Ez az anyag erősen lúgos (ph>10) közegben tintakék színű, alacsonyabb ph-nál, például semleges közegben színtelen. Ha a timolftalein oldatot nátrium-hidroxiddal éppen 10-es ph fölé állítjuk be, akkor kék színű tintát kapunk, amivel írni lehet. Levegőn, amikor a tinta megszárad, a nátrium-hidroxid a levegő szén-dioxidjával reagálva nátrium-karbonáttá alakul, a lúgossága elmúlik, és az írás eltűnik. Az írást erős lúg, például ammóniagőz, nátrium-hidroxid oldat, mosószódával vagy háztartási hipó segítségével lehet újra előhívni. Mivel levegőn mindegyik említett lúg idővel elbomlik, illetve elpárolog, az írás újra eltűnik. Otthon könnyel előállítható, jól működő indikátor a vöröskáposzta leve. Ha ecettel írunk papírra, az írás láthatatlan lesz, de a sav a papíron marad. Ha a halványkék vöröskáposzta-lével óvatosan beecseteljük, vörös színben jelenik meg az írás. Ez a módszer azonban nem ismételhető, az írás nem tűnik el újra. Az igazi kémtinta Az első világháborúban a német kémek által használt titkos tinta receptjét az amerikaiak megszerezték, de titkosították ben más háborús iratok titkossága már lejárt, de akkor a CIA elérte, hogy a tinta receptjét további 12 évre titkosítsák, mivel az állításuk szerint még mindig releváns nemzetbiztonsági szempontból azonban már nyilvánosságra hozták az iratokat. A recept ma a library/readingroom/docs/cia-rd- P11X00001R pdf címen olvasható. Ebből kiderül, hogy a szupertitkos német tinta vízben oldott közönséges aszpirin. A kétfázisú előhívó viszont sokkal komplikáltabb, ehhez olyan vegyszerek (pl. kinin-klórhidrát) kellenek, amelyek nem teremnek a konyhában. IPM AMATŐR TUDOMÁNY 9

10 SZAMURÁJ SUDOKU A megfejtést megtalálja a 98. oldalon 10 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

11 KERESSE AZ ÚJSÁGÁRUSOKNÁL, SZUPERMARKETEKBEN, BENZINKUTAKON!

12 AZ ŐSZI SZÍNEK KÉMIÁJA

13 Ősszel, a téli hideg és sötét beköszönte előtt, a természet még megajándékoz bennünket az őszi erdő és kert színpompájával. De miért és mitől színesek a levelek? Miért van az, hogy egyik évben hosszan gyönyörködhetünk e csodában, míg máskor hirtelen lekopaszodnak a fák? És vajon mi köze az őszi színeknek a farkasvaksághoz? AMIRE SZÜKSÉGÜNK LESZ néhány zöld levél (esetleg színesek is), olló, porcelán mozsár és egy kevés homok, apró üvegtálak (levélszínenként egy), sebbenzin vagy tiszta etil-alkohol (gyógyszertárban kapni, de a festékboltban kapható olcsóbb Alkonek is megfelel), kromatográfiás papír (szűrő- vagy itatóspapír, jó nedvszívó törlőpapír, vagy fehér kávéfilter), lefedhető, hosszú, magas üvegedények (befőttesüveg, váza vagy poharak, szintén levélmintánként egy) fogpiszkáló, ceruza, vonalzó, alátét (pl. műanyagtálca, ami megóvja a munkaterületet a foltoktól) A növények leveleinek, terméseinek, hajtásainak színét a bennük lévő különféle színanyagok egymáshoz viszonyított mennyisége, és a különböző szövetek közötti megoszlása határozza meg. A növényekről mindenkinek rögtön a zöld szín jut eszébe. A zöld színt a levélben lévő klorofill adja, aminek két fajtája van: a kékeszöld színű klorofill-a, és a sárgászöld klorofill-b. A klorofillok a fotoszintézis fontos szereplői. Ezek a molekulák nyelik el a napfény fotonjait, és ezzel a napenergiával tud a növény a levegőből felvett szén-dioxidból cukrokat előállítani. A klorofillok a napfénynek csak bizonyos hullámhosszú részeit képesek abszorbeálni, elnyelési maximumuk a vörös tartományban van. Mivel a vörös fényt elnyelik az eredetileg fehér napfényből kivonják, a maradék, ami róluk visszaverődve a szemünkbe jut, zöldnek látszik. A klorofillok mellett a növényben mindig megtalálhatók a sárgás színeket okozó karotinoidok. Két nagy csoportjuk van: a karotinok és a xantofillek. Előbbiek közé tartozik a sárgarépa színét okozó β-karotin, a paradicsom pirosát adó likopin, és a pirospaprika fő karotinoidja, a kapszantin. Xantofill a kukoricaszem sárga színéért felelős zeaxantin és például a lutein, ami a növényeken kívül megtalálható a tojássárgájában és az emberi szem sárgafoltjában is. Kutatások bizonyították, hogy csökken az időskori látásromlás esélye, ha növelik a sárgafolt pigmentáltságát, vagyis sárgaságát, amit fokozott luteinbevitellel lehet elérni. Sok lutein található a tojássárgáján kívül a leveles zöldségekben (spenót, kelkáposzta, brokkoli, cukkini stb.). De ha már a látásnál tartunk: a β-karotin az A-vitamin előanyaga, az A-vitamin egy közvetlen származéka pedig a látóbíbor fényre reagáló alkotórésze. Ha ebből nincs elég a szemünkben lévő pálcikasejtekben, akkor szürkületben igen rosszul látunk, úgynevezett farkasvakság alakul ki. Gyógykezelésére A-vitamin-tablettát használnak. A karotinoidok szintén részt vesznek a fotoszintézisben, a kék fény egy viszonylag széles sávjában nyelnek el, ezért látjuk őket sárgának, narancssárgának. Ezenkívül a xantofillek védelmi funkciót is betöltenek. Túl erős fényben megvédik a növényi szöveteket a károsodástól, és antioxidánsként a keletkező szabad gyököket is megkötik. Antioxidáns hatása a karotinoknak is van. IPM AMATŐR TUDOMÁNY 13

14 A harmadik csoportja a növények színes vegyületeinek a flavonoidok. Nevüket a latin flavus, sárga kifejezésből kapták. A flavonoidok nem fotoszintetikus pigmentek, ezek adják a virágok, termések színeit. Nevükkel ellentétben azonban nem csak sárga színek okozói, közéjük tartoznak az antociánok (a görög eredetű név azt jelenti: virágkék), melyek a pirostól a lilán át a kékig terjedő színekben pompázhatnak. Antocián vegyületek okozzák többek között a cékla, a piros szőlő, a vörös káposzta, a lila hagyma, a kék búzavirág és a piros bogyós gyümölcsök színét. Az antociánok a sejtnedvben oldott állapotban találhatók. Hogy éppen milyen színt adnak, az erősen függ az adott növényi rész kémhatásától. Kertekben gyakran látni a Hydrangea nevű növényt. Rendesen piros virágai kékre színeződnek, ha a tövéhez egy kis timsót szórunk. Az antociánok festik sok dísznövény vörös levelű változatát is. Sok növény hajtása az antociánok miatt pirosas színű, ezzel védik a hajtást a napfény káros hatásaitól, a klorofill képződése előtt. Ugyanezért a piros levelű fajtákat kifejezetten ajánlott napsütötte termőhelyekre ültetni. A leveleket kevés homokkal és benzinnel pépesítjük Ősszel a klorofill lebomlik Hihetetlen, hogy mennyi színanyag van a növényekben, a leveleik mégis általában zöldek! A klorofill ugyanis elfedi a többi jelenlévő színt. Ősszel a rövidülő nappalok, és a csökkenő hőmérséklet hatására a klorofill lebomlik, és előtűnnek a karotinoidok sárga, narancssárga színei. A hideg hatására antociánok képződnek, amik vörös színekbe öltöztetik a fákat. Fajtától függ, hogy milyen színeket ölt a növény. A fák közül sárgára színesedik a mezei juhar, a nyírek, a gyertyán, a rezgő nyár, a páfrányfenyő, aranyló halványbarnára a tulipánfa és a platánfajok. Vörös lesz a cseresznye, a vörös tölgy, a veresgyűrű som. Az ezüst juhar és a cserszömörce a sárgától a narancson át a vörösig mindenféle színekben pompázhat. A színesedést kiváltó hatás is fajonként változó. A legtöbb esetben a rövid nappal és az éjszakai lehűlés egyaránt fontos, de egyeseknél az egyik vagy a másik játssza a kulcsszerepet. A repkényszőlő például már július elején is elkezdhet színesedni, ha hűvös az idő, hiába hosszúak még a nappalok. Az augusztusi melegben aztán visszazöldül, és csak szeptember végén kezd újra pirosodni az időjárástól függően. Megfigyeléseim szerint a szelídgesztenyének a fény a fontosabb. Egy utcai lámpa alatt élő gesztenyefa levelei még a november végi hóesésben is zöldek voltak a lámpa mellett, miközben a fa többi részén októberben elsárgultak, majd lehullottak. A legszebb őszi színeket akkor látjuk, ha hosszú, enyhe, ugyanakkor kellőképpen csapadékos az ősz. Ilyenkor van elég idő a bomlási folyamatok tökéletes lezajlásához. A tartós szárazság és a korai, erős fagyok viszont megakadályozzák az őszi színkavalkád kialakulását. Válasszuk szét a színeket! A zöld levél színanyagait otthon, egyszerű eszközökkel elő lehet varázsolni. A célnak leginkább valamilyen lágyabb zöld levél felel meg, olyan, amit az anyukák szeretnek, mert megfogja a gyerkőc nadrágját. Kitűnő alany a spenótlevél is, de a mirelit spenótból nem mindegyik jó. Vágjuk öszsze a levelet kisebb darabokra! Kiskanálnyi, nejlonharisnyán átszitált finom homokkal dörzsöljük szét. Közben ad- A levél színanyagai szétválnak a kromatográfiában: 1) feltöltés, 2) klorofill-b, 3) klorofill-a, 4) xantofill, 5) karotin 14 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

15 junk hozzá egy kanálnyi sebbenzint vagy alkoholt. Sokáig kell dörzsölgetni, amíg a sejtfalakat elroncsoljuk, és a színanyagokból elég sok kijut a sejtekből. Szűrőpapírból (gyógyszertárban kapni ilyet) hajtogassunk egy kis tölcsért, és szűrjük át rajta a pépet. Óvatosan ki is nyomkodhatjuk, de elég lesz pár csepp haragoszöld oldat. Vágjunk egy 1,5 2 cm széles, cm hosszú csíkot a szűrőpapírból. A csík egyik végétől kb. 2 cm-re egy cseppentővel vigyük fel a nyers klorofilloldatot egy vonalba. Ezután egy befőttesüveg aljára tegyünk egy kevés sebbenzint, és a csíkot lógassuk bele. Ügyeljünk rá, hogy a papír ne érjen az üveg falához, szabadon lógjon. Az üveget fedjük le, és várjuk meg, mi történik. Az oldószer elindul felfelé a szűrőpapírcsíkon, és magával viszi a színes festékmolekulákat. Szerkezetüktől függően a festékmolekulák különböző magasságokra jutnak el, mielőtt a papír cellulózszálai között megkötődnek. A kisebb pigmentmolekulákat könnyebben magával ragadja a felfelé áramló alkohol, ezek könnyebben haladnak a papír rostjai között, gyorsabban mozognak és ugyanannyi idő alatt magasabbra jutnak a papíron, mint nagyobb társaik. A nagyobb molekulák el-elakadnak a papír szálak között, ezért nem jutnak messzire a startvonaltól. Ezért a papíron egy idő múlva zöld és sárga tartományok jelennek meg. A felvitt anyaghoz legközelebb megjelenő sárgászöld foltot a klorofill-b, a felette lévő kékeszöldet a klorofill-a adja. A klorofill-a felett egy sárga csíkban látjuk a xantofilleket, és a papírcsík legtetején a karotinok okozta sárga folt je- Ősszel a rövidülő nappalok, és a csökkenő hőmérséklet hatására a klorofill lebomlik, és előtűnnek a karotinoidok sárga, narancssárga színei. lentkezik. Az eljárást kromatográfiának nevezik a vegyészek. Bár már korábban ismertek hasonló módszereket, az első igazi kromatográfia Mihail Szemjonovics Cvet orosz botanikus nevéhez köthető, aki a 20. század elején a miénkhez hasonló módszerrel választott szét növényi pigmenteket. Papír helyett ő mészkőporral töltött üvegcsövet használt, de a lényeg ugyanaz. A kísérletet egyébként iskolai krétán is el lehet végezni. Céklalé és vörösbor A cserszömörce pazar színeit adó antociánokkal is érdekes kísérleteket végezhetünk. A színük erősen függ a kémhatástól. Savas közegben pirosak. A savasság csökkenésével lilává, majd kékké válnak. Lúgos közegben sárgás, illetve zöldes színt vesznek fel. Főzéssel házilag is könnyen kivonhatók különböző zöldségekből vagy gyümölcsökből, de egyszerűbb céklalével vagy vörösborral (esetleg piros szőlőlével, Fanta vadmálnával) kísérletezni, mert ezek már készen vannak. A cékla ecettel készül, ezért savas, akárcsak a vörösbor vagy az üdítők, amikben másféle savak vannak. Étkezési szódából (gyógyszertárban nátrium-karbonát néven kapható) készítsünk tömény oldatot, vagyis annyit oldjunk fel egy kevés vízben, amenynyit csak lehet. Ennek a törzsoldatnak egy részét hígítsuk fel vízzel kb. 1:10 arányban. A hígított oldat egy részét ismét hígítsuk fel, és ezt ismételjük meg 5-6-szor. Így 1:100, majd 1:1000 stb. arányú oldatokat kapunk. Nátrium-karbonát hiányában a háztartásban fellelhető bármilyen lúgos vegyszert használhatunk. A mosóporok is jók. A lefolyó- és tűzhelytisztítók általában nagyon erős lúgok (van, amelyik 70%-a nátrium-hidroxid). Ezekkel nagyon kell vigyázni, csak gumikesztyűben és védőszemüvegben kísérletezzünk velük. Gyermek kezébe ne adjuk! A szóda viszont veszélytelen. Az oldatsorozatot töltsük kémcsövekbe vagy kis poharakba. Kb. 10:1 arányban adjunk hozzá egy kis céklalevet. Lúg hatására az antociánok színe megváltozik. Kevesebb lúgtól a céklalé lila, többtől narancssárga, sárga, majd zöldessárga lesz. A sárga színt csak tömény szódaoldattal vagy erősebb lúgokkal lehet elérni. A színek valamelyest függnek attól, hogy milyen növényből származik a színanyag. Például a vörösborral barnás, majd sötétibolya színű lesz. A legszebb színsort a vörös káposzta adja, aminek színanyagát más antociánokhoz hasonlóan gyakran használják ételfestéknek. Ételeink savanyúsága miatt az őket színező antociánok mindig piros vagy lila színűek. Az ételek sárgára színezéséhez például karotint (E160a), luteint (E161b), kurkumint (E100) használnak. A felhígított vörösbor előbb barnás, majd sötétibolya lesz a lúgtól IPM AMATŐR TUDOMÁNY 15

16 M indenekelőtt vegyünk egy üveg pezsgőt, hogy bemutathassunk néhány egyszerű trükköt. Legjobb egy méthode traditionelle száraz fajta, de a kísérleteink szempontjából teljesen mindegy, hogy mifélét használunk. Én azért választottam egy mattüveges fajtát, mert az nem csillog a fotózásnál. Ez a körülmény persze mit sem változtat azon, hogy a palackot fel kell bontani, és a pezsgőt ki kell tölteni egy pohárba. Méghozzá rendes pezsgőspohárba, ami keskeny és magas, hogy a buborékok szépen szállhassanak benne felfelé. TRÜKKÖK EGY ÜVEG PEZSGŐVEL A pezsgő nem feltétlenül csak ünneplésre jó, hanem miközben a jól behűtött italt élvezzük, néhány egyszerű statikus és dinamikus trükköt is kivitelezhetünk vele. Következzenek itt ezek a kísérletek és természetesen a tudományos magyarázat sem maradhat el. Fagyasztás kiskanállal No, de nem meginni mindjárt! A poharat szépen állítsuk a fagyasztóba úgy percre! Amikor óvatosan kiveszszük a hűtőből, sűrű, viszkózus folyadékot találunk a pohárban, ami egyáltalán nem pezseg. Lassan folyik, némi óvatossággal ki is tölthetünk belőle egy keveset. Fogjunk egy kiskanalat, és bátran koppantsunk rá a pohár oldalára! Ha szerencsénk van, és nem a kristálypoharat törtük miszlikre, akkor érdekes dolog történik: a pezsgőben előbb gázbuborékok jelennek meg, majd a nyomukban kristályok kezdenek növekedni. Pár pillanat alatt a folyadék nagy része megfagy. Aki félti a poharat, vagy nincs szerencséje a pezsgővel, az próbálkozhat félliteres PET-palackos ásványvízzel is. Lehűtés után a palackot bátran oda lehet vágni az asztalhoz, hogy a folyamat beinduljon. A kísérlet szempontjából fontos, hogy a lehűlés kellően nyugodt körülmények között történjen, és a folyadékban ne legyenek szennyeződések, amik kristálygócokat képezhetnek. Mi történik itt valójában? A folyadékban a molekulák rendezetlenül izegnek-mozognak. A hűtés hatására ez a mozgás lassul, majd normális esetben a folyadék elkezd rendezettebbé válni, kialakul a szilárd anyag kristály- 16 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

17 szerkezete. A folyadék entrópiája csökken, miközben a környezet entrópiája növekszik, hő szabadul fel és adódik át a környezetnek. Ha a hűtőszekrényben a folyadék elég gyorsan hűl le, akkor a rendszer beragadhat egy metastabilis állapotban, melyben az energiája lokálisan minimális, de egyébként magasabb, mint a rendezett kristályos formában lenne. A folyadék túlhűtött állapotba kerül, a viszkozitása drámai módon megnő. A rendszer termikus rezgései önmagukban elégtelenek ahhoz, hogy kiszabaduljon ebből az állapotból. Az a kis zavar, amit a kanállal okoztunk, azért kell, hogy átlendítsük a rendszert a lokális minimum és a fagyott állapot közötti potenciálisenergia-gáton. Vannak olyan túlhűtött folyadékok, amelyek sem kisebb energia hatására, sem spontán módon nem szabadulnak ki a túlhűtött állapotból. Rendezetlen belső szerkezetük tartósan megmarad. Ilyen a közönséges üveg is. Egy kis statika Míg az előző kísérlethez némi szerencse kell, a most következőhöz inkább ügyesség szükséges. Az mindenki számára nyilvánvalónak tűnik, hogy egy gyufaszálat bajosan lehet felállítani a pezsgősüveg szájának peremén úgy, hogy az csak a végével érintse az üveget. Ám azt állítom, hogy megáll az ott, sőt még egy kanalat, meg egy villát is megtart! Fogadjunk? A kanál és a villa nem érhet az üveghez, csak a gyufa. Ragasztót vagy más segédeszközt használni tilos! Többféle megoldás is van, de a lényeg ugyanaz. A kanál fejét vagy nyelét a villa fogai közé kell akasztani úgy, hogy a két evőeszköz kissé V alakban álljon. Ez után a villa fogai közé kell tűzni a gyufaszálat. Apróság, de stabilabban áll a gyufa, ha a kanál oldalán felfekszik. Ez, ilyen módon elrendezve szépen hintázik a gyufaszálon, ami egészen hihetetlen helyzetben áll a pezsgősüveg száján. De nincs ebben semmi csoda, csak fizika. Az evőeszközök valójában egyszerűen lógnak az üvegen, mint a fogasra akasztott kabát. A V alaknak köszönhetően a teljes rendszer súlypontja középre, a tárgyakon kívülre esik. Amikor a kanál-villa-gyufa komplexumot a pezsgősüvegre állítjuk, a súlypont éppen az alátámasztási pont alá kerül. Az eredő súlyerő és a tartóerő vektora egy vonalba esik, a komplexumot kibillentő forgatónyomaték nincs. Ebben a helyzetben a súlypont a lehető legalacsonyabban van. Bármilyen irányban mozdulnának el a felfüggesztett evőeszközök, a közös súlypontjuknak emelkednie kellene, ami külső erő munkavégzése nélkül nem lehetséges. Ezért ez a lehetetlennek látszó függeszkedés a palack száján a rendszer stabil állapota. IPM AMATŐR TUDOMÁNY 17

18 Dinamikus pénzmozgás A testek nyugalmi állapota, egyensúlyának feltételei a fizika egyik speciális területéhez, a statikához tartoznak. A 17. századi fizika egyik legnagyobb felismerése volt, hogy a nyugalmi állapot nem egy kitüntetett helyzet, hanem csak egy a lehetséges mozgásállapotok közül. A mozgás a testek természetes állapota. A mechanika új világképének fundamentumait Isaac Newton rakta le 1687-ben a Principiában. Első axiómája szerint minden test megtartja nyugalmi állapotát, vagy egyenesvonalú egyenletes mozgását mindaddig, amíg más testek ennek megváltoztatására nem kényszerítik. Második fontos megállapítása, hogy a mozgásmennyiség megváltozása arányos a hatóerővel, és annak irányába mutat. A mai szóhasználatban itt nem az erő, hanem az erő és idő szorzata szerepelne, mivel az erőn ma az impulzus időegységre eső megváltozását értjük. Az erő tehát egy, a környezettől származó hatás, és egy test csak ennek következtében változtathatja meg mozgásállapotát. Mindegy, hogy egy test nyugalomban van, vagy egyenes vonalú egyenletes mozgást végez, erőhatás nélkül az idők végezetéig ebben az állapotban marad. A mozgás megállításához is erő kell gondoljunk csak az autó fékjére. Az erőhatás szerepének szemléltetésére egyszerű kísérletet végezhetünk pezsgősüvegünk, egy bankjegy, pár érme és egy fésű segítségével. Tegyük a bankjegyet az üveg szájára (érdemes kissé féloldalasan), majd a tetejére, pontosan az üveg szája fölé tornyozzuk az érméket. A feladat kivenni a bankjegyet úgy, hogy az érmék a helyükön maradnak, és ehhez csak a fésűvel szabad a tárgyakat megérinteni. A megoldás egyszerű: egy nagyon gyors mozdulattal, a fésű élével rá kell csapni a bankjegy kiálló végére. Mivel a papír alatti levegő is csak erő hatására jön mozgásba, a légellenállás kissé a fésű köré hajtja a papírt. Ettől a fésű húzni kezdi a bankjegyet, és az kicsúszik az üveg szája fölül. Az érmékre csak a súlyerő, a tartóerő és a súrlódási erő hat. A súlyerő és a tartóerő függőleges, és ellentétes irányúak. Ezek kiejtik egymást. A súrlódási erő akkor jelentkezik, amikor a papír csúszni kezd. Ez az erő vízszintes irányú, és a papír mozgása irányába igyekszik gyorsítani az érméket. Csakhogy ez az erő kicsiny és igen rövid ideig hat. Ezért az erő és a hatás időtartamának szorzata is nagyon kicsi, miközben az érmék tömege relatíve nagy. Az eredmény az, hogy az érmék mozgásállapota alig változik. Kicsit megmozdulnak ugyan, de mire felgyorsulnának már el is tűnt alóluk a bankjegy. A megkezdett mozgás pedig rögvest abba is marad, mert az üveg szája és az alsó érme közötti súrlódás lefékezi azt. Pörgés felvillanyozva Végül, ha már elfogyott a pezsgő, de még elöl van a fésű és a gyufa, végezhetünk még egy kísérletet. Állítsunk egy érmét az élére, ennek tetején egyensúlyozzunk egy gyufaszálat. Az egészet fedjük le egy pohárral. A feladat most az, hogy a fésű segítségével el kell fordítani a gyufaszálat úgy, hogy nem nyúlunk a pohárhoz. Hát persze! Meg kell dörzsölni a fésűt, ami ettől elektromos töltést kap. A hajjal, gyapjúval vagy lenvászonnal dörzsölt műanyag fésű negatív töltést kap. Az elektromos tér számára az üvegpohár nem jelent akadályt. A gyufaszál fésűhöz közelebbi vége az elektromos tér hatására pozitív, a távolabbi vége negatív töltésű lesz. A töltések szétválnak, elektromos megosztás lép fel, de a töltések előjeles összege továbbra is nulla, a gyufát nem töltjük fel. A gyufa pozitívvá vált végét vonzza a fésű negatív töltése, így annak mozgatásával a gyufát nagyon könnyű elforgatni. És mivel az alátámasztás a gyufa súlypontja alatt van, az akkor sem fog lebillenni, ha az érmére keresztben áll. 18 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

19 A gondolkodó ember lapja

20 Napjainkban újjáéledt az érdeklődés a 3D-képek iránt az amatőrök körében is, hiszen a számítógépek és a digitális fényképezés bárki számára hozzáférhető technikai megoldásokkal szolgálnak. Megmutatjuk, hogyan készíthetünk térhatású fotót egyszerűen. Készítsünk térhatású képeket! 20 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

21 Bármilyen módszerrel jelenítik meg a sztereofényképet, az alap mindig ugyanaz: kell készíteni egy képet a bal szemnek, egyet meg a jobbnak. A lbrecht Dürer már az 1500-as években is rajzolt olyan képpárokat, amelyek a tárgyat a két szem nézőpontjából elkülönítve ábrázolták. Sir Charles Wheatstone 1836-ban szerkesztett egy tükrös sztereoszkóp nevű készüléket, amivel ekkoriban még csak rajzolt, festett ábrákat lehetett nézni. Később sztereotalbotípiákat, majd sztereodagerrotípiákat is készítettek, az 1840-es években pedig már sztereofényképeket. A 19. század végére tömeggyártásban készültek a térhatású képek. Népszerűségükre jellemző, hogy 1860 és 1920 között a sztereoszkóp olyan mindennapos volt az angol és amerikai otthonokban, mint ma a televízió. A 20. század első felében azonban hanyatlott a térhatású képek divatja, és csak hosszú szünet után, a számítógép és a folyadékkristályos szemüvegek megjelenése élesztette újjá az érdeklődést irántuk. A sztereogramok elterjedése az 1990-es években pedig új műfajt teremtett a térhatású ábrázolások világában. A képek megjelenítésére számos mód kínálkozik. A hagyományos módszer a sztereonéző vagy sztereoszkóp, régies magyar nevén tömörlátó, amely tulajdonképpen két összeépített dianéző: egy a bal szemnek, egy pedig a jobbnak. A szemtávolságban elhelyezett képekkel működő szerkezet nagyjából 6 13 cm képméretig alkalmazható. Akinek elég jó a szeme, egyszerűen úgy is élvezheti a sztereoképpárt, hogy a két képet 6-9 centiméteres méretben kinyomtatva egymás mellé rakja, és erősen távolba meredő tekintettel, cm távolságból nézi. Többek szerint kicsit könnyebb a dolog, ha a bal és a jobb oldali képet megcseréljük, és erősen befelé bandzsítva, keresztben próbáljuk meg nézni. Akárhogy is, a szabad szemmel történő nézés elég megerőltető. Nagyobb, például kivetített képeket lehet bemutatni anaglif, vagyis színpáros eljárással. Ennél a két képet egymásra vetítik vagy nyomtatják, az egyik oldalit vörös, a másikat zöld vagy cián színben. A nézők vörös-zöld, illetve vörös-cián színszűrős szemüveget viselnek. A szűrők csak a megfelelő színt engedik át, így a nézők bal szemébe csak a bal, a jobba pedig csak a jobb oldali kép jut. Azt mondják, először Wilhelm Rollmann használta ezt a módszert 1853 körül, Lipcsében. Az 1970-es évekig vörös-zöld színben készültek a szemüvegek, a felvételek elkészítésénél is vörös és zöld szűrőket raktak a kamera elé. Az így készített képek színvilága elég furcsa volt, ugyanis hiányzott belőlük a kék szín ben Stephen Gibson szabadalmaztatta az általa Deep Visionnek nevezett rendszert, amelyben az volt a lényeges újítás, hogy a zöld helyett kékeszöld, ciánszínű szűrőt használt. Így az összes alapszín, a vörös, a zöld és a kék is megjelent a képen. Meglepő tapasztalat volt, hogy a két szembe jutó képek különbsége alapján az agy előállította a térbeli struktúrát, de cseppet sem okozott zavart, hogy a színinformáció a jobb és bal csatornában külön-külön hiányos. Az agy összevonja a két szem által külön-külön látott színeket, és előáll a teljes RGB színinformáció. Gibson a vöröscián kombinációval képes volt színes anaglif mozifilmeket készíteni, sajátos módon a felnőtt tartalom kategóriában. Később jelent meg a ColorCode 3D, amelyet az anaglif filmek NTSC televízió rendszeren történő vetítéséhez dolgoztak ki. Az NTSC elég roszszul adja vissza a vörös csatornát, ezért a ColorCode 3D borostyán-sárga és mélykék színszűrőt használ. Dürer fametszete a kép szerkesztését mutatja zsinór és mutatópálca segítségével IPM AMATŐR TUDOMÁNY 21

22 A mozikban használatos Dolby 3D Digital Cinema rendszer is hasonló elven működik, de sokkal kifinomultabb. A bal oldali szűrő halványvörös, a jobb halványkék, de mind a két oldalon megvan mind a három alapszín, csak hullámhosszban egymástól egy kicsit eltolva. A csatornák szétválasztásához olyan szűrők kellenek a szemüvegbe is, meg a vetítőbe is, amelyek csak keskeny spektrumsávokat engednek át a vörös, zöld és kék alapszíneknél, ezért az ehhez a rendszerhez tartozó szemüveg drágább, mint az egyszerű anaglif vetítéshez valók. Az IMAX 3D és a RealD mozi más elven működik, nem a színeket, hanem a fényhullámok rezgési irányát, a polarizációt használja a csatornák szétválasztásához. A nézők megfelelő polárszűrőkkel ellátott szemüveggel élvezhetik a látványt. A IMAX lineárisan és a RealD 3D cirkulárisan polarizált szemüvegei sokkal olcsóbbak, akár eldobható műanyagfóliából is készíthetők, szemben Dolby 3D törékeny üveg dikroikus szemüvegeivel, ezért mára a RealD 3D lett a legelterjedtebb technológia, noha a Dolby 3D világosabb és élesebb képet ad. A térhatás természete A sztereofotográfia vagy más néven térfényképezés a két szemmel való Bármilyen módszerrel jelenítik meg a sztereofényképet, az alap mindig ugyanaz: kell készíteni egy képet a bal szemnek, egyet meg a jobbnak. látás törvényszerűségein alapszik. Bármilyen módszerrel jelenítik meg a sztereofényképet, az alap mindig ugyanaz: kell készíteni két képet, egyet a bal szemnek, egyet meg a jobbnak. Bal és jobb szemünk ugyanis a közeli tárgyakról kissé eltérő perspektívájú képet alkot, emiatt a különböző távolságban lévő dolgok képe a retinán egymáshoz képest eltolódik. Ennek mértéke a tárgyak távolságától függ, a közelebbiek képe mindig távolabb vetül a két szem retinájára, mint a távolabbiaké. A nagyjából 50 méternél messzebb lévő tárgyak képénél már olyan kicsiny az eltérés, hogy azt a szem korlátozott felbontóképessége miatt nem lehet észlelni. Messzebb lévő dolgoknál is érzékeljük a távolságot, de csak olyan egyszemes kulcsok által, mint a perspektíva, a légtávlat, a tárgyak mérete, a panorámahatás. A binokuláris térlátás néhányszor tíz méternél kisebb távolságoknál jelentkezik. A közeli dolgok nézésekor szemgolyóink optikai tengelye kissé összetartó, kicsit befelé bandzsítunk. Agyunk ennek mértékét, a szemtengelyek konvergenciaszögét is számításba veszi, amikor egy közeli tárgy távolságát kell meghatároznia. Sőt, nagyjából 2 méterig még a szemlencse domborulatát befolyásoló ciliaris izom feszülése, vagyis a kép élesre állításához szükséges fókuszálás mértéke is számít. Vannak, akik nagyon érzékenyek e tényezők összhangjára, és a sztereoképek nézésekor megfájdul a fejük, annak jeleként, hogy az agy kétségbeesetten erőlködik az egymásnak ellentmondó térinformációk összeegyeztetésével. Az emberek többségének azonban nem okoz gondot, hogy például a sztereokép egy méteres távolságban lévő épületet mutat, miközben szemük a 25 cm-re lévő képre fókuszál. A szakirodalom számos útmutatót, bonyolult képletet tartalmaz a sztereoképek szerkesztéséhez, az interneten pedig célszoftvereket is lehet találni. Mégis nyugodtan kijelenthetjük, hogy nincs szükség ezekre, egészen elképesztő slendriánságot engedhetünk meg magunknak az ilyen képek készítésénél, agyunk ugyanis képes áthidalni az anomáliákat, és helyreállítani a térhatású képi információt. A térhatás főként abból adódik, hogy a különböző távolságban lévő tárgyakat a két szemünk kissé eltérő irányban látja. A sztereoszkóp és az anaglif eljárás ugyanezt az illúziót kelti Készítsük sztereopárt! A térhatás eléréséhez tehát két hagyományos fényképre van szükségünk, az egyik a bal, a másik a jobb szem által látott képet ábrázolja. A sztereoképpárt legkényelmesebben egy speciális kamerával, úgynevezett sztereo-fényképezőgéppel lehet elkészíteni. Ez lényegében egy ikerkamera, két teljesen azonos felépítésű fényképezőgép egybeépítve. Sztereo-fényképezőgép nélkül, egyetlen kamerával úgy is lehet alkalmas képpárt létrehozni, hogy a két felvételt egymás után készítjük el. Először megcsináljuk az egyik képet, aztán a bázistávolságnak megfelelő mértékben eltoljuk a kamerát, majd jöhet a másik oldali kép. Persze, mivel a két felvétel nem egy időben készül, 22 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

23 Régi típusú, prizmás sztereoszkóp (fotó: Koperczak) ezzel a módszerrel nem lehet mozgó témákat fényképezni. A digitális fényképezés nagymértékben felszabadít a technika kötelmei alól, hiszen bátran lehet próbálkozni, rengeteg felvétel készíthető, az eredmény azonnal látszik, és a hibák utólag könynyen javíthatók. Amatőr fotósként a legegyszerűbb sztereo-fényképezési módszer az, ha kézből készítjük a felvételeket, mindenféle segédeszköz nélkül. Ügyelni kell rá, hogy a kamerát vízszintesen tartsuk, de ha kicsit elbillen, az sem baj, ezt utólag a számítógépen korrigálni lehet. Exponáljuk az egyik, mondjuk a bal oldali képet, majd ugyanazokkal a beállításokkal a jobb oldalit is. A szokásos mm-es bázistávolság eléréséhez elegendő, ha egyik lábunkról a másikra állunk, miközben felsőtestünk kissé oldalra mozdul. Távoli téma esetén a bázistávolságot növelni kell, közelinél pedig csökkenteni. A gyakorlatban elterjedt harmincad szabály szerint a főtéma távolságának kb. 1/30-a a jó bázistávolság. Ez az összefüggés durva közelítés, de működik. Ha tájképet készítünk, akkor a tárgytávolság 5 10 km is lehet, ami méteres bázistávolságot jelent. Ehhez előre ki kell választani a két kép elkészítésének helyét. Amikor az egyik készen van, egyszerűen elsétálunk a másik helyre, és onnan is exponálunk. A távoli dolgokról készült sztereoképeknél ügyelni kell arra, hogy a képre ne kerüljenek közeli tárgyak, mert azok nem illenek majd a látványba. A belógó vagy takarásban lévő motívumok kifejezetten kellemetlenek, ha csak az egyik képen jelennek meg. A kép megkomponálásánál ügyelni kell arra, hogy most nem csak a képkivágat számít, mélységben is komponálni kell! A legegyszerűbb és leghálásabb elrendezés az, amikor a főtéma középen van, oldalt és mögötte pedig a fokozatosan távolodó, részletgazdag háttér. A nagy foltok, feltűnő részletek vonzzák a tekintetet, segítségükkel könnyen alakul ki a térélmény. Jó, ha különböző távolságokban vannak ilyenek. A fotográfusok általában azt szeretik, ha a háttér életlen, hiszen ez kiemeli a témát. Esetünkben viszont a térhatás az, ami a témát kiemeli, ez pedig annál jobban érvényesül, minél több kapaszkodót talál a szem, vagyis az éles háttér a jó. A háttérben kisebb-nagyobb tárgyak is megjelenhetnek, de a túl finom textúra vagy zavaros struktúra fárasztja a szemet. Nemcsak a tárgyak egymáshoz viszonyított térbeli helyzete érdekes, hanem a képkerethez való viszonyuk is, hiszen a kész kép kap egy keretet, olyan lesz, mint A sztereo-fényképezőgép lényegében egy ikerkamera két párhuzamos objektívvel (fotó: Koperczak) IPM AMATŐR TUDOMÁNY 23

24 egy ablak. Ami felvételkor a két képkockán a kép széleihez képest ugyanarra a helyre esik, az a végső, sztereoképen majd a képkeret, például a monitor síkjában látszik. Minden, ami ennél a pontnál távolabb van, a keret mögött jelenik meg, ami közelebb, az a képkeret síkja előtt fog látszani. A szokásos kompozíciónál a téma legközelebbi része esik a kép síkjába, minden egyéb hátrébb van. Így a végső hatás olyan lesz, mintha egy ablakon át néznénk a dolgokat. A fordított eset, amikor egyes tárgyak a néző felé kitörnek a kép síkjából, meghökkentő, zavarba ejtő, esetleg ijesztő hatású lehet, így, ha a téma alkalmas rá, élhetünk ezzel a lehetőséggel is. A kamera beállításainál is ügyelni kell pár dologra. Fontos, hogy a két kép azonos világosságú és élességű legyen, és a perspektíván kívül lehetőleg minden jellemzőjükben egyezzenek. Az autofókusz és az automatikus expozíció okozhat meglepetéseket, nem kívánt eltéréseket, jobb, ha kikapcsoljuk, és manuális üzemmódba állítjuk a gépet. Az élességet is kézzel állítsuk, ha lehet. A felvételeket nagy mélységélességgel, vagyis szűk rekesszel készítsük, hogy a háttér is éles legyen. Anaglif kép célszoftverrel A sztereoképpár bemutatására a legolcsóbb megoldás az anaglif eljárás. Az alább bemutatott módszer vöröscián szemüveghez szolgál. A hagyományos filmes technikában nemcsak a szemüvegbe kellett színszűrő, hanem felvételkor a fényképezőgép elé is. Szerencsére ma már a számítógép digitálisan elvégzi helyettünk a szűrőzést, ezzel nem kell bíbelődni. Az általános célú, professzionális képszerkesztőkkel, például a Photoshoppal aránylag egyszerűen lehet anaglif képet készíteni két teljesen közönséges fotóból. Külön erre a célra szolgáló funkció nincs ezekben a szoftverekben, a több lépésből álló procedúra sincs leírva a dokumentációjukban, de A két felvételből egyetlen kattintással anaglif képet készíthetünk A képek eltolásával, elforgatásával finoman korrigálható a látvány Az általános célú, professzionális képszerkesztőkkel, például a Photoshoppal aránylag egyszerűen lehet anaglif képet készíteni két teljesen közönséges fotóból. az interneten számos helyen találunk útmutatást. Tapasztalt Photoshopfelhasználónak ez 4-5 percébe telik, de aki nem akar elmerülni a képszerkesztő szoftverek lelkivilágában, az számos, kifejezetten anaglif kép készítésére szolgáló, egyszerűen kezelhető, ingyenes célszoftvert találhat a világhálón. Az egyik ilyen a japán Masuji Suto által fejlesztett, ingyenes StereoPhoto Maker, amit a eng/stphmkr/ webcímről lehet letölteni. A szoftvert elegendő kibontani abba a mappába, ahonnét használni akarjuk, telepíteni nem kell, csak elindítani. Magyarul sajnos nem tud, csak 24 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

25 A színkorrekciókat párhuzamosan lehet beállítani mindkét képen angolul, de elég egyszerű a használata. Első lépésként a File Open Left/Right Image menüponttal meg kell nyitni a sztereoképpárt, előbb a bal, aztán a jobb oldali képet. Ezután a Stereo menüből vagy a menüsáv alatti ikonokból kiválasztjuk a sztereokép típusát. A szoftver a különböző megjelenítő eszközök számára többféle sztereoképet tud készíteni. Nekünk a fekete-fehér vagy színes anaglif kell, ezekből is a vörös-cián fajta. Technikai értelemben a fekete-fehér anaglif képek is színes képek, színesben kell őket kinyomtatni, de a térhatású látvány a szürke árnyalataiban jelenik meg ugyanúgy, mint egy hagyományos, fekete-fehér fotón. Választhatunk ilyet egyszerűen esztétikai meggondolásból, ha nem akarunk színeket látni a képen, de akkor is jó, ha a téma sok világoskék, világoszöld vagy vörös részletet mutat. A vörös vagy ciánhoz közeli színek ugyanis csak az egyik oldali csatornában látszanak, ami zavaró lehet. Persze ilyen esetben sem kell feltétlenül lemondanunk a színekről, már azzal is javulást érhetünk el, ha csak a zavaró színeket változtatjuk meg. A StereoPhoto Maker ezt automatikusan megteszi helyettünk, ha a Color Anaglyph menüpont alatt a halfcolor (red/cyan) opciót választjuk. Kézből készített felvételeknél szinte bizonyos, hogy a sztereopár nem fog pontosan illeszkedni, de erre is van orvosság. Harmadik lépésként menjünk az Adjust menüpontra, itt találjuk a korrekciós lehetőségeket. Az Auto alignment funkcióval az illesztést is automatikusan elvégzi a StereoPhoto Maker. Ha ezzel nem vagyunk megelégedve, akkor a nyíl/shift/ctrl gombokkal kézzel is el lehet tolni a képeket. A tapasztaltabb felhasználók az Easy Adjustment menüpontot is választhatják. Itt már a képkockák elforgatását, az objektív torzítását és a perspektívát is lehet korrigálni. A Color adjustment menüpont alatt a színeket módosíthatjuk a bal és jobb oldali képen egyszerre vagy külön-külön. A korrekciók beállítása után nincs más tennivalónk, mint a File Save Stereo Image menüponttal elmenteni művünket. IPM AMATŐR TUDOMÁNY 25

26 OKTOBERFEST A MIKROSZKÓP ALATT Az Oktoberfest a világ legnagyobb népünnepélye, erre az alkalomra a müncheni sörfőzdék különleges italokkal készülnek. A sörfogyasztás már az ókorban is kedvelt volt, a serital története szorosan összefonódik az emberiség történetével, s vele a sörélesztőé is, amelyet most górcső alá veszünk. 26 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

27 Az 1516-os bajor tisztasági törvény szerint már kizárólag malátából, komlóból, és vízből volt szabad sört főzni. B iztosan tudható, hogy Mezopotámiában már 5000 éve is ittak sört, mi több, törvénnyel szabályozták a sörfőzést. Az ő sörük ízvilága nagyon más lehetett, mint a mai söröké, ugyanis nem tartalmazott komlót. Helyette gyümölcsökkel, mézzel, fűszerekkel ízesítették a malátából (áztatott árpából, búzából, Kínában rizsből) főzött leveket. Ilyen söröket ittak Európában a germán és kelta törzsek és honfoglaló eleink is. A magyar családnevek között van Bornem issza, na de Sörnemissza legfeljebb a viccekben fordul elő, hiszen a sör fogyasztása mindennapos volt a középkorban. A szennyes városok kútjait gyakran fertőzte például a kolera, okosabb volt tiszta, főzött sört inni, mint vizet. A kolostorok sörfőzdéi szépen prosperáltak, és Európa csöndes részegségben vészelte át a középkort. A komló tobozait, vagyis az elvirított növény virágzatmaradványait csak a században kezdték használni ízesítő és tartósító hatása miatt. Az 1516-os bajor tisztasági törvény szerint már kizárólag malátából, komlóból és vízből volt szabad sört főzni. Az élesztőt még nem említi a törvény, mert bármilyen furcsa azt nem ismerték. Tudták, hogyan kell sört főzni, kovászolt kenyeret sütni, de a mikrobák szerepéről fogalmuk sem volt, sem a sör, sem a kolera esetében. A mindenhol jelen lévő vadélesztők spórái maguktól kerültek a sörbe. Tiszta tenyészetben először Louise Pasteur izolálta őket a 19. században. A friss sörélesztő egyetlen kockacukornyi darabkája 10 milliárd eleven egysejtű gombából áll. A természetben gyümölcsök héján, virágokban és más cukros helyeken él, a megsérült gyümölcsök levével vagy virágnektárral táplálkozik, és rovarok terjesztik. Sok élesztőfaj csak akkor tudja megemészteni a szőlő- és gyümölcscukornál öszszetettebb cukrokat, ha azokat más baktériumok előemésztik számukra. A sörélesztő jól megvan baktériumok nélkül is, mert a diszacharidok többségét önállóan is képes lebontani C között képes szaporodni savas vagy enyhén lúgos (2,8 8 ph) környezetben. Nagyon ellenálló, túléli a 190 C-os hideget, hűtőben, zárt edényben vagy alufóliában +2 8 C-on néhány hétig, lefagyasztva hónapokig eltartható. A liofilizált (szárított) élesztő gyártásakor kivonják belőle a vizet, de a sejtek ezt a beszáradt állapotot is túlélik. A porélesztő egy évig is eltartható szobahőmérsékleten. Kedvező tulajdonságai miatt vált a serfőzők és a pékek kedvencévé, de a mikrobiológusok is szeretik használni, mert ugyanolyan könnyen kezelhető, mint a baktériumok. Pasteur még úgy gondolta, hogy az erjedést maguk az élesztőgombák okozzák. Aztán 1897-ben Eduard Buchner német biokémikus kimutatta, hogy a folyamat az élesztősejtek nélkül is végbemegy, csupán az általuk termelt enzimek szükségesek hozzá, amelyek a szőlőcukrot szén-dioxiddá és etil-alkohollá alakítják. Buchner ezért a felfedezéséért 1907-ben Nobel-díjat kapott. A kelta gyömbérsör A bajor tisztasági törvény nem árpamalátát, hanem szimplán malátát említ, tehát elvben a búzamalátából készülő búzasörök is megfelelnek. Azok a gyártók, amelyek nem ragaszkodnak a tisztasági törvényhez, más adalékokat, például kukoricadarát, rizst, izocukrot is használnak. A hozzávalók IPM AMATŐR TUDOMÁNY 27

28 ket kezd termelni, táplálkozni és szaporodni kezd. A cukorból alkohol és széndioxid keletkezik, a felszabaduló gáz miatt az oldat habzik. Minél intenzívebb a gombák működése, annál erősebb a habzás. A laktózos pohárban azonban nem történik semmi. A laktóz egy galaktózból és egy glükózból álló diszacharid, az élesztő nem tudja lebontani. Az ember is csak úgy tudja megemészteni a tejcukrot, hogy a vékonybél nyálkasejtjei által termelt laktáz nevű enzim monoszacharidokra bontja. A felnőttek egy részénél ez az enzim nem vagy alig termelődik, ezért lesznek rosszul, amikor tejterméket fogyasztanak. Sarjadzó élesztőgombák (400 és 1000-szeres nagyítás) Az utóbbi időben népszerűek lettek a citrommal, illetve különféle gyümölcsökkel ízesített sörök is. Gyümölcsös főzet az alábbi recept is, de malátát nem tartalmaz, így nem is igazi sör, viszont könnyű elkészíteni. Eredetisége nem kétséges, állítólag az Asterix és Obelix történetekből ismert druida, Panoramix véste egy menhirre. A rúnaírásos ókelta nyelvemlék lefordítva így szól: Végy négy bögre forrásvizet és forrald fel. Adj hozzá fél bögre mézet, harmad bögre kristálycukrot, egy citrom levét, egy kisebb alma vagy narancs belét kockára vágva, fél rúd vaníliát, ujjnyi gyömbért tisztítva, lereszelve. Forrald egy fertályóra hosszat, majd a tűzről levéve hagyd kihűlni. Tiszta palackba tégy egy diónyi szétmorzsolt élesztőt, és öntsd rá a főzetet. A palack ne legyen teljesen tele, két-három ujjnyi levegő maradjon a tetején. Dugaszold be vattával, és sötét, hűvös helyen hagyd állni három-négy napot. Ha jól dolgoztál, másnap már forrni fog. Amikor a forrás abbamarad, szűrd le sűrű vásznon, és fejtsd egy tiszta palackba. Jégbe hűtve, frissen szolgáld fel! Egy csomag szárított élesztő is jó hozzá, de a víz klórmentes legyen, szűrésre szűrőpapír, kávéfilter is használható. A palackot nem szabad szorosan lezárni, mert szétrobbanhat! Ha nem vigyázunk eléggé a tisztaságra, akkor idegen mikrobák acetonos, vajsavas vagy tejsavas erjedést okozhatnak, amit kellemetlen szag jelez. A kapott kolloid oldat romlékony, 4-5% etil-alkoholt és csekély mennyiségben acetaldehidet tartalmaz. Mindkét vegyület toxikus, károsan hat a májra és az idegrendszerre. Az etanol metabolizmusának önkísérletes tanulmányozása helyett vizsgáljuk meg, mi történt a palackban! Fut az élesztő! Három magasabb, körülbelül 3 deciliteres üdítőspohárba töltsünk fél-fél deci vizet. Az elsőben oldjunk fel öt mokkáskanál szőlőcukrot (glükózt), a másodikban ugyanennyi répacukrot (szacharózt), a harmadikban pedig tejcukrot (laktózt). Laktóz helyett sovány tejpor is jó, annak körülbelül a fele laktóz. A cukrok feloldása után keverjünk mindegyik pohár tartalmához egy késhegynyi szárított élesztőport. A szárított élesztő a nedves környezetben feléled, enzime- Élesztőszex Vegyünk egy cseppet az egyik habzó pohárból, tegyük tárgylemezre és fedjük le. Mikroszkóp alatt 400-szoros nagyításban apró, ovális sejteket látunk. Némelyik oldalán apró gömbszerű dudor is van, amely egyre nagyobb lesz, majd amikor eléri az anyasejt mé óta gyártanak élesztőt, ma nyersen és liofilizálva forgalmazzák 28 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

29 A szőlőcukor (balra) jobb táplálék az élesztőnek, mint a répacukor (középen), a tejcukrot meg egyáltalán nem erjeszti (jobbra) retét, leválik róla és önálló életet kezd. Ez a sarjadzás, az élesztő aszexuális szaporodása. Nagyjából fél óra hoszszat tart, ekkorra a kevés vízben az alkoholszint eléri az 5 7%-ot, ami a további szaporodást megakadályozza. A cukros lében tobzódó fieszta vége az, hogy a résztvevők belepusztulnak a saját szemetükbe. Azt hiszem, amikor környezetvédelemről beszélünk, érdemes ezen egy picit eltöprengeni! Miként sok más gomba, az élesztő is képes szexuális szaporodásra. Ilyenkor a sejtek feromonszerű vegyületeket termelnek, majd nyúlványokat növesztenek egymás felé, az összeérő sejtfalrészek feloldódnak, és a két sejt plazmája összefolyik. A két sejtmag egymás felé úszik, majd összeolvad, és a sejt zigótává alakul. A zigóta dupla kromoszómakészlettel rendelkezik, diploid, akárcsak az emberi sejtek. Ez a diploid forma is sarjadzással szaporodik, amíg a környezetben elegendő táplálék (szén és nitrogén) van. A tapasztalat szerint a diploid egyedek ellenállóbbak, amiben kettős génkészletük is szerepet játszik. Ha az egyik megsérül, még mindig ott a másik. Csak akkor pusztul el a sejt, ha mindkét génkészlete megsérült. Persze a túlélő heterozigóta egyedek tovább hordozzák a káros mutációkat, melyek így tartósan fennmaradnak. Amikor kevés a táplálék, a diploid sejt átalakul: négy spóra lesz belőle, amelyek közül kettő-kettő azonos ivarú, és mindegyik csak egy génkészletet hordoz (haploid). A haploid sejtek is vegetatívan szaporodnak, amíg a környezeti viszonyok kedvezőbbre nem fordulnak. Ekkor párosodnak, és a ciklus kezdődik elölről. Nagyon leegyszerűsítve a diploid állapot a robbanásszerű szaporodásnak kedvez, míg a haploid spórák túlélik az ínséges időket. A haploid korszakban megszabadulnak a káros mutációktól, hogy aztán a letisztult génállományból új diploid variációk keletkezhessenek. Járjunk utána! Láttuk, hogy a laktózt nem tudja megemészteni az élesztő. Vajon mi történik, ha a tejcukros vízhez egy kevéske megsavanyodott tejet öntünk? A sör erjedése és a kenyér kelése hasonló folyamat, csakhogy a gabonában lévő keményítőt az élesztő ugyanúgy nem tudja megemészteni, mint a laktózt. A sör mégis megerjed, és a kovászolt kenyér is megkel. Miért? És hová lesz az alkohol a kenyérből? A sörélesztő 7% körüli alkoholszintnél elpusztul, a borélesztők alkoholtoleranciája 15% körüli. Minél magasabb a must cukor- foka, annál több alkoholt tudnak a bor élesztők termelni. Ezért szokták a gyengébb mustot megcukrozni. A háziasszonyok is cukrot adnak a gyümölcshöz befőzéskor, a lekvár mégsem erjed meg. Miért? A cukor a gomba számára szén- és energiaforrás, de a fehérjeszintézishez szüksége van nitrogénre, meg tápsókra, nyomelemekre és vitaminokra is. A kész gyömbérsör IPM AMATŐR TUDOMÁNY 29

30 VILLÁMOT JELEZ A KOHÉRER A villám mindig izgatta az emberek fantáziáját, bár ember és állat egyformán fél tőle. Delacroix a Villámtól megrettent ló című akvarelljén szépen ábrázolja ezt a rémületet. Pedig semmi ok a rettegésre, Zeusz nyilai csak elektromos kisülések. B enjamin Franklin híres papírsárkányos kísérletével igazolta 1752-ben, hogy a millió volt feszültségre feltöltődő felhők és a földfelszín között villámláskor elektromos kisülés jön létre. Persze egy ilyen hatalmas szikra nem veszélytelen. Csoda, hogy Franklin túlélte a kísérletet. Sokan, akik megpróbálták utánozni, nem voltak ilyen szerencsések. A villámban jellemzően kb kiloamperes áram folyik, de mértek már 500 ka-es villámáramot is. A kisülési csatorna hőmérséklete eléri a C-ot, vagyis a Nap felszíni hőmérsékletének ötszörösét. Mégis ritkán gyújt tüzet, mert a jelenség olyan rövid, hogy egyszerűen nincs ideje felmelegíteni a tárgyakat. Például fán rendszerint csak kisebb pörkölődéseket okoz. Sir Charles Vernon Boys az 1920-as években különleges, nagy sebességű kamerával tanulmányozta a villámokat. Felfedezte, hogy a villámlás egy gyenge előkisüléssel kezdődik, ami rendszerint fentről lefelé, szökellve, kanyarogva halad, többször elágazik. Amikor a földet eléri, nagy sebességgel felfelé indul az a fényes főkisülés, amit látunk. Ez kivilágítja a villám ágait, és hatalmas robaj kíséri. A főkisülés után ms időközökkel 3-4 vékony utókisülés, úgynevezett dárdavillám következhet. A lecsapó villámok 90%-a a felhők negatív töltésű részéből ered. Ritkán előfordulnak pozitív felhőből induló villámok is, amelyeknél a főkisülés tipikusan nagyobb áramú, tovább tart és utókisülésekre kevésbé hajlamos. Magyarországon évente villám csap le négyzetkilométerenként, ami az öszszes villámlás kb. egyhatoda, a kisülések többsége ugyanis felhő-felhő közötti villám. Villám a fényképen Éjszaka nagyon egyszerű villámot fényképezni. Legjobb olyan helyen felállítani a gépet, ahonnét messzire ellátni. Akár 20 km-re lévő zivatarokat is megörökíthetünk, amelyeknek hangját már nem is igen hallani. A fényképezőgépet állványra kell szerelni, az élességet végtelenre, az időt B-re kell állítani. Ki kell nyitni a zárat, és várni a villámot. ISO 50-es érzékenységnél, 8-11-es rekesznél 4-5 percet is lehet exponálni. Ha szerencsénk van, ennyi idő alatt több villám is elcsattan. A villámok nagyon fényesek, szépen lefényképezik saját magukat. A kohérer Sokszor hallani olyan vélekedést, hogy milyen jó lenne a villámok energiáját befogni, és valamilyen módon hasznosítani. Ennek azonban semmi értelme nem lenne, ugyanis a villám energiája elég kicsiny. Nem szabad összekeverni az energiát a teljesítménnyel. A villám az energiáját nagyon rövid idő 30 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

31 Magyarországon évente villám csap le négyzetkilométerenként. ti úton, de mert levezetéseiből hiányzott a klasszikus mechanikai szemléletesség, a fizikustársadalom nehezen fogadta be azokat Hertz kísérletei előtt. A rádióhullámok mai, széles körű alkalmazásához az első lépést Eduard Branly francia orvos találmánya, az ún. kohérer jelentette. A kohérer egy fémport tartalmazó üvegcső, amelynek két végéről elektródák nyúlnak a fémporba. Alapállapotban a kohérer nem vezeti az elektromos áramot, de az elektromágneses hullámok hatására a szemcsék egymáshoz tapadnak, kohézió lép fel közöttük, és a cső elektromosan vezetővé válik. Az elektromos vezetés addig tart, amíg meg nem ütögetjük a kohérert. A mechanikai rezgések hatására a szemcsék szétrázódnak, és a cső ismét szigetelővé válik ben, Szentpéterváron Alexander Sztepanovics Popov villámok detektálására használta a kohérert. Egy évvel később, szikrainduktort használva adóként, rádiókapcsolatot létesített. Oxfordban, 1894-ben Sir Oliver Joseph Lodge, Amerikában Nikola Tesla dolgozott a rádióhullámok hasznosításán. alatt (a másodperc néhány százezred része) adja le, ezért az időegység alatt leadott energia, vagyis a teljesítmény nagy (P=E/t). A kisülési csatorna, mint egy antenna, több megawatt teljesítménnyel sugároz. Összehasonlításul, a solti rádióadó 2 MW-os. Nem csoda, hogy a villámoktól recseg a rádió. A villámok iránti tudományos érdeklődést Heinrich Rudolf Hertz 1886-os kísérletei keltették fel. Hertz kimutatta, hogy a kisüléseknél nagyfrekvenciás rezgések, elektromágneses hullámok keletkeznek. Ez az elméleti fizika fényes diadalát jelentette, ugyanis a hullámok létét már az 1860-as években Maxwell megjósolta tisztán elméle- A villámjelző kapcsolási vázlata IPM AMATŐR TUDOMÁNY 31

32 A panel terve (alkatrész- és forrasztási oldal) Teslának állítólag már 1893-ban sikerült rádiójeleket továbbítania. Eredményeit felhasználva Guglielmo Marconi szabadalmaztatta a szikratávírót. Bár később egy bírósági ítélet megvonta tőle a rádió feltalálásának elsőségét, Marconi technikai újításai elvitathatatlanok. Jelentősen megnövelte az összeköttetés távolságát, ő hozta létre az első transzatlanti rádiókapcsolatot ben Nobel-díjat kapott Karl Ferdinand Braunnal, az első katódsugárcső és kristálydetektor feltalálójával megosztva. Popov ezt a napot már nem érhette meg, de a rádiózás világnapja május 7-e lett a szentpétervári bemutató emlékére. Az Osztrák Magyar Monarchia területén 1906-ban kezdődtek szikratávíró-kísérletek. Az első szikratávíró-állomás 1914-től működött Csepelen. Bár a kohérer kitűnően működött a gyakorlatban, a benne lejátszódó fizikai folyamat sok fejtörést okozott a kutatóknak. Sokan foglalkoztak a viselkedésével, nálunk például dr. Károly Irén József jelentetett meg több dolgozatot a kohérereffektus hőmérsékletfüggéséről ben Fényi Gyula a kalocsai obszervatóriumban kezdett kohéreres villámjelzővel kísérletezni, Palatin Gergely pedig a pannonhalmi apátságban. Palatin cikke a villámjelzőről a Természettudományi Közlönyben jelent meg, Fényi készülékét pedig 1903-tól Hoser Viktor órásmester sorozatban gyártotta. Palatin villámjelzőjéhez hasonló szerkezet működött a Gothard fivérek által Alkatrészek: R1 33 kohm/0,6 W ellenállás R2 1 kohm/0,6 W ellenállás R3 100 ohm/0,6 W ellenállás C1 100 nf/400 V kondenzátor D1 5 mm piros LED T1 BC 212 tranzisztor Z1 Piezo zümmer műanyag foglalat 5 mm LED-hez karos kapcsoló mm IP 54 szerelődoboz mm csíkos próbapanel (FR asból levágva) Vezetékek, 2 db krokodilcsipesz, 3 db AAA ceruzaelem Szombathely mellett létesített asztrofizikai obszervatóriumban is. Építsünk villámjelzőt! 1906-ban Lee de Forest feltalálta az audioncsövet (triódát), és ezzel megnyílt az út a modern rádiózás és televíziózás felé. A kohérernek hamarosan befellegzett. Ma már a villámok detektálására is radarrendszereket használnak szerte a világon. Magyarország területét az Országos Meteorológiai Szolgálat SAFIR villámlokalizációs rendszere figyeli. A villámtérkép 15 percenként frissül, és elérhető a honlapon a megfigyelési adatoknál. Élelmes kereskedők horgászok, golfozók és más, szabadban tevékenykedők számára elektronikus villámdetektorokat is árulnak, amelyek állítólag már km távolságból figyelmeztetnek a zivatarra. Persze a drága kütyük mellett ott a régi módszer a zivatarok észlelésére: fel kell nézni az égre. A most bemutatott villámdetektor sem arra való, hogy A kohérer kitűnően működött a gyakorlatban, a benne lejátszódó fizikai folyamat sok fejtörést okozott a kutatóknak. előre jelezze a zivatarokat, inkább csak játékszer és múltidézés. A kohérer elkészítését azzal kezdjük, hogy Ø6 0,5 mm üvegcsőből (pl. orvosságos cseppentőből) vágunk egy kb. 35 mm hosszú darabot. Az üvegcsövet úgy lehet szépen elvágni, hogy éles ampullareszelővel negyed körben megkarcoljuk, majd karcolással ellentétes oldalon a két hüvelykujjunkkal megtámasztjuk a csövet, és egy picit megnyomjuk, miközben széthúzzuk. Így a cső a karcolásnál kettépattan. Az éles peremet gázlángban lehet leolvasztani. Két M5-ös csavar fejére vékony drótlábat forrasztunk, majd az egyik csavart az üvegcső végébe ragasztjuk melegragasztó-pisztollyal. Egy vasszeget lereszelünk, és a reszeléket a csőbe töltjük, kb. 3-4 mm vastag rétegben. Ráejtjük a másik csavart, és azt is beragasztjuk a végénél. Ügyeljünk rá, hogy csavarok hegye ne legyen ragasztós, fémtiszta maradjon, és a vasreszeléket ne nyomjuk össze, maradjon laza. Amikor a ragasztó kihűl, kész is a kohérer. Az érzékenysége a szerencsén is múlik, eleve nem valami jó, és idővel romlik, de nekünk megfelel. Palatin villámjelzője relét és villanycsengőt használt mi egy kicsit modernebb és olcsóbb alkatrészt, tranzisztort alkalmazunk. A lényegen ez nem változtat, a tranzisztor itt ugyanúgy kapcsolóként működik, mint Palatin reléje. A szerkezet működése a kapcsolási rajzról leolvasható. Amikor a kohérer vezetővé válik, megindul rajta a tranzisztor bázisárama, így az kinyit, és áramot enged a LED-re. A LED mellé egy kis piezoelektromos zümmert is építettem, így hangot is ad a készülék. Az antenna drótja a C1 kondenzátoron át kapcsolódik a kohérerhez, amelynek másik vége le van földelve. Az áramkört egy kis próbapanelre szereltem az ábra szerint, majd egy villamos szerelődobozba építettem. Először a rajzon látható helyeken vágjuk át a rézfólia csíkokat, aztán forraszuk be az átkötővezetékeket, az ellenállásokat, a kondenzátort, a kohérert, végül a LED-et és a tranzisztort is óvatosan. A LED-et alulról ültettem a panelba. A dobozolásnál először azt illesztet- 32 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

33 A detektor tesztelése piezoelektromos öngyújtóval Az összeszerelt áramkör a dobozfedélbe építve. Jól látszik a kohérer, benne a vasreszelékkel Tantermi demonstrációra alkalmas elrendezés tem a foglalatába, majd a panelt ragasztópisztollyal rögzítettem, jó nagy gömböcöket nyomva alá a szilikonos ragasztóból. Az áramellátást 3 darab, sorba kötött 1,5 V-os AAA ceruzaelem adja, ezekre egyszerűen ráforrasztottam a vezetékeket, de aki igényesebb, az vásároljon egy elemtartót is. A földelést és az antennát két hajlékony vezetékkel kivezettem. A szerkezetet egy kifogyott piezoelektromos gázöngyújtóval lehet tesztelni. Az öngyújtóra szereljünk egy kis drótot antennának, a kép szerint. Közelítsük a villámjelző antennájához, és nyomjuk meg a gombját. Ha minden működik, akkor a LED világítani kezd, és a zümmer is sípol. Ugyanígy bekapcsol a készülék akkor is, ha egy mágnest közelítünk a kohérerhez. A kikapcsolást annak idején úgy oldották meg, hogy egy elektromágnes egy kis kalapácscsal rákoppantott a kohérer csövére. A mi szerkezetünkből ez hiányzik, egyszerűen meg kell pöckölni a dobozt, hogy elhallgasson. Iskolai demonstrációnál felesleges az elektronika. A kohérerre egyszerűen egy ohmmérőt, vagy közvetlenül egy LED-et és egy 3 V-os Li gombelemet lehet kötni, antennának pedig a két végére egy kb. 1 méteres dipólt. Egy antennával ellátott piezoelektromos gázgyújtóval lehet működtetni. Ilyen célra nagyobb kohérert is lehet építeni vastagabb csőből, amit pl. apró facsavarokkal tölthetünk vasreszelék helyett. A bemutatott szerkezet igazi villámjelzőként való használatához jó földelés (pl. vízvezeték) és egy jókora antenna (kb m-es drót) szükséges. Vigyázzunk, mert a villám halálos áramütést okozhat! Zivataros időben sárkányt eregetni, villámcsapásnak kitett drótokat, antennákat megközelíteni életveszélyes! A villámokat fényképezni, a keletkező rádióhullámokat tanulmányozni akkor is lehet, amikor a zivatarfelhő még távol van. Amikor a vihar 1-2 km-es közelségbe ér, húzódjunk be a házba, és kerüljük az elektromos vezetékeket. Az ablakban állva nyugodtan fényképezhetünk tovább, az mese, hogy a nyitott ablak is veszélyes. IPM AMATŐR TUDOMÁNY 33

34 Létesítsünk infuzóriumfarmot! Három kovamoszat (Navicula sp.) Az első márciusi napokat minden évben jellegzetes tavaszillat lengi be, ami a talajban feléledő baktériumokat jelzi. A pocsolyák, tavacskák is megelevenednek ilyenkor, parányi lények népesítik be őket. Mikroszkóppal eredünk a nyomukba és tenyészetbe fogjuk őket. A 17. század végén a holland Antoni van Leeuwenhoek sejtette már, hogy a mikroszkóp igen nagy jelentőséggel bír a tudomány számára. Manapság a legtöbb iskolában viszonylag jó mikroszkópok állnak a diákok rendelkezésére, otthoni beszerzésük sem lehetetlen, sőt az amatőr természetkutatók számára elengedhetetlen. Olykor a Lidlben megjelenik egy raklap mikroszkóp valahol félúton a csirke far-hát és kelkáposzta között, 25 ezer forint körüli áron. Ez a kis fémvázas Bresser elfogadható képet ad, a Budai Távcső Centrum (Tavcso.hu), a Makszutov.hu vagy a Conrad.hu ezer forintos tanulómikroszkópjai is hasonlóak. A komolyabb igényeket is kielégítő eszközök ára 100 ezer forintnál kezdődik. A Vatera.hu-n is felbukkan havonta egy-két Harmonikamoszat (Scenedesmus sp.) mikroszkóp, és van, hogy már ezer forint körüli áron meg lehet csípni komolyabb darabokat is. A lakásban is nagyon sok dolgot lehet találni, ami csodálatos látványt nyújt mikroszkóp alatt. Most mégis inkább forduljunk a vízi parányok felé! Nagy előnyük, hogy jól átvilágíthatók, mikroszkóppal közvetlenül tanulmányozhatók, mindenféle preparálási eljárás nélkül. Sokféleségük, pazar formáik bárki érdeklődését könnyen felkelthetik. A mintákat cseppentővel tegyük a tárgy lemezre, és fedjük le fedőlemezzel. A szokásos tárgylemez mm-es üveglap, de akár régi diakeretek üvege is jó helyette. A fedőlemez viszont speciális, általában 0,17 mm vékony üveglapocska, ilyet pl. a Patikabolt.hu-n lehet rendelni. A lefedést úgy kell csinálni, hogy a fedőlemez szélét a vízcsepphez érintjük, majd hagyjuk a lemezt a cseppre dőlni. Így nem lesz alatta buborék. A fedőlemez széleinél a víz párolog, ezért a lemez egyre lej- 34 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

35 A vízi lényeket tenyészteni is lehet egyszerű PET-palackakváriumban. jebb süllyed, és agyonlapítja a vizsgált lényeket. A beszáradás lassítható, ha víz helyett víz és glicerin 1:1 arányú keverékét használjuk, ebben a minták tovább vizsgálhatók. Ha a fedő mégis rászáradna a tárgylemezre, ne feszegessük, mert eltörik, inkább áztassuk le. A vízi lényeket tenyészteni is lehet egyszerű PET-palack-akváriumban. Első nekifutásra sterilizáljunk három 2 literes PET-palackot forró vízzel. A palackok kupakján fúrjunk lyukat, vezessünk át rajtuk PVC levegőcsöveket, és kössük őket egy olcsó akvárium-légpumpához. A csövek palackba lógó végére tegyünk porlasztóköveket. (Akvarista boltokban 4000 forintból megvehetünk mindent.) Működés közben a kupakokat csak lazán csavarjuk a palackokra, hogy a felesleges levegő ki tudjon jönni a résen. Egy fazék (kb. 3 liter) vízben főzzünk 20 percig két-három marék szénát vagy fejessaláta-levelet. Kihűlés után szűrjük le és osszuk szét a palackokba. Felforralt és kihűtött vízzel töltsük fel annyira, hogy kb. 7 cm levegő maradjon a víz felett. Telepítsük a berendezést olyan helyre, ahol bőven kap fényt, és C hőmérséklet biztosított. Fontos, hogy közvetlen napfény ne érje! Egy északi ablak jó hely, ha ilyen nincs, akkor fénycsövekkel is megvilágíthatjuk. A szénafőzetben magától nem teremnek meg az élőlények, ehhez miniakváriumainkat be kell oltani a természetből származó mintákkal. Sterilizáljunk néhány kisebb üvegcsét, aztán irány a tópart! Szedjünk egy marék vízinövényt a part mellől, és a szárukról csorgó vizet enyhe nyomkodással serkentve folyassuk az egyik edénybe. Egy másikba finom ecsettel mossuk bele a törmeléket a levelek aljáról, vízben ázó korhadt faágakról. A harmadikba kanalazzunk egy keveset az iszap felszínéről. Persze máshonnan is vehetünk mintát, pl. madáritatóból vagy akváriumszűrőből is. A mintákat öntsük a PET-palack-akváriumokba. Ezután nincs más dolgunk, mint várni. Ha minden jól megy, akkor nagyjából egy hét alatt benépesülnek a palackjaink, minden köbcentiméterben több millió lény lesz. Pipettával vehetünk mintát a felül úszóból vagy a fenék feletti részből. Hogy mit találunk majd az akváriumokban, az a szerencsén múlik. Zöldmoszatokra, papucsállatkákra és más csillós egysejtűekre, amőbákra és kerekesférgekre van a legnagyobb esély körül Martin Frobenius Ledermüller nevezte el Infusoriáknak (magyarul: ázalékállatkák, régiesen ázalagok) azokat a lényeket, Csavarmoszatok (Spirogyra sp.) Szemesostoros (Flagellata sp.) Amőba (Sarcodina sp.) Papucsállatka (Paramecium sp.) Az egyik legcsodásabb, a Volvox globator mindig akad amelyek a szénafőzetben tenyésznek. A palackok kis szerencsével hetekig is üzemeltethetők, ha napjában egyszer egy-egy szem főtt rizzsel vagy búzaszemmel megetetjük a lakókat. Többet ne adjunk, mert a túletetéstől megposhad a víz. Egyes fajok nagyon érzékenyek a víz minőségére, ezért használhatók bioindikátorként a vízminőség ellenőrzésére. IPM AMATŐR TUDOMÁNY 35

36 A Galileihőmérő A Goethe-féle viharjelző üveg Magyarországon is kapható szerkezet, dekoratív, Galilei-hőmérővel kombinált formában is. Manapság ezek a kezdetleges meteorológiai műszerek inkább csak dísztárgyak, de volt idő, amikor a csúcstechnikát jelentették. A köztudatban úgy él, hogy a hőmérőt is Galilei találta fel, de ez nem igaz. Az 1590-es évek tájékán a tudósok úgynevezett termoszkópokat használtak, amelyek nem sokban különböztek az alexandriai Héron hasonló ókori szerkezeteitől. Egy levegővel teli, zárt, kb. teniszlabda nagyságú üveggömbhöz vékony üvegcsövet csatlakoztattak. A cső egy vízzel telt edénybe merült, és valamekkora magasságig víz volt benne. Amikor az üveggömbbe zárt levegő hőmérséklete megnőtt, az kitágult, és a csőben a víz szintje lesüllyedt. Lehűléskor a levegő összehúzódott, és a vízszint emelkedett. Ezeken a műszereken nem volt skála, mérni nem lehetett velük, csak a hőmérséklet-változást jelezték. Galilei is ilyeneket szerkesztett, de a hőmérsékletmérés gondolatával már jóval korábban Leonardo is foglalkozott, sőt Abū Alī ibn Sīnā is a 11. században. A skálával ellátott hőmérő első ábrázolása 1638-ból való Robert Fluddtól, de tudjuk, hogy Francesco Sagredo és Santorio Santorio már az 1610-es években épített ilyet. Ezzel már tényleg mérni lehetett, de ahhoz, hogy a tudósok az eredményeiket öszszehasonlíthassák, szabványos skála és jól reprodukálható etalon kellett. A 17. század második felében a skála alappontjainak kitűzése volt a feladat. Huygens a víz olvadás- és forráspontját javasolta, míg Newton az olvadáspontot és az emberi test hőmérsékletét. Végül Fahrenheit mivel nem szeretette a negatív számokat a skálán szülővárosa, Gdańsk legkeményebb, as telének minimum-hőmérsékletét tette meg 0-pontnak. Ezt víz, jég és szalmiáksó keverékével pontosan tudta reprodukálni. 100 foknak saját testhőmérsékletét választotta, de alighanem lázas volt egy kicsit, mert a normális emberi testhőmérséklet csak 98,6 F. A manapság általánosan használt Celsius- skála a svéd asztronómus, Anders Celsius nevéhez fűződik. Celsius normál légköri nyomáson a víz forráspontját választotta 0-nak, és a vízjég keverék egyensúlyi hőmérsékletét 100 foknak. A skála akkor kapta a mai formáját, amikor Celsius utóda, Martin Strömer 1750-ben felcserélte 36 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

37 A napjainkban kapható Galileihőmérők egyik változata az alappontokat. Ez a módosított fokbeosztás majdnem teljesen kiszorította a Fahrenheit-skálát, amit ma már szinte csak az Egyesült Államokban használnak. A Celsius-skálát újabban nem a víz olvadás- és forráspontjához kötik, hanem az úgynevezett abszolút hőmérsékleti skálához, amit 1847-ben mutatott be William Thomson (a későbbi Lord Kelvin). Ez a skála ugyanolyan osztású, mint a Celsius-skála, de a 0 pontja az abszolút zérus fok = 273,15 C). A másik alappont a víz hármas pontja, ami 0,01 C = 273,16 K. A hőmérséklet SIegysége a kelvin, 1 K a két alappont közötti hőmérséklet-különbség 1/273,16-od része. Elég bután hangzik a definíció ilyen törtszámokkal, de így a Kelvin- és Celsius-skála osztása azonos maradt (1 K hőmérséklet-különbség = 1 C hőmérséklet-különbség). IPM AMATŐR TUDOMÁNY 37

38 Galilei-korabeli termoszkóp Sanctorius Sanctorius: Commentaria in primam Fen primi libri Canonis Avicennae (Velence, 1626) A Celsius- skála alappontjait a Kelvinskálából származtatjuk: 0 C = 273,15 K, 100 C = 373,15 K. A Galilei-hőmérő Térjünk vissza egy kicsit Galileihez, aki különféle folyadékokkal is kísérletezett. Észrevette, hogy a folyadékba merülő tárgyak úszása függ a folyadék hőmérsékletétől. A hőmérséklet növekedésével a legtöbb folyadék kitágul, a sűrűségük csökken. A folyadékban úszó testre ható felhajtóerő Arkhimédész-törvénye szerint a test által kiszorított folyadék súlyával egyenlő. A folyadék sűrűségének csökkenése azt jelenti, hogy a kiszorított folyadék súlya csökken, amitől a felhajtóerő is kisebb lesz. A Galileihőmérőnek nevezett szerkezet ezt a jelenséget használja ki. Leggyakoribb formája a képen látható üvegcső, amelyben hagyma alakú, színes folyadékkal töltött üveggömbök úsznak. A színes folyadék csak dísz, teljességgel mindegy, hogy a gömbök mivel vannak megtöltve. A lényeg az, hogy az átlagos sűrűségük egy picit különböző, de nagyjából azonos a körülöttük lévő folyadékéval. Amikor hideg a folyadék, akkor az összes úszó felemelkedik a csőben. Ahogy a folyadék elkezd felmelegedni, a sűrűsége csökken, és egy ponton kisebb lesz, mint a legnagyobb átlagsűrűségű üveghagymáé. Ekkor erre a hagymára már kisebb felhajtóerő hat, mint a saját súlya, ezért a hagyma lemerül. A hőmérséklet további növekedésekor sorra követi őt a többi hagyma is. A hőmérsékletet a hagymákon lógó fémkorongokról lehet leolvasni. A hőmérséklet mindig a legnagyobb, már lemerült és a legkisebb, még úszó hagymára akasztott bilétán látható érték kö zött van. Érdemes észrevenni, hogy az üvegcső tetején, a folyadék felett kevés levegő van. Ez nem gyártási hiba. A levegő össze tud nyomódni, amikor a folyadék tágul. Ha a folyadék nem tudna kitágulni, akkor a hőmérő nem működne, illetve a folyadék nyomása esetleg szétfeszíthetné az üveget. Noha a szerkezet elvét Galilei ismerte, nem valószínű, hogy ő maga épített ilyen hőmérőt. Azt viszont tudjuk, hogy II. Ferdinánd toszkán herceg készíttetett ilyeneket is a firenzei Accademia del Cimento műhelyében, 1635 körül. A ma forintos áron kapható, 6 10 üveggömböt tartalmazó készülékek teljesen olyanok, mint a négy évszázaddal ezelőtti üvegműves remekek. Töltőfolyadékként régebben vizet, víz és etil-alkohol keverékét, petróleumot, izoparaffint, szén-tetrakloridot használtak. A vizes változatok csak szobában, fagypont felett tarthatók. A mai modellek töltőanyaga veszélytelen, fagyálló szintetikus keverék (általában 91 rész dipropilén-glikol-monometil-éter, 9 rész víz, némi stabilizátor, butil-hidroxi-toluol, és igény szerint színezék). A skálával ellátott hőmérő első ábrázolása 1638-ból való Robert Fluddtól, de tudjuk, hogy Francesco Sagredo és Santorio Santorio már az 1610-es években épített ilyet. Építsünk hőmérőt! Egy kis trükkel a Galilei-hőmérő egyetlen úszóval megépíthető, sőt még skálával is el lehet látni. Úszónak egy pingponglabdát választottam, mert ez olcsó és pontosan reprodukálható (a szabványos labda 40 mm átmérőjű, 2,7 g tömegű). Persze más holmit, pl. egy szép üveggömböt vagy üreges nemesacél díszgömböt is lehet használni, de akkor a skálát módosítani kell. A mi szerkezetünk trükkje az, hogy a labdáról egy vékony lánc lóg lefelé, ahogy a fényképen látszik. Ez a lánc 2 mm-es sárgaréz golyós lánc (kulcstartólánc), amit barkácsboltokban lehet kapni. Jellemzője, hogy folyómétertömege elég pontosan 10 gramm/m. Amikor az úszó egy adott mélységben lebeg, egyensúlyban van, a rá ható erők eredője nulla, azaz: F G L = 0 Ahol F az arkhimédészi felhajtó, G Az érzékenység kétszeresére növekszik, ha a lánc végét felkötjük 38 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

39 A hőmérő leolvasása egyszerű, csak az úszókon lévő számokat kell figyelni az úszó súlya, L pedig a lánc súlya, de csak azé a részé, ami az úszón lóg. Ami a fenéken fekszik, az nem számít! Amikor a hőmérséklet növekszik, a felhajtóerő lecsökken, az egyensúly felbomlik, és a labda süllyedni kezd. A lánc egy részét lerakja az edény aljára, amitől a lógó láncszakasz hoszsza csökken, ezért L láncsúly is csökken. A folyamat egészen addig tart, amíg újra ki nem alakul az egyensúly. Ilyenkor az úszó a korábbinál nagyobb mélységben állapodik meg. Hűléskor fordítva történik a dolog, az egyensúly kialakításához az úszó felemel valamennyi láncot, és magasabban áll meg. A pingponglabdán egy apró lyukat fúrtam, és nehezéknek 25 ml vizet töltöttem bele injekciós tűvel. Aztán a lyukba epoxiragasztóval kis drótkampót ragasztva lezártam a labdát, és a kampóra rögzített lánccal együtt egy üvegvázába ejtettem. A hőmérőhöz jó töltőfolyadék a Szilorol M-100 szilikonolaj is, mert ennek elég nagy a hőtágulása, nem gyúlékony, nem mérgező, és kb. 900 Ft/dl áron beszerezhető. Használhatunk szagtalan petróleumot is (lámpaolaj, festékboltban és egyes benzinkutaknál kapni), de az tűzveszélyes. A vázába töltsünk annyi olajat, hogy kb. 2 cm maradjon a pereméig. Ha kb. 2 cm levegő marad benne, akkor légmentesen lezárva is biztonságos marad a szerkezet (100 C-ra melegítve sem megy a nyomás kb. 2 atm fölé). A kampóra akasztott néhány kis ólomdarabkával pontosan be kell állítani az úszó súlyát. Akkor jó, ha nagyjából 3-4 cm-rel a folyadék felszíne alatt állapodik meg 20 C-on. Amikor ezt sikerül elérni, a vázát légmentesen lezárjuk úgy, hogy a tetejére egy üveglapot ragasztunk erős epoxiragasztóval. Állítsuk a kész vázát egy nagyobb edény hideg csapvízbe egy hiteles hőmérővel együtt. Várjunk kb. fél órát, hogy a termikus egyensúly beálljon (közben lassan csorgathatjuk rá a hideg vizet a csapból). Ezután olvassuk le a hőmérőt, és jelöljük meg a pingponglabda helyét a váza oldalán alkoholos filccel. A műveletet ismételjük meg kb. 40 C-os meleg vízzel is, így lesz két ismert hőmérsékleti adatunk és a hozzájuk tartozó jel a váza oldalán. A mellékelt ábrán látható bal oldali skálát nyomtassuk ki egy papírlapra vagy átlátszó fóliára akkora méretben, hogy illeszkedjen a két jelhez, és ragasszuk a vázára. Ha szilikonolajat használtunk, akkor a skála végét jelző két piros vonal távolsága kb. 128 mm-nek adódik, ha petróleumot, akkor a skála hossza cca. 76 mm lesz. Más folyadékoknál is ugyanígy kell a skála méretét bekalibrálni. Az összeszerelt, lezárt hőmérőn a pingponglabdára rajzolt vonal mutatja a hőmérsékletet. Minél melegebb van, annál lejjebb áll a labda Skálák olajos és vizes hőmérőkhöz Ha vízzel töltöttük meg a hőmérőt, akkor figyelembe kell venni, hogy a víz hőtágulása nem lineáris. A vizes változathoz nagyobb úszó is kell, mert a víz hőtágulása kisebb, mint az említett olajoké. Egy drogériában láttam hengeres üvegvázát és 80 mm-es nemesacél dísz gömböt. Ezekből már lehet vizes Galilei-hőmérőt építeni. Megadok egy ehhez készült skálát is, amit 80 mm-es gömb és 2 mm-es golyós lánc esetén kb. 144 mm-es hosszúságban kell kinyomtatni. Általánosan igaz, hogy a nagyobb úszó nagyobb érzékenységet jelent, de nagyobb edény és több folyadék kell hozzá, aminek a hőkapacitása is nagyobb. Ezért a nagyobb hőmérő lassabban reagál a hőmérséklet változására. Kisebb úszónál egy trükkel megduplázhatjuk az érzékenységet. Ne hagyjuk a lánc végét a váza fenekén feküdni, hanem kössük fel a váza tetejéhez. Ha így megfelezzük a láncot, akkor az úszó egységnyi elmozdulásakor a rajta lógó lánchossz csak feleannyit változik, ezért a skála hossza megkétszereződik. IPM AMATŐR TUDOMÁNY 39

40 A napokban, az egyik közparkban sétálva kismamákra lettem figyelmes, akik gyermekeiket hintáztatták egy játszótéri hintán. A picik láthatóan élvezték a dolgot, de a hintát még anyunak kellett hajtani. Így könnyű, de amikor az ember maga hajtja a hintát, nem érintkezik semmi mással, csak magával a hintával, mégis mozgásba tudja hozni azt, és egyre nagyobb amplitúdójú lengésre bírhatja. Tudjuk, hogy Münchausen báró csak a mesében húzhatta ki magát a saját hajánál fogva a mocsárból, a valóságban ez nem működik. De akkor a hintázó hogyan hajtja saját magát? Alaposabban szemügyre véve a hintázó gyerekek mozgását kiderül, hogy a hinta működése nem is olyan egyszerű. Ahhoz, hogy elemezni tudjuk, először gondoljuk el, hogyan mozogna a hinta, ha gyerek helyett egy zsák krumpli lenne benne. A hinta tömegközéppontja egy ív mentén halad. Ha valami kitéríti oldalra, akkor a tömegközéppontja felemelkedik. Ebben a helyzetben a hintának csak helyzeti energiája van, amely annál nagyobb, minél magasabbra emelkedett a hinta tömegközéppontja valamely vonatkoztatási szinthez képest. Válasszuk vonatkoztatási szintnek a tömegközéppont által leírt ív legalacsonyabb pontját. A kitérített helyzetben a hintát folyamatosan tartani kell, hiszen a gravitációs erő és a kötélben ébredő tartóerő eredője igyekszik azt vissza- HINTA- PALINTA Előbb-utóbb mindenki megtanul hintázni magától, vagy az idősebb gyerkőcöket utánozva. De vajon elgondolkodott-e már azon az olvasó, hogy miért is mozog a hinta? 40 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

41 téríteni. Elengedve a hintát, az a rákényszerített ív mentén mozogni kezd. Kezdeti helyzeti energiája fokozatosan mozgási energiává alakul, és a sebessége egyre nő. Az ív legalacsonyabb pontján már az öszszes helyzeti energiáját felhasználta, és csak mozgási energiája van. Ilyenkor suhan a legnagyobb sebességgel a hinta. Az emelkedő ágban a mozgási energiája helyzeti energiává alakul át, fokozatosan lassul, majd az ív tetőpontján egy pillanatra megáll. Ha nem lennének energiaveszteségek, ez a mozgás tökéletesen szimmetrikus lenne, azaz a hinta éppen olyan magasra emelkedne, mint amilyen magasról indult. A veszteségek miatt azonban az ív végére egy kicsivel kevesebb energiája lesz, mint induláskor. Nem emelkedik olyan magasra, és az egymást követő lengések mind kisebbek lesznek. Végül a hinta megáll. A hintázó gyerekeknél ez nem történik meg, sőt épp ellenkezőleg, a hinta kilengései egyre nagyobbak lesznek. Valahonnét energia kerül a rendszerbe! Világos, hogy amikor a kismama lökdösi a hintát, karizmai munkát végeznek. Nem véletlenszerűen, hanem periodikusan, a mozgás irányában, annak ütemével megegyezően hajtja. Minden egyes lökéssel energiát juttat a rendszerbe, valósággal feltölti energiával a hintát. Ha egy lengés során több energiát ad a hintának, mint amennyi a veszteség, akkor a hinta magasabbra lendül, mint korábban. Ehhez nem is kell nagyot lökni a hintán, hiszen a veszteségek meglehetősen kicsik. A törékeny kismama apró lendítéseitől is egyre magasabbra lendül a hinta. A jelenséget rezonanciának hívják. Szabatosan fogalmazva a rezonancia akkor lép fel, amikor a rezgő- vagy lengőrendszer (hinta) szabadlengéseinek periódusa és a gerjesztés (lökdösés) periódusa közel van egymáshoz. Az egyes periódusokban bevitt energiaadagok összegződnek, ami végül igen nagy lengési amplitúdót eredményez. Hintára ható erők a holtpontban A jelenségnek drámai következményei is lehetnek. Emlékezetes eset a Washington állambeli Tacoma Narrows híd leszakadása. A hídpálya tervezésekor végzetes hiba történt, a szabadlengések periódusa a szél által keltett rezgések tartományába esett. A szél úgy rángatja a hidakat, hogy örvényeket kelt a hídpálya körül. Az örvények sorra leválnak a hídról, és kialakul az úgynevezett Kármán-féle örvénysor. Az egymást követő örvények a hídpályára ható, periodikusan váltakozó erőket keltenek, melyek rezgésbe hozzák a hidat. A Tacoma Narrows hídnál ez rezonanciát okozott. A jelenséget a helyiek kezdetben érdekes tüneményként élték meg, és elnevezték a hidat Gallopping Gertie-nek. Ám négy hónappal az átadása után, november 7-én, az erős szél addig fokozta a lengéseket, amíg a híd leszakadt. De térjünk vissza barátságosabb vi- A széllökések okozta rezonancia miatt leomlott Tacoma híd IPM AMATŐR TUDOMÁNY 41

42 A széllökések okozta rezonancia miatt leomlott Tacoma híd zekre, és derítsük ki, mi okozza a hinta mozgását, ha a gyerek maga hajtja azt! A hintát lehet állva is hajtani, meg ülve is, de a lényeg ugyanaz. Amikor a hinta a felső holtponton (A) van, egy pillanatra megáll. Amikor a hinta áthalad a pálya legalacsonyabb pontján (B), akkor gyorsan mozog. Ha a kötél elszakadna, akkor egyszerűen elszállna, mint egy elhajított kődarab. A kötél kényszeríti a hintát az íves pályára. Mozgás közben nemcsak utasának súlyát kell megtartania, hanem körmozgást biztosító centripetális erőt is ki kell fejtenie. A kötélben ható erő mindig a hinta felfüggesztési pontja felé mutat. A hintán ülő személy nem érzékeli a kötélben ható erőt. Ő egy forgó (ív mentén lengő) rendszerben ül, és azt tapasztalja, hogy rá egy sugár irányban kifelé mutató centrifugális erő hat. A forgó rendszerekben ez a tapasztalat általános. A kanyarodó járművekben is megfigyelhetjük, hogy az utasok kifelé dőlnek. A sebesség irányának folyamatos megváltozását a kanyarban befelé mutató centripetális erő okozza, ez hozza létre a centripetális gyorsulást. Ám a belül ülők ezt a hatást egy tehetetlenségi erőként élik meg, akárcsak a fékezésnél őket előrenyomó, gyorsításnál az ülésbe préselő erőket. Most figyeljük meg a hintázó tömegközéppontjának mozgását! Amikor a hinta áthalad a B ponton, a hintán ülő személy felegyenesedik, amitől a súlypontja megemelkedik. Az izmai által kifejtett erő az íves pályától befelé, a forgáspont felé téríti el a tömegközéppontot. Az izmok munkát végeznek a centrifugális erő ellenében, vagyis a hintázó energiát ad a lengő rendszernek. Ahogy a hinta a C pontba ér, a hintán ülő személy ekkor előredől, vagy leguggol aszerint, hogy ül vagy áll a hintán. Ekkor a súlypontja távolabb kerül a forgástengelytől. Most is van munkavégzés, csak éppen az előbbivel ellentétes előjelű, a centrifugális erő végez munkát a hintázón, és a rendszer energiát veszít. Csakhogy a centrifugális erő nagysága a sebesség négyzetével arányos. Mivel a sebesség B pontban a legnagyobb, ott a legnagyobb a centrifugális erő is. Az A és a C pontokban viszont nulla a sebesség, ezért a centrifugális erő is az. Vegyük észre, hogy a tömegközéppont emelése mindig a mozgás nagy sebességű szakaszán történik, A tömegközéppont egy nyolcas alakú pályán mozog süllyedése pedig a kis sebességűn. Ez azt is jelenti, hogy a hintázó izmai akkor végeznek munkát a centrifugális erő ellenében, amikor az nagy. A munkavégzéssel több energia kerül a rendszerbe, mint amennyit az veszít, amikor a lassú mozgású szakaszon a hintázó leguggol, illetve megdől. Ezzel a hintázó periodikusan, éppen a hinta mozgásának ütemében energiát pumpál a lengőrendszerbe. Ahogy a hinta összes energiája növekszik, egyre nagyobb magasságokat ér el a lengése, illetve egyre nagyobb sebességgel mozog a pálya alsó szakaszán. Ettől persze a centrifugális erő is egyre nagyobb mértékben ingadozik, így a rendszerrel közölt energiaadagok is egyre nagyobbak lesznek. Ahogy a hinta lengése egyre nagyobb, egyre könnyebb azt hajtani. Kérdés persze, hogy mitől indul el a hinta. Beszálláskor lábbal ellökve persze kap egy kezdeti lendületet, és már csak ezt a lengést kell erősíteni. Azonban a hinta e nélkül is mozgásba hozható. Ha a hintázó előre- vagy hátradől, miközben kezével a kötélbe kapaszkodik, akkor a kötél nem egyenes lesz, hanem a kezénél megtörik, és a hinta a dőlés irányával ellentétes irányban elmozdul. E jelenség tárgyalása túlmutat cikkünk terjedelmén, ám nem nehéz belátni, hogy ez a mozgás egy kezdő lengést okoz, ami aztán a rezonanciával felerősíthető. Sőt a dőlés a későbbiekben is hozzájárul a lengés erősítéséhez. A hinta viselkedésének természetével 1976-ban Stephen M. Curry foglalkozott a Texasi egyetemen. Az ő számításai szerint az energia a lengések számával exponenciálisan nő. Curry néhány érdekes dologra is rámutatott, például arra, hogy az energiaátadás nem függ a hintázó személy tömegétől. Bár a magasabb emberek előnyben vannak, mert a súlypontjuk helyzetét jobban tudják változtatni, a kisebb gyerekek ugyanolyan könnyen tudják hajtani a hintát, mint a vén lovak. A másik érdekesség az, hogy a hinta kezdőlökés nélkül, pusztán fel-le guggolással is mozgásba hozható, mivel mindig van egy minimális mocorgása, amit a rezonancia felerősít. 42 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

43 TITKOS TINTÁK A kriptográfia lényege, hogy az üzenetet az illetéktelenek számára olvashatatlan, rejtjelezett formára alakítják. Ez a módszer hosszú fejlődésen ment keresztül az ókori titkos ábécéktől a mai digitális, nyilvános kulcsú rendszerekig. A titkosítási eljárások másik csoportjával a szteganográfia foglalkozik. Míg a kriptográfia az üzenetek tartalmát igyekszik titkossá tenni, a szteganográfia magának az üzenetnek a létezését igyekszik elleplezni. De mióta is léteznek titkos tinták? Ezt rejtvényünk fő sorából tudhatja meg. (A rejtvény megfejtését a 98. oldalon találja.) 43 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

44 Szubatomi részecskék a befőttesüvegben A radioaktív sugárzás a természet bizarr jelensége. Ha egy kicsit körülnézünk, akkor magunk is találhatunk gyenge sugárforrásokat, és a belőlük kirepülő részecskék nyomát is megleshetjük. T ermészetes, hogy amit nem látunk, attól félünk. Evolúciónk során kifejezetten hasznos dolog volt ez, hiszen erős szelekciós nyomás hatott arra, aki bement a barlangba megnézni, hogy mi brummog odabent. Ám modern világunkban egy csomó láthatatlan dologgal kellene békében együtt élni. Ilyen a radioaktív sugárzás is. A sajtó csinált belőle mumust, ám racionálisan nézve nem is mindig veszélyes. Persze az atombomba esztelen dolog. A hétköznapi embert érő sugárterhelés kb. 2/3-át a természetes háttérsugárzás adja, 1/3-a orvosi eredetű (pl. PET, CT), egyéb forrásokból általában kevesebb mint 2% származik. Magyarországon a lakosságot érő természetes sugárterhelés 2,4-3 millisievert/év, ami meglehetősen csekély dózisnak számít. Miközben a közepes és magas dózisok élettani hatásáról bőségesen áll rendelkezésre adat, az ilyen alacsonyakról nincsenek megbízható információk. Az évmilliók során az élő szervezetek alkalmazkodtak a háttérsugárzáshoz, emiatt nagyon nehéz a hatás vizsgálata. Egyes eredmények azt mutatják, hogy egy kevés besugárzás még csökkenti is a rákos megbetegedések kockázatát, és erősíti az immunrendszert. A természetben sok atom mindenféle külső hatás nélkül egyszer csak gondol egyet, és átalakul egy másik atommá. Instabil olajbogyók A természetben sok atom mindenféle külső hatás nélkül egyszer csak gondol egyet, és átalakul egy másik atommá. Képzeljünk el egy üveg olajbogyót, amiben némelyik olíva egyszerűen nem fér a héjába. Addig fészkelődik, amíg egyszer csak átalakul babszemmé, miközben elszáll egy porszem. De a babok sem nyughatnak, némelyik váratlanul megremeg, és átalakul borsóvá. Persze megint elszáll egy porszem. Az átalakulások teljesen váratlanul és befolyásolhatatlanul történnek. Azt az időt, ami alatt az olajbogyók fele babbá alakul, felezési időnek nevezzük. Ha a felezési idő mondjuk 1 hét, akkor az első héten az olajbogyók fele fog átalakulni, a másik fele megmarad. A második héten a maradék fele alakul át, vagyis az eredeti mennyiség negyede. A harmadikon 44 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

45 A befőttesüveg fedele középen a szívócsonkkal, körülötte a rögzítőcsavarok és az elektródák átvezetései A 320 V-os tápegység kialakítása egy kis próbapanelen A próbapanel forrasztási oldala Wilson ködkamrája 1911-ből (Cavendish Laboratory, Cambridge) a nyolcada, és így tovább. A természetben előfordulnak 0,1 mikromásodpercnél rövidebb felezési idejű izotópok, meg olyanok is, amelyek felezési ideje összemérhető a világegyetem életkorával (~14 milliárd év). A naprendszer ősanyagában sok radioaktív elem volt, de az évmilliárdok során nagy részük elbomlott. A hosszabb élettartamúak, mint az urán 238-as, a tórium 232-es vagy a kálium 40-es izotópja még ma is előfordulnak a Föld kőzetanyagában. A tudomány mai állása szerint részben ezek bomlása okozza a Föld belső hőjét, vagyis nem kis szerepük van abban, hogy bolygónk lakható. Az elszálló porszemek Amikor például a tórium-232 elbomlik, rádium-228 lesz belőle. A bomláskor kirepülő porszem egy = 4 tömegszámú alfa-részecske. Sebessége millió km/h, töltése pozitív. Erősen ionizál, száguldása közben centiméterenként több ezer ionpárt kelt maga körül a környező levegőben. Ionizálóhatása miatt ez a sugárzás a legveszélyesebb az élő szervezetekre, de az ionizáció során sok energiát veszít, éppen ezért hamar lefékeződik. A levegőben néhány centimétert képes megtenni, és egy vastagabb kartonlap is megfogja. Kis behatolóképessége miatt az emberi szervezetet csak a bőrfelszín közelében károsítja, kivéve ha maga a sugárforrás bejut a szervezetbe. A radioaktív sugárzás egy másik fajtája a béta-sugárzás. A fürge béta-részecskék (elektronok vagy pozitronok) sebessége megközelíti a fénysebességét. Sokkal kisebbek, mint az alfák, de A doboztető az összeszerelt tápegységgel és a szívócsővel. A piros drótok a 230 V-os hálózatra csatlakoznak majd A tápegység alkatrészei: dióda: 1N4007 D1 kondenzátor: 220 nf / 400 V C1 ellenállások: 12 kohm R1 1,2 Mohm R2, R3, R4 IPM AMATŐR TUDOMÁNY 45

46 az áthatolóképességük nagyobb. Levegőben néhányszor 10 centit tudnak megtenni. Az ember bőrén vagy egy kartonlapon simán átrepülnek, de egy 2 mm-es alumíniumlemez már teljesen elnyeli őket. Ionizálóhatásuk több százszor kisebb, mint az alfáké, ezért kevésbé veszélyesek. A sugárzás harmadik fajtáját a nagy energiájú gamma-fotonok alkotják. A gamma-sugárzás az elektromágneses sugárzások családjába tartozik, a levegőben több száz méterre eljuthat, miközben intenzitása fokozatosan csökken, akárcsak a röntgensugaraké. Még egy 10 cm-es ólomlemezen is áthatol, de ionizálóhatása több tízezerszer gyengébb, mint az alfa-sugárzásé. Élelmiszerek tartósítására, fertőtlenítésre, a gyógyászatban daganatos betegségek kezelésére is használják az 1920-as évek óta. Meglessük a részecskéket A környezeti sugárzások ellenőrzésére az olcsó filmdoziméterek, fólia nyomdetektorok valók. Az elterjedt Geiger Müller-számlálók a gyenge szennyezettség és kis aktivitások mérésére nem alkalmasak. Detektorcsövet Ft-ért lehet kapni, de a műszer megépítése csak látszólag egyszerű. Aki ilyenre vágyik, az inkább készen vásároljon. Az interneten ionizációskamra-leírásokat is lehet találni, de ilyenből is macerás jót építeni, és csak nagy intenzitású sugárzást lehet vele jól detektálni. Otthoni barkácsolásra leghálásabb a ködkamra. Az eredeti, Wilson-féle expanziós kamránál látványosabb az úgynevezett diffúziós ködkamra, de ehhez szárazjég vagy folyékony nitrogén kell, ezért most építsünk egy expanziós ködkamrát! A szerkezet működése azon alapul, hogy a száguldó részecskék maguk körül ionizálják a levegőt, és a keletkezett ionokra, mint ködmagvakra, lecsapódik a pára. Ködfonalak keletkeznek, amelyek kirajzolják a részecskék nyomát. A jelenséget 1896-ban C. T. R. Wilson fedezte fel, de csak 1911-re sikerült megbízhatóan működő ködkamrát építenie. A köd előállítása egyszerű, Wilsonnak sem ezzel volt gondja. Szilveszteri pezsgős kísérleteiknél észrevehették, hogy a pezsgősüvegben is egy kis köd képződik, amikor a palackból kihúzzák a dugót. A jelenség oka a palackban lévő gáz gyors tágulása. Nincs ideje hőt felvenni a környezetéből, így a tágulási munkát teljes egészében a belső energiájának kell fedeznie, amitől a gáz lehűl. A pezsgősüvegben nem tiszta gáz van, hanem levegő, szén-dioxid és vízgőz keveréke, de a lényegen ez nem változtat. A keverék a tágulástól lehűl, a vízgőz kicsapódik, és megjelenik a köd. A ködösítést úgy oldhatjuk meg, hogy egy kicsiny, néhány decis befőttesüveg tetejére egy rövid és viszonylag merev műanyag csővel egy nagyobb (60 ml-es) orvosi fecskendőt csatlakoztatunk. A szerkezet működése azon alapul, hogy a száguldó részecskék maguk körül ionizálják a levegőt, és a keletkezett ionokra, mint ködmagvakra, lecsapódik a pára. Az üvegbe tegyünk egy kis szűrőpapírcsíkot, amire csepegtessünk izo-propil-alkoholt (ennek hiányában denaturált szesszel is próbálkozhatunk). A fedél rácsavarása után az alkohol gőze gyorsan kitölti az üveget. A dugattyút hirtelen kihúzva az üvegbe zárt gőz kitágul, lehűl, és köd képződik. Nekünk azonban az kellene, hogy a köd csak a részecskék pályája mentén jelenjen meg, ne összeviszsza mindenhol. Régóta ismert, hogy a ködképződés elkerülhető, ha a levegőben nincsenek olyan kondenzációs magok, amelyeken a gőz kicsapódhatna. Tiszta kamra kell tehát, amiben nincsenek felesleges ködmagok. Ezért összeszerelés előtt a befőttesüveget pucoljuk ki (pl. sűrített levegős palackkal). A maradék szennyezést elektromos térrel távolítjuk el. A kamra fedelén át két elektródot vezetünk a gáztérbe, amikre kb. 320 V egyenfeszültséget kötünk. A tápegység megépítése a rajz alapján egyszerű, ha van némi jártasságunk az ilyesmiben. Akinek nincs, az kérjen segítséget hozzáértő ismerősétől! Az 1 Mohmos ellenállások miatt a kamrában lévő elektródák érintése teljesen veszélytelen, de a 230 V-os hálózatról működő tápegység többi részével vigyázni kell. Én az egész szerkezetet egy autógumiragasztó-készlet műanyag dobo- Az összeszerelt ködkamra 46 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

47 zába szereltem, amelyre egy glimmlámpa is került, a bekapcsolt állapot jelzése érdekében. A befőttesüveget a fedeléhez forrasztott csavarokkal a doboz tetejére rögzítettem, fejjel lefelé fordítva. A fedélen az elektródákat tartó átvezetőkondenzátorok között egy kis fekete tárgyasztal is helyet kapott, erre rögzítettem a sugárforrást, a csempe vagy hegesztőpálca egy darabját. (Lásd keretes írásunkat!) Ahhoz, hogy a jelenségből lássunk valamit, a kamrát fekete háttér elé kell állítani, és oldalról egy erős lámpával megvilágítani. Tapasztalatom szerint a napfény is elég jó, ha megfelelő szögből éri az edényt. A kamra lezárása után pár perc kell a gőz telítődéséhez. A fecskendő hirtelen kirántásakor pár másodpercig jól látszik a köd. A tisztítófeszültség bekapcsolása után a spontán ködképződés mérséklődik, és idővel tisztán kivehetők a ré- Halovány részecskenyomok a kamrában szecskék nyomai. Az a jó, ha a dugatytyút olyan lassan húzzuk kifelé, hogy éppen csak halovány ködképződés legyen. Közben lehet, hogy egyetlen nyomot sem látunk, lehet, hogy kettőt-hármat is. Miután lassan visszanyomtuk a dugattyút, a művelet megismételhető. Nagyon kell figyelni, mert az edényben a légörvények szétverik a nyomokat. Aki akarja, tovább tökéletesítheti a készüléket, de fizikai Nobel-díjat nem kap érte, mivel azt Wilson úr már 1927-ben megkapta ezért a kísérletért. A BESZEREZHETŐ SUGÁRFORRÁSOK Az utóbbi években igencsak megfogyatkoztak a környezetünkben lévő sugárforrások. Régebben a világító számlapos órákhoz használt festék rádium-226-ot tartalmazott. A sugárzás az óra burkolatán nem jutott ki, így a használóra nem volt veszélyes, de az órákat készítő munkásra igen, ezért beszüntették az ilyenek gyártását. Néhány búváróra esetében azonban még ma is találkozhatunk rádiumos festékkel, meg az orosz katonai eszközök műszerszámlapjain is. Lehetséges forrás a gázlámpákban régebben használatos úgynevezett gázharisnya, ami tórium-oxidot tartalmaz. Gyengén sugároz, nem veszélyes, de a ködkamrához elegendő alfa-részecskét ereget magából. Csak a régi gázharisnya jó, a mostanság kaphatókban már nincs tórium. Használható sugárforrás a WT20 jelű, piros végű volfrám hegesztőpálca, ami kb. 2% tóriumot tartalmaz. Bármely hegesztési szaküzletben kapható 800 Ft/db körüli áron. Régi bérházak lépcsőházaiban ritkán még találni lehet egyfajta kanárisárga csempét. Ennek festékanyaga uranit, ami 1-5% uránt tartalmaz. Budapesten például a Karinthy Frigyes utca 24. szám alatt van ilyen. A házat felújították, de a régi csempéket a lépcsőházba visszarakták. Nyilván nem tudták, hogy sugároz. A fal mellett kb. 20 μs/h-t, középen a postaládáknál 7-10 μs/h mérhető, de a GM-számláló már a kapu előtt mutatja, hogy jó címen jár az ember. Ha minden nap 1,5-2 órát ácsorognánk a lépcsőházban, vagy naponta 5-6 percen át támasztanánk a falat, akkor máris túllépnénk az egészségügyi dózishatárértéket. A gázharisnya tóriumot tartalmaz A régi órák számlapján rádium volt A piros végű hegesztőelektróda gyengén sugároz Uranitos csempét régi lépcsőházakban lehet lelni IPM AMATŐR TUDOMÁNY 47

48 PANCSOLÓS RAKÉTA Sok gyerek fantáziáját izgatják a rakéták, rakétamodellek. Arról persze kár álmodni, hogy Mézga Aladár stílusában űrrakétát építsünk a rekamié alatt, de néhány kiürült kólás palack és a kerti locsoló segítségével mi is építhetünk rakétát. A z interneten bogarászva hamar rátalálhatunk a különféle rakétamodelleket árusító webáruházakra euró közötti áron már kezdőknek ajánlott dolgokat lehet kapni. Persze a határ a csillagos ég, és nem csak az árban, hanem szó szerint is, hiszen világszerte több amatőr kísérlet történt már a világűr elérésére. Az amatőr rakétázás története az as évekig nyúlik vissza. Legnagyobb hagyománya az USA-ban van, ott működik a világ legrégebbi és legnagyobb rakétamodellező egyesülete (NAR, amely jelenleg körülbelül 5100 tagot számlál. Mondhatnánk, könnyű nekik, van elég hely a sivatagban, de például a Brit Rakéta Szövetség (UKRA, is igen jelentős. Magyarországon rakétamodell nincs forgalomban, pirotechnikai eszköz lévén magánúton sem szabad behozni. Az interneten fel-felbukkannak mindenféle sufniban eszkábált rakétamotorok és kávédarálóban gyártott hajtóanyagok. Az efféle barkácsolástól azonban óva intek mindenkit! Egyrészt mert baleset- és életveszélyes. Minden félszemű, félkezű amatőr pirotechnikus eleinte meg volt győződve róla, hogy őt nem érheti baj. Aztán mégis. A másik dolog, amiért intek mindenkit a pirotechnikai eszközök barkácsolásától az, hogy tilos, és a büntető törvénykönyv 2 8 évig terjedő szabadságvesztéssel bünteti. A rakéta a fúvóka és az indító-berendezés (üres rakéta az állványon, a rögzített pozícióból pár cm-re feljebb húzva az indítócsövön) A rakéta stabil repülésének feltétele, hogy a CP nyomásközéppont CG tömegközéppont mögött helyezkedjen el 48 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

49 Indulásra kész rakéta az állványon Rakétát azonban nem csak gyúlékony üzemanyaggal lehet hajtani. Az amatőr rakétások hamar felfedezték a PET (polietilén-tereftalát) üdítős palackokban rejlő lehetőséget. Ha a palackba némi vizet és sűrített levegőt nyomunk, a gáznyomás által kipréselt víz is hajtani tudja a rakétát. Az interneten rengeteg weboldal foglalkozik ilyen vizes rakétákkal, közülük kettőt ajánlok olvasóim figyelmébe. Az egyik az ausztrál Air Command Water Rockets ( ahol sok videó, leírás, útmutató olvasható. Jelenleg a magassági világrekordot is ők tartják 961 méterrel. A korábbi világcsúcstartó a Fokvárosi Egyetem csapata volt (830 m), az előtt pedig U.S. Water Rockets csapat, akiknek az oldala szintén sok érdekeséget tartogat ( BIZTONSÁGI ELŐÍRÁSOK A túlnyomás alatt álló palack robbanásveszélyes. Mindenki tartózkodjon tőle legalább 10 méter távolságban! A rakéta közelében viseljünk védőszemüveget! Csak szénsavas üdítőitalokhoz gyártott PET palackból építsünk rakétát! Másféle, nem túlnyomásra tervezett palackot nem szabad használni! A rakéta testére kemény, szilánkosra törő anyagból lévő (fém, üveg, rideg műanyag stb.) alkatrészeket, csavarokat, szegeket szerelni tilos! Sérült (durván karcos, megroppant) palackot felpumpálni nem szabad! A rakétát csak közvetlenül a kilövés előtt pumpáljuk fel. Ne tároljuk, szállítsuk nyomás alatt. Az indításhoz olyan helyet válasszunk, ahol a kilövőállványtól minden irányban legalább 150 méternyi szabad hely van. Utak, vasutak, épületek közelében rakétázni nem szabad! Csak szélcsendes időben lőjük fel a rakétát, és csak függőlegesen felfelé. A rakétát mindenki csak saját felelősségére építse meg és használja. A szerző és a kiadó kizár mindennemű felelősséget a jelen cikkben írottakkal és a rakéta használatával kapcsolatos közvetlen vagy közvetett eseményekkel és károkkal kapcsolatban, ideértve a személyi sérülést, dologi kárt, bevételkiesést, lelki megrázkódtatást, valamint büntetés kiszabását. IPM AMATŐR TUDOMÁNY 49

50 A rakéta mozgása az impulzusmegmaradás-tételén alapszik. A repülés közben rakétából kiáramló gáz (esetünkben vízsugár) impulzusa hátrafelé irányul, ezért maga a jármű a hajtósugárral ellentétes, előre irányuló impulzusra tesz szert, méghozzá minél több hajtóanyag távozik, annál nagyobbra. Vizesrakéta építése A legegyszerűbb megoldás az, ha fogunk egy palackot és töltünk bele némi vizet. A palack nyílásába egy kis csővel átfúrt dugót nyomunk, amihez egy biciklipumpát csatlakoztatunk, és elkezdjük pumpálni. Amikor a nyomás elég nagy lesz, kilöki a dugót, és a rakéta elindul. A baj ezzel részben az, hogy az indulás teljesen váratlanul következik be, attól függően, menynyire szorul a dugó. Másrészt a palack nyaka nagyjából 22 mm-es fúvókaátmérőt jelent, ami nagy induló gyorsulást, de rövid idejű működést eredményez. A kisebb nyílású fúvóka kisebb tolóerőt, ám hosszabb ideig tartó működést biztosít. Általánosan elterjedt a Gardena-fúvóka, ami a Gardena locsolórendszer csatlakozójából készül és körülbelül 9 mm-es nyílású. Nagy előnye, hogy a rakéta az indítóállványon egy csatlakozóval rögzíthető. Az indítást úgy lehet megoldani, hogy a csatlakozót egy madzag meghúzásával távolról kinyitjuk. Számos módszer van a fúvóka rögzítésére, de a PET palackok menetei sajnos semmi mással nem kompatibilisek, csak a saját kupakjukkal. A kupak polipropilénből van, ami egy nyúlós, semmivel nem ragasztható műanyag. Ezért én nem is használtam, hanem faráspollyal durván lereszeltem a meglévő menet javát a palackról. Ceys oldószeres műanyagragasztóval vastagon bekentem az egycolos csapelem belső menetét. Amikor a ragasztó már kissé megoldotta a műanyagot, egy 5, 4, 3, 2, 1 barkácsolni, meg még ejtőernyőt is lehet szerelni bele, de ezzel most nem vesződtem. Az ejtőernyő persze jó dolog, mert nélküle a visszatérő rakéta km/h sebességgel csapódik a földbe, ami keményebb talajon legalábbis orrkúptörést jelent. A rakéta szárnyait egy műanyag iratgyűjtő anyagából vágtam ki. Sok kísérletezés után arra jutottam, hogy bár nem a legszebb a legegyszerűbb a szárnyakat Patex szalaggal rögzítepapagájfogóval rágyilkoltam a palack megreszelt nyakára a csapelemet. Igaz, így nehezebb a palackot feltölteni, de ez a fajta rögzítés egyszerű és a ragasztó megszilárdulása után nagyon erős. A rakéta testének egy 2,5 literes palackot választottam, de lényegében bármilyen hengeres, 0,5 2 literes palack megfelel. A rakéta orrára kell egy orrkúp, amit én egy másik palack levágott tetejéből készítettem. Persze lehet szebbet, jobbat 50 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

51 A rakéta műszaki paraméterei a következők: Üres tömeg Rakétatest átmérője Fúvókaátmérő 113 g 110 mm 9 mm Induló nyomás 2 bar 3 bar 4 bar 5 bar Optimális víztöltet 6,4 dl 6,8 dl Elvi maximális repülési magasság 30 m 46 m 58 m 69 m Maximális sebesség 90 km/h 130 km/h 170 km/h 210 km/h Maximális gyorsulás 9 g 13 g 17 g 22 g Átlagos gyorsulás 4,0 g 6,7 g 10 g 14 g Hajtómű maximális tolóereje 22 N 34 N 45 N 56 N Hajtómű működési ideje 0,65 s 0,54 s 0,49 s 0,43 s Emelkedési idő 2,7 s 3,1 s 3,3 s 3,5 s Elvi maximális repülési idő 5,3 s 6,5 s 7,3 s 7,9 s Becsapódási sebesség visszatéréskor A repülési paraméterek jelleggörbéi ni. Így utólag is lehet igazgatni őket, ha a rakéta nem repül egyenesen. Keressük meg a kész rakéta súlypontját úgy, hogy egy vonalzón megpróbálunk vele egyensúlyozni. Amikor megvan, kössünk egy nagyjából 2 méteres madzagot a rakétára a súlypontjánál. A madzagnál fogva pörgessük meg a levegőben, és figyeljük meg, hogy egyenletesen repül-e. Ha bukdácsol, akkor hiba van a kiegyensúlyozással, nem szabad kilőni! Ha szépen repül, jöhet az indítás. Az indító-berendezéshez szükséges szerelvényeket bármelyik víz- és központifűtés-szerelési anyagokat árusító boltban fillérekért meg lehet vásárolni. Az állvány alapja egy úgynevezett 1/2 colos sárgaréz falikorong. Ebbe csavarunk egy 18 1/2 2-es Alu plex szorítógyűrűs BM csatlakozót, ami egy rövid műanyag csővel kapcsolódik a Gardena gyorscsatlakozóhoz. A falikorong másik ágába egy 1/2 colos toldónyak került, amibe egy 1/2 3/8 átalakító-gyűrűvel beszorítva és Gumiám pasztával tömítve egy személyautókhoz való kerékszelepet rögzítünk. Az összeszerelés a kép alapján egyszerű. Lényeges, hogy összecsavarás előtt a meneteket teflon tömítőszalaggal alaposan tekerjük be! Én még bonyolítottam egy kicsit a dolgot, és egy T-idom beiktatásával egy nyomásmérőt is építettem, de ez nem feltétlenül szükséges. A szerelvények ára Ft/db, a feszmérő 1600 Ft. Az egész cuccot összeszerelés után egy masszív fa alapra csavarozzuk (forgácslap nem jó, szétázik). A locsolócsatlakozóra egy szorítóbilincscsel kötjük az indítózsinórt, a fénykép szerint. A zsinórral ellentétes oldal- 71 m/h 80 km/h 84 km/h 86 km/h ra egy rugót szereltem, a kioldást segítendő. Lehet szimmetrikus, Y-alakban végződő zsinórt is használni két szemescsavarral, de akkor nagyobb erővel kell húzni az indításhoz. Az állvány torkába egy 9 mm-es saválló acél indítócsövet is ragaszottam epoxiragasztóval. Ez sem feltétlenül szükséges, de növeli a gyorsulást a kezdeti szakaszban, így körülbelül 10%-kal nagyobb repülési magasságot lehet elérni (az enyém 180 mm hatásos hosszúságú, a hosszabb jobb, de ilyen cső volt). Kézi pumpával 5 barnál nagyobb nyomást fáradtságos lehet elérni, felnőtt segítsége nélkül 3 bart is bajosan. Kompresszorral akár 8 barig fel lehet menni, de ilyenkor a pumpálást is hosszú csővel, távolról szabad végezni, mert ez ugyanúgy felrobbanhat, mint Wernher von Braun egyik-másik kísérleti rakétája. Nagyobb nyomással nagyobb magasságot lehet elérni, de a földről a különbség nem nagyon látszik, úgyhogy nem érdemes a biztonságos 5 6 bar fölé menni. IPM AMATŐR TUDOMÁNY 51

52 A MAGYAROK NYILAI Mint az köztudott, a középkori keresztény nyugat-európaiak félelmükben így imádkoztak: A sagittis Hungarorum libera nos, Domine!, azaz a magyarok nyilaitól ments meg, Uram, minket. De miért volt félelmetes fegyver a magyarok nyila? A z íj a korai kőkorszaktól a 16. századig olyan jelentőséggel bírt az emberiség történetében, amelyhez talán csak a kerék jelentősége fogható. Európában két fontos típusa terjedt el: az egyszerű nyugat-európai botíj és a keleti, nomád íj. A botíj tulajdonképpen egy zsineggel megfeszített faág. A híres középkori angol hosszúíj (longbow) is ilyen, egyetlen fadarabból faragott, egyenes, végei felé keskenyedő, D keresztmetszetű bot volt. A meghajlított íj külső felén az anyag húzóerőnek, belső felén összenyomásnak van kitéve, a fának ezeket egyaránt el kell viselnie, máskülönben az íj eltörik. Az ázsiai íjkészítők alapként egy vékony falapot használtak, amelynek külső felére állati inakat enyveztek, a belsőre szarulemezeket. Az inak körülbelül négyszer nagyobb húzóerőt viselnek el, mint a fa, a szarulemezek meg kétszer akkora nyomóerőt. Ezzel a réteges szerkezettel szilárdabb, erősebb fegyvert kaptak. Ilyen összetett íjakat már a szkíták is készítettek az i. e. 7. században. Merev szarvakkal az i. e században egészítették ki Közép-Ázsia nomád lovas népei. A honfoglalás kori magyar íj is a merev szarvú összetett íjak közé tartozott. Egyetlen eredeti példánya sem maradt fenn, szerkezetére csak feltételezések utalnak. Ahhoz, hogy alaposabban megértsük e szerkezetek működését, és méréseket végezhessünk, szükségünk van egy íjra. Magunk is elkészíthetünk egyet, de az íjkészítés évezredek óta külön szakma. Egy vadászatra is használható egyszerű hosszúíj elkészítése legalább két hónap. Ezért mi most beérjük egy primitív modellel, amelyet pár perc alatt össze lehet rakni. Sokféle anyag jöhet szóba, keményfától (mogyoró, szil, kőris) a villanypásztor üvegszálas tartóosz- 52 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

53 A magyar íjat arra tervezték, hogy lovak nyergéből, gyorsan és sokat lőjenek vele, s erre igen alkalmas volt. lopáig. Mindenki bátran kísérletezzen! A lényeg, hogy a bot relatíve könynyű, rugalmas és erős legyen. Olcsó megoldás a PVC-cső, de nem minden fajta válik be. A Voltomat vastag falú, úgynevezett villanyszerelési páncélcső elég jó. Barkácsáruházakban pár száz forintért lehet kapni egy szálat. A 16 és a 20 milliméteres cső éppen egymásba illik, és egy kevés ragasztószalaggal össze lehet szorítani. Ez a dupla cső körülbelül 170 centiméter hosszúra levágva teljesen megfelel az igényeinknek. Az íj húrozásához könnyű, de erős, rostos műanyag zsineget használhatunk. Az íjtest két végén oldalt, egymással szemben két-két 3-4 milliméteres, ferde bemetszést ejtsünk fűrésszel, hogy az ideg le ne csússzon. Az ideget egyszerűen kössük ide, és feszítsük meg annyira, hogy a húrmagasság körülbelül centiméter legyen. Vesszőként keményfa körlécet, Magyar íj részei mogyorófavesszőt, esetleg nádat használhatunk. A vessző végébe faragjunk egy kis bevágást (nock) az idegnek, az elejére meg nyílhegy helyett zsinegből egy kis bandázst tekerjünk. Fontos, hogy két-három tollat is ragasszunk rá. Ez a készség komoly íjászatra nem való, de kísérletezni jó, és körülbelül 10 méterről célba lőni is. A maximális lőtávolsága nagyjából 30 méter, de ezen belül sérülést még ez a primitív eszköz is okozhat, ezért használjuk körültekintően! Lőhetünk vele szalmabálára vagy papírral, ronggyal kitömött kartondobozra, de emberre, állatra soha! Íjmodellünk és egy valódi íj tollazott vesszőkkel Milyen erős az íj? Az íjra akasszunk egy rugós mérleget, azzal húzzuk ki az ideget, és közben mérőszalaggal mérjük meg a húzáshosszt. 5 centiméterenként olvassuk le a mérleget. A rugós mérleg tömegegységben (kilogramm) van skálázva, de valójában erőt (súlyt) mér. A leolvasott számokat 9,81-gyel szorozva megkapjuk a húzóerőt newtonban. Az adatokat foglaljuk táblázatba, és ábrázoljuk grafikonon az erőt a kihúzat függvényében! A kapott úgynevezett statikus karakterisztikán azt látjuk, hogy az erő nagyjából egyenesen arányosan növekszik a kihúzat hosszával, vagyis az íj a Hook-törvény szerint viselkedik. Az íjban tárolt energiát megkapjuk, ha kiszámítjuk a görbe alatti területet. Durva közelítésként a maximális húzóerőt megszorozzuk a teljes kihúzat hosszával, és az eredményt elosztjuk 2-vel (W=1/2 F max x max ). Az íj ennek az energiának a nagy részét lövéskor átadja a vesszőnek, egy kisebb része veszendőbe megy az íjkarok deformációja során. Az íj hatásfokát megkapjuk, ha meghatározzuk a kirepülő vessző energiáját is. Ehhez meg kell mérni a vessző tömegét mondjuk egy digitális konyhamérlegen és a sebességét. A sebességméréshez videókamerával oldalról nézve vegyünk fel néhány lövést. A felvételeket kikockázzuk, és a képernyőn lemérjük, mekkora utat tesz meg a vessző a saját hosszához képest. A vessző kezdősebessége v0=s/l L f, ahol s a látszólagos elmozdulás, l a vessző hossza a képen, L a vessző tényleges hossza méterben, f a videókamera képváltási frekvenciája (25 fps, esetleg digitális fényképezőgépeknél 15 fps). A veszsző kezdeti energiája W0=1/2 m v 02. Az íj hatásfoka η=w0/w, várhatóan 90% körüli érték, de ez nagyban függ a vessző tömegétől is. Nehezebb veszszőnél jobb a hatásfok. Kísérleti íjunk energiája 30 grammos vesszővel 5-7 J, nagyjából akkora, mint egy légpuskáé. IPM AMATŐR TUDOMÁNY 53

54 A honfoglalás kori magyar íj is a merev szarvú összetett íjak közé tartozott. Egyetlen eredeti példánya sem maradt fenn, szerkezetére csak feltételezések utalnak. Magyar íj kontra hosszúíj Manapság egy magyar íj másolatának beszerzése nem jelent különösebb gondot. Több vállalkozó készít ilyeneket, legismertebbek a Kassai- és Grózer-féle íjak. Az alapmodellek ára ezer forint körül van, egy gyerekeknek való, kisebb ezer forint. Markolatuk és szarvaik fából készülnek, de a bőrborítású rugalmas íjkarok műgyantába ágyazott üvegszál kompozitból vannak. Húzáserősségük N (20 50 font). Az íj húzóerejének statikus mérése A vessző sebességének mérése videofelvételen Lemérve az íj karakterisztikáját, nagyon hasonlót kapunk, mint a PVC-íjnál. Van ugyan egy kis S alakú hajlata, de majdnem egyenes. Ez viszont azt jelenti, hogy megfelelő méretben és anyagból elkészítve a hosszúíj hasonló erejű, mint a magyar íj. A rendelkezésre álló adatok alapján az átlagos, katonai hosszúíjakkal maximum 200 méteres lőtávolságot lehetett elérni. Fábián Gyula kísérletei alapján a magyar íjról ugyanez feltételezhető. Valószínű, hogy a honfoglalás kori magyar íjak is hasonló teljesítményre voltak képesek, mint nyugati társaik. Akkor viszont felvetődik a kérdés, hogy miért rettegett a keresztény Európa a magyarok nyilaitól. És eleink miért vesződtek a bonyolult szerkezetű összetett íjak készítésével? Az első kérdésre kiábrándító választ ad a történettudomány. A bevezetőben említett félelmetes litánia állítólag Kossuth Lajostól származik, az 1850-es évekből. A gyakran idézett Carmina Mutinensia imája félrefordítás, ott a magyarok dárdáiról van szó. A századi források még meglehetősen visszafogottan nyilatkoznak a magyarok hadjáratairól, melyeket sokszor nyugati hadurakkal szövetségben folytattak. M. G. Kellner német történész szerint csak a későbbi művek szerzői igyekeznek minden baj forrásának beállítani a rettenetes magyarokat, akik valójában semmivel sem jelentettek nagyobb veszélyt Európára, mint az állandó belviszályok, a normannok vagy a szaracénok. Ami a második kérdést, az íj szerkezetét illeti, a választ az íj használatának Íjmodellünk és egy igazi íj mért karakterisztikája körülményei adják. Az összetett íjkarok nagyobb hajlítást bírnak, mint a tömör fa, és a szarvaknak köszönhetően az íj méretéhez képest nagy húzáshosszt lehet elérni, ami növeli a vessző gyorsítási útját és a lövés energiáját. Tehát egy viszonylag kicsiny, könnyű, de elég erős (40-50 fontos) íjat lehetett készíteni. A kis méret a lóhátról való használat miatt fontos volt. A különböző népek más-más követelmények szerint alakították ki íjaikat, s ezek hatékonyságát csak azon lehet lemérni, hogy mennyire feleltek meg annak a célnak, amelyre tervezték őket. A magyar íjat arra tervezték, hogy a lovak nyergéből, gyorsan és sokat lőjenek vele, s erre igen alkalmas volt. Jelentőségét nem maga a szerkezet adta, hanem a harcmodor, eleink stratégiája, katonapolitikai döntései együttesen. A skandináv eredetű angol longbow a százéves háború idején élte virágkorát, gyalogos íjászok csapatai használták a korra jellemző nehézlovasság ellen. Nem a gyorsaság, hanem a nagy lőtávolság és a páncélt átütő erő volt a cél, ezért nagy, nehéz és erős (70-80 fontos vagy nagyobb) íjakat készítettek. Az íj csak a században veszítette el uralkodó szerepét, amikor felváltotta egy jóval hatékonyabb eszköz, a lőporral működő tűzfegyver. A fejlődésben a 20. század jelent újabb állomást, amikor hobbi-, vadász- és sporteszközként újra felfedezték, és megjelent egy egészen új, lényegesen eltérő karakterisztikájú változata, a csigás íj. De ez már egy másik történet. 54 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

55 AZ ŐSZI SZÍNEK KÉMIÁJA A legszebb őszi színeket akkor látjuk, ha hosszú, enyhe, ugyanakkor kellőképpen csapadékos az ősz. Ilyenkor van elég idő a bomlási folyamatok tökéletes lezajlásához. A tartós szárazság és a korai, erős fagyok viszont megakadályozzák az őszi színkavalkád kialakulását. A növényekben hihetetlen mennyiségű és fajta színanyag van, a leveleik mégis általában zöldek. Ugyanis az ezt előállító klorofill elfedi a többi jelen lévő színt. Hogy ősszel miért színesednek meg a levelek, azt rejtvényünk fő sorából tudhatja meg. (A rejtvény megfejtését a 98. oldalon találja.) 55 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

56 VINGARDIUM LEVIOSA Harry Potter világában a tárgyak lebegtetése az egyik legegyszerűbb dolog. Fogjuk szépen a varázspálcát, huss és pöcc. Ja, és a varázsige: vingardium leviosa! A való életben sem lehetetlen a dolog, de mi nem varázslattal, hanem mágnessel próbálkozunk. Egyensúly: az asztal -D w tartóerővel hat az m g súlyú csészére (D az asztalra jellemző rugalmassági állandó) M egszoktuk, hogy a dolgoknak súlyuk van, a Föld gravitációs ereje lefelé húzza őket. A dolgok azért állnak meg a földön, az asztalon és egyéb helyeken, mert egy másik erő ellensúlyozza a gravitációt. Az asztalra tett kávéscsésze esetében az asztal kissé behajlik a csésze alatt. Minél nagyobb a lehajlás (w), annál nagyobb az asztal rugalmasságából származó tartóerő. A csésze alatt az asztal addig süpped be, amíg a rugalmas tartóerő akkorára nem nő, amekkora a csésze súlya. Ekkor a két erő egyensúlyba kerül, eredőjük zérus, és a csésze szépen megállapodik. A lebegéshez ugyanilyen egyensúlyt kellene létrehozni, csak éppen az asztal helyett valami láthatatlan dolog kell. Kézenfekvőnek tűnik, hogy mágneses vagy elektromos erőket használjunk, amelyek képesek közvetlen érintkezés nélkül, távolról hatni a tárgyakra, és sokkal erősebbek, mint a gravitáció. Mégsem lebeg Mohamed koporsója? Az axiális gyűrű alakú mágnesek (pl. hangszórómágnes) pólusai a gyűrű lapjain vannak. Ha ilyen gyűrűket felfűzünk egy függőleges botra úgy, 56 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

57 A néphagyomány szerint Mohamed koporsója ég és föld között lebeg egy mekkai mecsetben, egyesek szerint mágneskövek segítségével. hogy azok az azonos pólusú lapjaikkal nézzenek egymás felé, akkor taszítani fogják egymást, és a felső gyűrűk szépen lebegni fognak. A bot miatt a gyűrűk csak fel-le tudnak mozogni, a varázslatos az lenne, ha szabadon lebegnének, mindenféle támaszték nélkül. Miként lehet úgy elrendezni a mágneseket, hogy legalább az egyik stabilan lebegjen? A választ az angol lelkész és matematikus, Samuel Earnshaw adta meg 1842-ben: sehogy! Earnshaw szellemes matematikai bizonyítással igazolta, hogy az inverz négyzetes erőtörvények szerint egymásra ható testek rendszere nem lehet statikus egyensúlyi állapotban. Ilyen, a távolság négyzetével csökkenő erő a gravitáció, az elektrosztatikus Coulomb-erő, a mágneses erő ferromágneses és paramágneses anyagok esetében. Earnshaw szerint akárhogyan rendezzük el a mágneseket, nem tudunk stabil lebegést megvalósítani, sőt elektromos és gravitációs térrel sem lehet ilyet csinálni. A néphagyomány szerint Mohamed koporsója ég és föld között lebeg egy mekkai mecsetben, egyesek szerint mágneskövek segítségével. Csakhogy Earnshaw szerint ez lehetetlen. A muszlimok sem ismerik a lebegő koporsó legendáját, a monda csak a keresztény Európában terjedt el a 15. században (ráadásul a próféta sírja nem Mekkában, hanem Medinában van). De ha Mohamed koporsója nem lebeghet, akkor hogy működik a mágnesvasút? Kell egy visszacsatolás! Earnshaw tételét többféleképpen ki lehet játszani. Az egyik lehetőség, hogy lemondunk a statikus egyensúlyról. A pár éve divatba jött mágneses lebegtetésű földgömbök trükkje is ez. A földgömbben lévő mágnest egy vagy több elektromágnes tartja lebegésben. A gömb helyzetét egy érzékelő (tipikusan optikai vagy mágneses, ún. Hall-szenzor) figyeli, ami egy elektronikus vezérlőegységhez kapcsolódik. Ez szabályozza az elektromágnesek tekercseiben folyó áramot, azaz a mágnesek erejét. Ha a gömb süllyed, akkor ráad egy kis kakaót, amitől a gömb emelkedik, ha meg nagyon felemelkedik, akkor visszavesz belőle. Az érzékelő jele alapján az elektronika beavatkozik a mágnesek működésébe, vagyis a rendszerben visszacsatolás van. A valóságban az elektromágnesek tere folyton változik, a lebegő földgömb alig észrevehetően, néhányszor 10 Hz-es frekvenciával rezeg, de ezt csak érzékeny műszerrel lehet kimutatni. A rendszer nem statikus, hanem dinamikus egyensúlyban Az oszlopra fűzött mágnesgyűrűk szépen lebegnek egymás fölött A mágnesesen lebegtetett földgömb trükkje a talapzatba épített elektronika Az SMT (Shanghai Maglev Train) működésénél is fontos a visszacsatolás IPM AMATŐR TUDOMÁNY 57

58 van, ezért nem érvényes rá Earnshaw tétele. Visszacsatolással beállított mágneses lebegtetést használ a sanghaji mágnesvasút is. A 30 km-es pályán 430 km/h sebességgel száguldó szerelvények 10 ± 2 mm-rel lebegnek a pálya felett. Az ilyen szerkezetek működéséhez elektromos áram kell, nem is kevés. De vajon létezik-e olyan megoldás, ami külső energia felhasználása nélkül oldja meg a lebegtetést? Hát persze! Erőtörvénysértési kísérlet Earnshaw tétele azzal is kicselezhető, ha az erő nem a távolság négyzetével csökken, hanem valami más függvény szerint. Lehet pl. diamágnest használni. Már Faraday felfedezte, hogy a diamágneses anyagok furán viselkednek, az iránytű mutatóját taszítják. Ha egy apró mágnest két diamágnes közé rakunk, akkor azok taszítani fogják azt. Ha a kis mágnes elindul az egyik diamágnes felé, akkor az annál erősebben tolja el magától, minél közelebb kerül hozzá. Erre a taszítóerőre nem igaz Earnshaw tétele, működhet a lebegés! Diamágneses bizmuttömbök között szépen lebeg a mágnes A paramágneses anyagokat vonzza, a diamágneseseket taszítja a mágnes Meissner-effektus A legerősebb diamágneses tulajdonságot mutató anyag a bizmut. Gyakran használják ötvözőanyagként. Az ebay-en 100 grammot kb Ft-ért lehet vásárolni. Olvadáspontja 271,5 C, vagyis egy nyeles pléhpohárban vagy merőkanálban, rezsón, gázlángon könnyen meg lehet olvasztani. Alumínium üdítősdoboz alját öntőformának használva öntsünk belőle két kis pogácsát! Vigyázzunk vele, mert a higanyhoz és az ólomhoz hasonlóan a bizmut is mérgező! A kihűlt, megszilárdult pogácsákat a képen látható módon szereljük egy kis talapzatra, úgy, hogy legyen közöttük egy kb. 8 mm-es légrés. A légrésbe helyezzünk egy apró neodímium mágnest! A neodímium-vas-bór ötvözetek a legmodernebb mágnesek, sokféle méretben lehet kapni őket, pl. az Euromagnet Kft.-nél ( Nagyon erősek, ezért a nagyobb darabokkal nem árt vigyázni! Amikor saját erejükből egymásnak csapódnak, összetörhetnek, vagy a króm védőbevonat lepattoghat róluk. Könnyen csonttörés lehet belőle, ha két nagy mágnes közé kerül az ujjunk, és abból is baj lehet, ha gyerek vagy háziállat egy kisebb mágnest lenyel (összevissza mászkál benne a földi mágneses tér hatására). Nekünk most egy piciny, 3 mm-es neodímiumkocka elegendő. Az ilyen mágnesek elég erősek ahhoz, hogy érezhető diamágneses effektust okozzanak, de ez még nem elég a lebegéshez. Egy külső mágnest is bevetünk. Annál jobb, minél kevésbé inhomogén a segédmágnes tere, ezért használjunk egy nagyobb, gyűrű alakú mágnest. Szereljük csavarokkal állítható tartóra, és úgy állítsuk be a távolságát, hogy 58 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

59 a kis kocka szépen lebegjen a résben. Bár most a kocka súlyának javát a segédmágnes tartja, a bizmutpogácsák nélkül egyensúlyt nem lehetne létrehozni. A szupravezetőkkel is lehet így lebegtetni, mert azok ideális diamágnesek, teljesen kiszorítják magukból a mágneses teret (Meissner-effektus). Ha egy kis mágnest helyezünk egy szupravezető fölé, akkor az ott stabilan lebegni fog. Persze folyékony nitrogénnel hűteni kell, hiszen a ma ismert magas átmeneti hőmérsékletű szupravezető kerámiák is csak C-nál alacsonyabb hőmérsékleten működnek. Kifordítva az elrendezést, olyan szerkezetet is lehetne építeni, amiben a diamágnes lebeg a külső térben. Ilyen eszközben nagyon erős (10 tesla nagyságrendű) mágneses tér használatával vízcseppeket, gyümölcsöket, sőt élő békát is sikerült már lebegtetni, tudniillik ezekben sok a víz és a víz is diamágneses. Otthon ilyen erős mágneses teret nem tudunk létrehozni, hiszen a béka lebegtetésekor az elektromágnesek annyit fogyasztottak, mint egy villanymozdony. Pörgettyűk és ceruzák Roy Harrigan amerikai feltaláló más módszert talált Earnshaw tételének kikerülésére. Ötletének lényege az, hogy a lebegő mágnest a pörgettyűhatás segítségével lehet stabilizálni. Később egy Bill Hones nevű vállalkozó gyártani kezdte a szerkezetet, ami A lebegő ceruza csak a hegyével támaszkodik Az élő béka vígan lebeg a 16 tesla fluxussűrűségű mágneses térben A Levitront a giroszkóphatás stabilizálja manapság Levitron néven kapható ( Ebben egy ménkű nagy ferritmágnes felett egy parányi pörgettyű pörög. Nem kell gyorsan forognia, a stabil lebegéshez kb fordulat/perc szükséges. Elég ügyesnek kell lenni, hogy a játék működjön, mert nagyon kicsi az a térfogat, ahol a lebegés lehetséges, és ott is elég bizonytalan a dolog. A játék a fizikusok érdeklődését is felkeltette. Kiderült, a stabilitásban lényeges szerepet játszik, hogy a pörgettyű tengelye mozog a mágneses erővonalak körül. A szerkezet megépítése bonyolult, nagyon kényes a pörgettyű kiegyensúlyozására. Otthoni játék vagy iskolai demonstráció céljára inkább egy másik szerkezetet javasolok. Egy ceruzára húzzunk két mágnesgyűrűt, és rögzítsük őket pl. gyurmaragasztóval. Egy deszkalapra négy iskolai táblamágnest kell ragasztani a fénykép szerint. Végül a ceruza hegyének kell egy kis támaszték. Megfelelő beállításnál a ceruza szabadon lebeg, csak a helye érinti a támasztékot. Az itt keletkező támasztóerő adja azt a járulékot az erőrendszerhez, amely sérti az Earnshaw-tétel érvényességének feltételeit, hiszen ez nem inverznégyzetes erő. E nyomóerő helyett húzóerőt is lehet használni, ha egy vékony hajszállal kötjük ki a ceruzát. Az eredmény ugyanaz. IPM AMATŐR TUDOMÁNY 59

60 FOLYÉKONY MÁGNES Az utóbbi évek egyik slágere a nanotechnológia, ami számos problémára ígér megoldást új, különleges anyagok használatával. Ezek leglátványosabbjai közül való a ferrofluid, ami egy mágneses tulajdonságokat mutató folyadék. Bár a NASA-nál fejlesztették ki, akár az iskolai kémiaszertárban vagy otthon is elkészíthető. A nanométer a méter egymilliárdod része. Összehasonlításul: egy emberi hajszál durván nm vastag, egy vörösvérsejt átmérője úgy nm körül van, a mikroprocesszorok szerkezeti részei 100 nm körüliek, a DNS-szál vastagsága 2 nm, az atomok mérete pedig 0,1 nm nagyságrendű. Nanotechnológiának szokás nevezni minden technológiát, ami nagyjából az nm mérettartományba eső szerkezetekkel foglalkozik. E multidiszciplináris területen számos tudományág például molekuláris és sejtbiológia, kolloidkémia, félvezető-fizika szakemberei működnek együtt az új anyagok és technológiai megoldások fejlesztésében. Persze ha alaposabban körülnézünk, akkor rá kell eszmélnünk, hogy a nanotechnológia legnagyobb mestere az élő természet. Például a legyek és a pókok vígan szaladgálnak a plafonon, sőt nagyobb állatok, mint a Földközi-tenger partvidékén gyakori fali gekkók is képesek erre a mutatványra. Amikor szükséges, lábuk jól tapad a felülethez, amikor meg lépni akarnak, könnyen leválik. A trükk az, hogy talpuk nanoméretű szőröcskéi van der Waals-kötésekkel hozzá tudnak tapadni lényegében bármilyen anyaghoz, talán csak a teflon kivétel. A tisztaság szimbólumaként ismert lótusz vagy a nálunk is gyakori kerti sarkantyúka levele azért marad tiszta, mert a felületén lévő nanoszerkezet 60 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

61 Az ipar mellett a művészek figyelmét is felkeltette a ferrofluid. Sokakat elbűvölnek a pazar formák, amelyek változó mágneses tér hatására mozgásba jönnek. lepergeti a vizet és a szennyeződéseket. Ezt a megoldást ma már kültéri falfestékeknél, szaniter kerámiáknál és autózománcoknál is használják. Most egy másik, rendkívül látványos nanoanyagot, a ferrofluidot vesszük szemügyre. Ezt sokféle célra használják, például merevlemezek csapágyainál folyékony tömítésként, nagy teljesítményű hangszórók hűtésénél hővezetőként, az orvoslásban pedig az MRI vizsgálatokhoz kontrasztanyagként. Magnetitszuszpenzió hét lépésben A ferrofluidok (más néven folyékony mágnesek vagy mágneses nanofluidok) nanoméretű, 2 15 nm-es ferromágneses részecskéket tartalmaznak folyadékban egyenletesen eloszlatva. Ez egy olyan kolloid rendszer, ami ferromágneses tulajdonságokat mutat. A szemcsék anyaga lehet például az Fe 3 O 4, γ-fe 2 O 3, CoFe 2 O 4, Co, Fe vagy FeC, amit vákuumban történő porlasztással, kondenzációval vagy kémiai úton, csapadékképződéssel járó reakciók segítségével lehet előállítani. A tipikus ferrofluidok térfogatának nagyjából 5%-át adják ezek a szilárd ferromágneses szemcsék. Az anyag 85%-a a hordozófolyadék, amit a ferrofluid alkalmazása szerint választanak ki, ez lehet poláros (például víz) vagy apoláros (olaj, olajsav, kerozin, petróleum stb.). A kolloid rendszer stabilitásához egy harmadik komponensre, egy emulgeátorra is szükség van. Ez általában valamilyen felületaktív anyag, ami a kész ferrofluid körülbelül 10%-át teszi ki. Nélküle a szemcsék összecsomósodnának vagy a folyadék aljára ülepednének. Az első ferrofluidot a NASA-nál készítette Solomon Stephen Papell, ban. Ez az anyag magnetit- (Fe 3 O 4 ) szemcsék kerozinos diszperziója volt, ami felületaktív anyagként olajsavat tartalmazott. A kolloid magnetitet vas(ii)- és vas(iii)-klorid, valamint ammónium-hidroxid reakciójából lehet előállítani, de csak szabadban vagy fülke alatt, mert közben ammónia szabadul fel. A recept nem túl bonyolult, kiindulásként használhatunk a nyomtatott áramkörű lemezek maratásához való 1,5 mólos vas(iii)-klorid-oldatot. Ha szilárd vas(iii)-kloriddal dolgozunk, akkor 27 grammot oldjunk fel körülbelül fél deciliternyi desztillált vízben, majd amikor feloldódott, adjunk hozzá még annyi vizet, hogy 1 dl legyen. 1. Öntsünk 10 ml vas(iii)-klorid-oldatot és 10 ml desztillált vizet egy üvegpohárba, és tegyünk egy darab acélgyapotot az oldatba. Addig keverjük az oldatot, amíg színváltozást nem tapasztalunk. Az élénkzöld színt a keletkező vas(ii)-klorid okozza. 2. Szűrjük le az így nyert oldatot szűrőpapíron vagy kávészűrőn. A szűrletet a papírral együtt kidobhatjuk, az oldatot használjuk tovább. 3. Adjunk 20 ml vas(iii)-klorid-oldatot a zöld színű folyadékhoz. Amennyiben előre elkészített vas(ii)-klorid- és vas(iii)-klorid-oldatokat használunk, úgy számoljunk, hogy az FeCl 3 és FeCl 2 2:1 arányban reagál egymással. 4. Tegyünk egy nagyobb lombikba (hőálló üvegpohárba) 150 ml 5%-os ammónium-hidroxid-oldatot, vagyis háztartási szalmiákszeszt, és adjuk hozzá a vas-kloridos oldatot. A folyamatos kevergetés közben lejátszódó reakció során ammónia szabadul fel, és fekete csapadék, kolloid magnetit válik ki. Ez az a reakciótermék, amire szükségünk lesz! 5. Fülke alatt melegítsük az oldatot forrásig, és adjunk hozzá 5 ml olajsavat. Forraljuk addig, amíg a felesleges ammónia eltávozik. Eközben az ammónia és az olajsav reakciójából ammónium-oleát keletkezik, ami a kozmetikai iparban elterjedt emulgeálószer. Ez bevonja a magnetitszemcséket, és megakadályozza, hogy összetapadjanak. 6. Miután az ammónia eltávozott, hagyjuk kihűlni a maradékot. Teljesen hideg állapotában töltsünk hozzá 100 ml kerozint (festékboltban kapható szagtalan petróleumot), és keverjük addig, amíg egyenletes fekete színű szuszpenziót kapunk. A kerozin jól oldja az olajsavat és az oleátburokkal bevont magnetitrészecskéket is, a vízzel viszont nem elegyedik. A két anyag különválik, a kerozinos szuszpenzió felül, a maradék vizes oldat pedig alul gyűlik össze. 7. Nincs más dolgunk, mint a felül úszó szuszpenziót dekantálással elválasztani (magyarul leönteni, csak így tudományosabban hangzik). Mágneslé Náncsi néni módra Kevésbé veszélyes módon otthon a konyhaasztalon is lehet ferrofluidot készíteni egyszerű eszközökkel. Az eredmény nem lesz olyan jó minőségű, mint a laboratóriumi eljárásnál, de azért működik. IPM AMATŐR TUDOMÁNY 61

62 Az egyik lehetőség, hogy lézernyomtatókhoz való festékport elkeverünk néhány csepp mosogatószerrel és étolajjal. Nem minden lézernyomtatóhoz való festék mágneses. Egy erős neodímium mágnessel ki kell próbálni, hogy vonzza-e a tonert. Demonstrációs célra alkalmas, ferrofluidszerűen viselkedő anyagot kapunk úgy is, ha fogunk egy darab súrolásra való, finom szálú acélgyapotot, egy hőálló kerámiatálba rakjuk, és égetéssel részlegesen oxidáljuk. Úgy lehet a legkönnyebben meggyújtani az acélgyapotot, ha egy laposelem két pólusát a szálak közé nyomjuk. Az áram hatására felizzó rostok elég forrók lesznek ahhoz, hogy a matéria parázslani kezdjen, és lassan végigégjen. Az oxidáció felületes és részleges lesz. A keletkező finom vas-oxidot úgy nyerjük ki, hogy a kihűlt acélgyapot csomóról sajtreszelővel egy tálba reszeljük. Nem az acélt kell elreszelni, csak a felületén lévő oxidot lekaparni. Ezután az előbbiek szerint kevés étolajat és pár csepp mosogatószert adunk hozzá, és szuszpendáljuk. A mágneses részecskéket elvben régi magnószalagokról is le lehet oldani aceton vagy metil-etil-keton segítségével, de ezt az eljárást nem próbáltam. A VHS-kazettákon és a flopilemezeken a jelhordozó réteg nem vas-oxid, hanem króm-dioxid és más fém-oxidok keveréke. A króm-dioxid nem olyan veszélyes méreg, mint a króm-trioxid, de ezek az anyagok másként viselkednek, mint a magnetit. Valószínűleg jobb eredményt lehet elérni a régi, vöröses színű vas-oxidos szalagokkal. A ferrofluidunk nem különösebben veszélyes. A gyártáskor felszabaduló ammóniával kell vigyázni, meg persze a kerozin lenyelve, belélegezve ártalmas. JÁRJUNK UTÁNA! Játsszunk süniset! Az ipar mellett a művészek figyelmét is felkeltette a ferrofluid. Sokakat elbűvölnek a pazar formák, amiket ez a folyadék létre tud hozni, ha pedig változó mágneses tér hatásának tesszük ki, ezek a fura, ágas-bogas alakzatok mozgásba jönnek. Említeni érdemes Sachiko Kodama szobrait, amelyeket a művésznő honlapján is megcsodálhatunk ( Sachiko zseniálisan bánik ezzel az anyaggal, persze könnyebb dolga van, mint másoknak, hiszen ő fizikusként végzett a Hokkaido University természettudományi karán. Szerényebb alakzatokat mi magunk is előállíthatunk, ha a ferrofluidunkhoz egy mágnessel közelítünk. A folyadék ilyenkor a mágneses erővonalak mentén rendeződik, és jellegzetes tüskéket növeszt. A kis szörnyeteg követi a mágnes mozgását, szalad az edényben ide-oda. Ha meglökjük egy pálcikával, akkor meg vad táncba vagy forgásba kezd. A ferrofluidunk nem különösebben veszélyes. A gyártáskor felszabaduló ammóniával kell vigyázni, meg persze a kerozin lenyelve, belélegezve ártalmas. A kész szuszpenzió nyálkás, csúszós, de üvegedényekről mosogatószerrel könnyen lemosható. A textíliákból viszont nem jön ki semmivel, világos ruhákon maradandó foltot hagy. Ha nem muszáj, ne nyúlkáljunk bele, és a mágneseket se mártsuk bele, mert nagyon nehéz letakarítani róluk. Az edény falán keresztül viszont szépen lehet izgatni szörnyecskénket. A leglátványosabb hatást erős neodímium vagy szamárium mágnesekkel lehet elérni. Ha nem zárt edényben játszunk vele, viseljünk védőszemüveget! Több luxusautó lengéscsillapítójában mágneses-reológikus folyadék van. Ez az anyag hasonló összetételű, mint a mi ferrofluidunk, de nagyobb, mikrométeres szemcséket tartalmaz. Mi a funkciója, hogyan működik? A ferrofluidot tartalmazó edényke alá mágneseket raktam különféle elrendezésben. Az eredményt az 1-től 6-ig számozott képecskék mutatják. A mágneseket külön is lefényképeztem úgy, ahogy az edény alatt voltak, ezeket a képeket megbetűztem. Vajon melyik mágneselrendezés melyik ferrofluid formához tartozik? Párosítsuk össze a számozott és a megbetűzött képeket! Ha jól sikerült, akkor a betűket a számok sorrendjében kiolvasva értelmes szót kapunk. 62 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

63 FLOWER SUDOKU A megfejtést megtalálja a 98. oldalon 63 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

64 Távcsövet ajándékba! Mintha a téli éj, a téli ég, a téli érc volna harang s nyelve a föld, a kovácsolt föld, a lengő nehéz. S a szív a hang. dományok egyike, ahol nem csak a dollármilliárdos költségvetésű tudománygyárak rúgnak labdába. Főleg a rövid idejű vagy ritka jelenségekhez kapcsolódó felfedezések és megfigyelések terén itt az amatőrök még mindig aktív szerepet játszanak. S ha nem is pályázik valaki tudományos babérokra, akkor is jó szórakozás az észlelés. Miért is ne lephetnénk meg családtagjainkat karácsonyra egy remek kis távcsővel? Akár építhetnénk is E kként foglalta versbe szikrázó csillagaival a kék vas éjszakát a csodálatosan érzékeny, törékeny lelkű József Attila. A tiszta téli égbolt remek lehetőséget teremt az égitestek megfigyelésére, s a téli csillagképek a legszebb megfigyelhető alakzatok közé tartoznak. A hideg miatt sokkal kellemetlenebb az észlelés, de a Föld tengelyének ferdesége miatt egyes csillagképek csak ilyenkor láthatók. A csillagászat azon kevés tuegyet. A magyar amatőr csillagászok a szocia lista érában maguk építették a műszereiket. Volt, aki még a távcsőtükröt is maga csiszolta bitumenbe ragasztott üvegpogácsából, kézzel, hónapokig. Kulin György ikonikus könyve, A távcső világa ehhez is adott útmutatást. A mű először 1941-ben jelent meg, aztán még további három átdolgozott, javított kiadásban, utoljára 1980-ban. Azóta sok víz lefolyt a Dunán, a távol-keleti gyártók elárasztották a piacot elérhető árú és jó minőségű műszerekkel, így ma már aligha fog bárki otthoni barkácsolásba. Egyszerűbb készen venni egy kis műszert, de mielőtt elrohanunk egy környékbeli jobb távcsőboltba, nézzük meg mire is számíthatunk az égen! 64 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

65 2 A csillagászat azon kevés tudományok egyike, ahol nem csak a dollármilliárdos költségvetésű tudománygyárak rúgnak labdába. 1 A távcső részei: 1: tubus, 2: objektív, 3: okulár, 4: zenittükör, 5: keresőtávcső, 6: ekvatoriális állvány A Nagy téli hatszög A téli hatszög környéke Az első pillanatban szinte reménytelennek tűnik az égbolton való eligazodás, de már az ókori népek rájöttek, hogy a fényesebb csillagok jellegzetes formákat, csillagképeket mintáznak, melyek alapján el lehet igazodni. Ahhoz, hogy egy csillagképet megtaláljunk, nem árt tudni, merre található a látóhatár felett. Az égtájak azonosításához egy kis tájolót használjunk, vagy keressük meg a Sarkcsillagot, a Polarist! Rábukkanunk, ha a Nagy Medve vagy a Göncölszekér hátsó két csillagát összekötjük, és gondolatban ötször meghosszabbítjuk. Merőlegesen alatta, a horizonton van az északi irány. Csillagtérképként nagyon jó az ingyenes Stellarium nevű szoftver (stellarium.org), ennek böngészőből használható webes és mobil applikációs változata is van. Vagyis zsebben is kivihetjük a terepre, de a szabadban a legjobb egy kis forgatható katonpapír csillagtérkép, úgynevezett planiszféra. A szélén van egy skála, amin az aktuális dátumot és időpontot kell párosítani, ezután az ovális ablakban az égbolt képe látszik. Legyen az észlelésünk ideje január első felében este 9 óra! Ekkor DK-en találjuk az Égi Vadászt, az Orion csillagképet. Övének három fényes csillaga miatt könnyű megtalálni, és körben a Rigel, Bellatrix, Betelgeuse Ingyenes csillagtérkép a Stellarium és Saiph nevű csillagai is feltűnőek. Számos ún. mélyégobjektumot tartalmaz, a Lófej-köd és az Orion-köd (M42) bizonyára sokak számára ismerős. Ha az öv vonalát balra lefelé meghosszabbítjuk (piros) körülbelül anynyival, mint a Rigel és a Betelgeuse távolsága, akkor egy másik fényes csillaghoz, a Nagy Kutya csillagkép fő csillagához, a Siriushoz jutunk. Ha az övtől jobbra felfelé indulunk, nagyjából ugyanekkora távolságban van az Aldebaran, a Bika csillagkép fő csillaga, a Bika szeme. Ha ezt összekötjük a Szíriusszal, és bal felé kiegészítjük egy nagyjából egyenlő oldalú háromszöggé (lila), akkor a harmadik csúcsnál két nagyon fényes csillagot találunk az Ikrek csillagképben. A felső a Castor, az alsó a Pollux. Háromszögünk bal oldalának nagyjából a felénél van a Kis Kutya csillagképhez tartozó Procyon. Ezt a fehér óriást úgy is meg lehet találni, hogy egyenlő oldalú háromszöget IPM AMATŐR TUDOMÁNY 65

66 Ez a 130/650-es Newtonreflektor mélyégobjektumok figyeléséhez jó választás, a hosszabb 150/1200-as bolygókhoz alkot a Szíriusszal és a Betelgeuse-zel (kék). Az Orion alatt a Nyúl halovány csillagkép, de nagyon jellegzetes. Arneb nevű csillaga már kézi binokulárral is felismerhető kettős csillag. Az Oriontól felfelé a Betelgeuse-zal és a Pollux-szal alkot egyenlő oldalú háromszöget (zöld) a Capella a Szekeres csillagképben. A Capella, Aldebaran, Rigel, Sirius, Procyon, és Pollux csillag alkotta gyűrű az úgynevezett Nagy Téli Hatszög (sárga). Ha az Orion övétől az Aldeberan felé húzott vonalat még egy kicsit meghosszabbítjuk, akkor a téli égbolt egyik jellegzetes látványosságához a Plejádokhoz (Fiastyúk) jutunk a Bika csillagképben. Ez a nyílt halmaz már kisebb távcsövekkel is jól észlelhető. A bolygók és holdjaik sokkal közelebbi, Naprendszeren belüli égitestek. Helyzetük a csillagképekhez képest változó. A Holdat mindenféle fázisában jó nézegetni, de a kráterek formái a legszebben félholdnál, a fényes és árnyékos rész határán jelentkeznek. A bolygók közül a Merkúr a legnehezebben megfigyelhető, mert túlságosan közel van a Naphoz. Csak tavasszal és ősszel látni néhány hétig a horizont közelében. A Vénuszt, vagyis Esthajnalcsillagot mindenki ismeri, szabad szemmel is látni a nyugati égbolton. Sűrű felhőzet borítja, és közel van a Naphoz, ezért nagyon fényes, és nehéz távcsőben megfigyelni. A Mars már jobb téma, ha éppen olyankor kapjuk távcsővégre, amikor a Föld közelében jár, részleteket is kivehetünk rajta, még egy kis távcsővel is. A Jupiter óriásbolygó, megfigyelése több kis távcsővel több sikert ígér, mint a belső bolygóké: láthatjuk a felhősávjait, a Nagy Vörös Foltot, a holdjai közül a nagyobbakat pedig még akár egy vadásztávcsővel is meg lehet pillantani. A másik óriás, a Szaturnusz gyűrűjét már mindenki látta a tévében, de páratlan élmény a valóságban megpillantani. A Sarkcsillagot könnyű megtalálni, ha a Nagy Göncöl hátsó két csillagától húzunk egy vonalat Távoli rendszerek Városi fényektől távol, a tiszta égbolton egy DK ÉNy irányú fényes, milliónyi apró csillagból álló sáv rajzolódik ki, a Tejút, saját spirálgalaxisunk oldalnézetben. Ha felülnézetben látnák, akkor olyan lenne, mint a többi spirálgalaxis, de mi az egyik spirálkarban vagyunk, így az egész, százmilliárd csillagból álló rendszert belülről látjuk. A Tejút csak egyike a milliárdnyi galaxisnak. A galaxisok többsége nem spirális, hanem elliptikus vagy szabálytalan alakú, így a két legközelebbi szomszédunk, a Kis és Nagy Magellán-felhő is. Ezeket csak a déli féltekéről látni, de 21 óra körül a nyugati égbolton, az Androméda csil- 66 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

67 Konkoly-Thege Miklósnak tulajdonítják a mondást, hogy nincs rossz műszer, csak rossz megfigyelő. lagképben szabad szemmel is észrevehető a Nagy Androméda-köd. Ez egy spirálgalaxis, tőlünk 2,3 millió fényév távolságban, ami kis nagyítású, fényerős távcsővel nyújt élvezetes látványt. A közelben lévő M33 jelű szép spirálgalaxist csak távcsővel látni. Ezek az ún. mélységobejtumok azonban csak igazán sötétben mutatják meg szépségüket. Nem elég a fényerős távcső, de ki kell települni olyan helyre, ahol nincs semmi földi világítás. A városi, fényszennyezett égen legfeljebb valami paca látszik belőlük, amiben nem sok örömét leli az észlelő. Kell egy távcső! Konkoly-Thege Miklósnak tulajdonítják a mondást, hogy nincs rossz műszer, csak rossz megfigyelő. Bármilyen felszerelésünk van, rajtunk múlik, hogy találunk-e hozzá való látnivalót. Na, nem az áruházi 50 mm-es játékszerekre gondolok, azokból könnyen ki lehet ábrándulni. Távcsövet a távcsőboltban kell venni, hozzáértő eladóktól. A távcső legfontosabb jellemzője az átmérő. A nagyítás mellékes. Az átmérő határozza meg a fénygyűjtő képességet (végeredményben azt, hogy milyen halvány dolgokat látunk) A szabad ég alatt is praktikus a tájékozódáshoz egy planiszféra IPM AMATŐR TUDOMÁNY 67

68 Diákoknak, kezdő amatőröknek nem érdemes egy drága műszerbe invesztálni. és a felbontást (vagyis a kép részletgazdagságát). Azt mondhatjuk, hogy lehetőségeink szerint minél nagyobb átmérőjű távcsövet vásároljunk. Persze az átmérővel rohamosan nő a távcső ára is. Diákoknak, kezdő amatőröknek nem érdemes egy drága műszerbe invesztálni. Első nekifutásra legjobb választás egy kisebb lencsés távcső (refaktor), például egy 90/900-as akromát. Az ilyen eszközök lelke egy 90 mm átmérőjű, 900 mm-es fókusztávolságú Fraunhoffer-objektív, amely két lencséből áll, közöttük vékony légréssel. A rést közrefogó felületek görbülete kissé eltérő, ami csökkenti a színhibát. A hagyományos binokulároknál a két felület azonos görbületű, sőt össze is van ragasztva, ami olcsóbb és strapabíróbb, de gyengébb képet adó megoldás. A 70 mm objektív ideális esetben 180-szoros nagyítást tesz lehetővé. Általában egy 25 és egy 10 mm-es okulárlencsét adnak hozzájuk, amely a 900 mm objektívvel 36, illetve 90-szeres nagyítást ad. Ne reméljünk tőle olyan képet, mint a Hubble felvételei, de a Jupiter viharsávjai és a Cassini-rés a Szaturnusz gyűrűrendszerében már látszik. Az Orion-köd fehéres folt lesz, ne várjuk, hogy elsőre meglátjuk a részleteit, de egy ideig figyelve feltűnnek a nyúlványai. Számos kettős csillag is megmutatja magát, a Hold kráterei, hegyei, síkságai csodaszépek. Egy ilyen műszer mostanság kb. 50 ezer forintos áron vásárolható meg, állvánnyal együtt 75 ezer. A keresőtávcső és a betekintést megkönynyítő zenittükör alaptartozék. Az ekvatoriális mechanikájú EQ 2-es állvány tengelye a Föld forgástengelyével párhuzamosítható, így az égitestek mozgása könnyen követhető. Az EQ 2-es mechanikája óragéppel bővíthető, ami automatikus követést biztosít. A távcsövön T2-es menet van, amire digitális tükörreflexes kamera szerelhető. A mélyégobjektumokhoz nem árt egy 40 mm-es okulárt beszerezni (22,5-szeres nagyítás). Minden ilyen típusú távcső fordított állású képet ad. Csillagászati megfigyelésnél ez nem lényeges, de ha földi dolgokat is figyelni szeretnénk, akkor egy Amici-prizmát vegyünk hozzá, amivel egyenes állású, oldalhelyes képet ad, mint a földi távcsövek. Aki egy kicsit többet szán a dologra, az egy kisebb Newton- vagy Cassegrain-rendszerű tükrös távcsövet (reflektor) is vehet, mondjuk egy 130/650-est. Ez nagyobb fényereje miatt bolygóészlelésre, mélyégobjektumokhoz is jó választás, szép képet ad a Lófej-ködről is. Az ilyenek ára cirka 100 ezer forint. Az állvány később Go- To vezérléssel is bővíthető, ami lehetővé teszi, hogy rövid betanítás után a távcső automatikusan ráálljon az adatbázisból kiválasztott égi objektumra. A nagy fénygyűjtőképesség mellett a tükrös távcső nagy előnye, hogy nem mutat színhibát, nincs zavaró kékes-lila halo, elszíneződés. A távcsövekben használt tükrök fényvisszaverő képessége sokszorosa egy fürdőszobai tükörének, és bevonatuk nem az üveg mögött, hanem a tükör elülső felén van, emiatt viszont sérülékenyebbek is. A tükrös távcső több gondozást, ápolást igényel, mint a lencsés, néha utánállítást is igényel, és idővel a tükrök mattulnak is. A tükörnél ügyelni kell arra is, hogy a vastag, akár több kilós főtükörnek idő kell ahhoz, hogy a környezet hőmérsékletét átvegye. Amíg a távcső megfelelően le nem hűl a kinti hőmérsékletre, addig a kép gyengébb és hullámzó lesz. A lencsés távcsöveknél ilyen probléma nincs, viszont van némi színhiba és gömbi hiba. Mindent egybevetve a kezdő, ha egy könnyen szállítható, bárhol felállítható, gyorsan hadra fogható műszerre vágyik, akkor jobban jár, ha egy kis refraktort vásárol. Előtte azonban feltétlenül vegye kézbe Vizi Péter Csillagatlasz kistávcsövekhez című könyvét! Az Orion jellegzetes csillagai 68 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

69 IQ-MIX 1) Helyezze a jobb oldali rácsot gondolatban a bal oldali betűhalmazra, és forgassa addig, amíg az üres mezőkben egy hatbetűs fogalom lesz összeolvasható. Melyik ez a szó? 4) A betűvel jelzettek közül melyik ábra illik a kérdőjel helyére? 5) Melyik kéztartás illik legkevésbé a többi közé? 2) Induljon el a bal felső sarokból, majd haladjon lóugrásban úgy, hogy mindegyik mezőt egyszer érintve egy tudományág nevét olvassa össze a betűkből! Melyik ez a tudomány? 3) Az alábbi sorok egy-egy bolygó nevét kódolják. Az azonos szimbólumok azonos betűt vagy betűcsoportot rejtenek. Melyik bolygó maradt ki a felsorolásból? 6) Melyik két számjegy hiányzik az alsó sorból? (A megfejtéseket a 98. oldalon találja.) IPM AMATŐR TUDOMÁNY 69

70 Mérjünk PH-t! Azaz hidrogénion-kitevő, közismert rövidítéssel ph. A kolontári iszapkatasztrófa óta mindenki tudja, hogy a körüli ph valami borzalmas dolog. Korábban inkább a savasító-lúgosító kúrákból és kozmetikai készítmények reklámjaiból ismerte a közönség a ph-értéket. A laboratóriumi univerzál indikátorcsíkokhoz hasonlót mi is készíthetünk A ph-értéket nem a marketingmenedzserek találták ki a tömegek vakítására. A ph-érték definíció szerint a hidrogénion-aktivitás negatív tízes alapú logaritmusa. Ez így elég bonyolultan hangzik, de egy egyszerű kísérlettel könnyű megérteni. Először is készítsünk vöröskáposzta-levet! 150 g konyhakész, nyers vörös káposztát konyhai aprítógéppel vágjunk 1-2 mm-es darabkákra, majd desztillált vízzel öntsük fel kb. 3 dl-re. Mikrosütő- 70 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

71 Vöröskáposzta levével készített ph-érték-sorozat ben 900 W-on 2 perc alatt forraljuk fel. Egy burgonyaprésbe tegyünk szűrőpapírt (konyhai papírtörlőt), és borítsuk bele a forró masszát. Csomagoljuk be és a préssel nyomjuk ki a levét. Tiszta, ibolyáskék levet kapunk és a prés tisztítása is egyszerű, csak ki kell dobni a papírba burkolt préspogácsát és a szerszámot le kell öblíteni. Amíg a káposztalé hűl, készítsünk mintaoldatokat. Egy orvosságos fecskendőbe szívjunk fel 10 ml 20%-os ételecetet (eceteszenciát, a borecet, az almaecet stb. nem jó). A fecskendővel könnyű mérni, 9 ml-t nyomjunk ki az ecetből egy kémcsőbe (vagy színtelen üvegkupicába). Erre a kémcsőre írjuk rá a 2-es számot. Egy nagyobb pohárba töltsünk ki desztillált vizet, és szívjunk fel belőle 9 ml-t a fecskendőbe, a kinyomott ecet helyére. Most 1 ml eceteszencia és 9 ml víz van a fecskendőben összekeveredve, vagyis ez a 10 ml oldat tízszer olyan híg, mint az eredeti. Vegyünk egy újabb kémcsövet, és nyomjunk bele 9 ml-t a hígított ecetből, és írjunk rá 3-ast. A fecskendőben maradt 1 ml folyadékot hígítsuk fel 10-szeresére az előbbiek szerint újabb 9 ml tiszta víz felszívásával. Az oldat most 100-szor hígabb, mint az eredeti ecet. Ebből is töltsünk ki 9 ml-t, és írjunk rá 4-et. A hígítást folytassuk tovább, készítsük el az 5-ös és 6-os számú oldatot is. Ezek 1000-szer, illetve szer hígabbak lesznek, mint a kiindulási ecet. A 7-es számú kémcsőbe már csak tiszta vizet töltsünk. Az ecet sorozatos hígításával egy savsorozatot kaptunk. Ugyanezzel a módszerrel készíthetünk lúgsorozatot is. Háztartási mosószódát (nátrium-karbonát) oldjunk fel egy pohár desztillált vízben. Annyit rakjunk bele, amennyit csak fel tud oldani, sőt, maradjon az alján egy kicsi feloldatlan is. Ebből a telített oldatból induljunk ki, írjunk rá 12-t. Ugyanúgy, mint az ecetet, ezt is hígítsuk 10-szeresre a fecskendőben. Amit kaptunk, az lesz a 11-es. A következő a 10-es, 9-es és 8-as. A 8-as oldat a kiindulási telített oldanál szer hígabb, hiszen négyszer hígítottuk a tízszeresére. Mindegyik kémcsőbe csepegtessünk csepp vöröskáposzta-levet. Ha jól dolgoztunk, akkor a képen látható színsorozatot kapjuk. Én nátrium-hidroxiddal dolgoztam, ezért nekem még 13-as számú kémcsövem is van, de a nátronlúg nagyon veszélyes, otthon ne kísérletezzünk vele. Néhány konyhai és laboratóriumi indikátor átcsapási tartománya és néhány ismert anyag kémhatása IPM AMATŐR TUDOMÁNY 71

72 Laboratóriumi digitális ph-mérő Mi történt? A vöröskáposzta-lé egyfajta indikátor, színváltozással jelzi, hogy amibe csepegtettük, az lúgos, savas vagy semleges kémhatású. Ilyen anyag a cékla, fekete ribizli, szeder, meggy, bodza, szőlő és áfonya leve, a retek-, paradicsom- és a piros almahéj, az iskolai szertárból ismert lakmusz, a fenolftalein, metilnarancs stb. A vöröskáposzta-lé jól használható, mert sokféle színt produkál, lényegében minden ph-értékhez más színt ad. A szám, amit a kémcsövekre írtunk, a bennük lévő oldat ph-értéke. A kémiában a ph-t használják az oldatok savasságának vagy lúgosságának mértékéül. Minél kevésbé savas az oldat, annál nagyobb a ph-ja. Az 0-s vagy 1-es ph-jú oldat annyira savas, hogy ilyet ecetből nem lehet készíteni, ezért kezdtük a 2-vel. A hígítással az oldatok savassága csökkent, ezt jelzi a ph-érték növekedése egészen 6-ig. A lúgos oldatok ph-ja 7-nél nagyobb, a legtöményebb vizes lúgoké 14. Indikátorunkkal bármilyen ismeretlen oldat ph-értékét meg tudjuk határozni, csak bele kell cseppenteni pár cseppet, és a kapott színt összehasonlítani a kémcsövekben látható színsorozattal. Amelyik kémcsővel egyezik a színe, arról leolvashatjuk a ph-értéket. Jó megoldás, ha lefényképezzük őket és kinyomtatjuk a színskálát. Így csak a papírlapot kell összehasonlítani a vizsgált oldat színével, és máris tudjuk a ph-értéket. A laboratóriumi gyakorlatban gyorstesztként használt univerzál indikátorok is ezen az elven működnek. A dobozban indikátorral átitatott száraz papírcsík van, a doboz tetején meg a színskála. Egy darab papírt bele kell mártani a vizsgált oldatba, aztán a doboztetőről leolvasni a ph-t. A káposztaléből is készíthetünk ilyen tesztcsíkokat, csak itatóspapírt kell áztatni a lébe, majd szobahőmérsékleten megszárítani. Egy kis matek A vizes oldatok 7-es ph-értéknél semleges kémhatásúak. Mindenki tudja, hogy a víz képlete H 2 O, de hajlamos az egyik hidrogénjét (pontosabban annak protonját) magától átadni egy másik vízmolekulának. Ilyenkor a két vízmolekulából egy negatív töltésű hidroxidion és egy oxóniumion keletkezik: H 2 O + H 2 O <--> OH + H 3 O + Szobahőmérsékleten a tiszta vízben 10-7 mól/dm 3 hidroxidion (OH ) és oxóniumion (H 3 O + ) van. A mól az anyagmennyiség mértékegysége: 1 mól = 602,3 trilliárd darab, de az ilyen nagy számokkal nehéz bánni, ezért a vegyészek mólban számolnak. A csapvízben a hidroxid- és oxóniumionok nagyon ritkák, kb. félmilliárd vízmolekulára jut egy-egy ionpár. Mivel mindkét fajta ionból ugyananynyi van, a víz se nem savas, se nem lúgos, hanem semleges. A savasság azt jelenti, hogy az oxóniumionok kerülnek túlsúlyba, a lúgosság azt, hogy a hidroxidionok. Az eredeti definíció szerint a ph az oxóniumionok koncentrációjának negatív logaritmusa, így a tiszta vízre a ph = lg [H 3 O + ] = lg (10-7 ) = 7. (A szögletes zárójel az ion koncentrációját jelenti.) Ha a vízhez lúgot vagy savat adunk, az egyensúly megbomlik, ha erős savat vagy lúgot oldunk, akkor azok teljesen szétesnek ionjaikra (disszociálnak). Vegyük, mondjuk, a vörösiszap-katasztrófa kapcsán elhíresült nátronlúgot (nátrium-hidroxid, NaOH). Ha ebből 0,1 mólnyit (4 grammot, azaz kb. 2 mokkáskanálnyit) oldunk fel 1 liter vízben, akkor az oldatba beviszünk 0,1 mól Na + iont, és 0,1 mól OH iont is. A lúg feloldása előtt az 1 liter vízben 10-7 = 0, mól hidroxidion volt, a lúg feloldódása után viszont 0, mól. Jól látszik, hogy most már a lúg határozza meg az ionok számát. A fenti reakció egyensúlya eltolódik, a hidroxidionok számának növekedésével az oxóniumionok száma csökken. Fontos törvényszerűség, hogy vizes oldatok esetében az oxóniumion és a hidroxidion koncentrációjának szorzata mindig Így, mivel [OH-] = 10-1, az [H 3 O + ] = lesz, vagyis a ph = IPM AMATŐR TUDOMÁNY

73 Két, héjától megtisztított főtt tojást a káposztalébe áztattam kb. fél órát, majd az egyiket citromlébe is. Melyik lett piros és melyik kék? Miért? Ionkoncentrációk a tiszta vízben, nátronlúg és sósav 0,1 mólos oldatában ciójával. Ha készítünk 0,1 mól/dm 3 koncentrációjú ecetsavoldatot, annak a ph-értéke csak 2,8 lesz. Egy ugyanilyen koncentrációjú erős sav, például a sósav esetében a ph = 1,0! Most már tudjuk, hogyan jön ki a ph, meg azt is, hogy csak erős lúgoknál és savaknál lehet a ph-érték alapján kiszámítani a vízben lévő sav vagy lúg koncentrációját. Az is nyilvánvaló, hogy ha egy lúghoz megfelelő menynyiségű savat öntünk, akkor az ionkoncentrációt ki lehet egyenlíteni és semleges kémhatásúvá lehet tenni az oldatot. Persze a kationok és anio- Hasonló lesz a helyzet, ha mondjuk 0,1 mól sósavat adunk a vízhez. A sósav Cl és H + ionokra disszociál, majd az utóbbiak H 3 O + ionokat képeznek a vízmolekulákkal. A 0,1 mól sósavból 0,1 mól oxóniumion keletkezik, és a ph 1 lesz. A gyenge savak, pl. szénsav, ecetsav, aszkorbinsav (C-vitamin), citromsav, almasav, és a gyenge lúgok, mint az ammónia, magnézium-hidroxid, vas-hidroxid, aminok abban különböznek az erős savaktól és bázisoktól, hogy csak egy kis részük disszociál a vizes oldatban. Például az ecetsavból csak néhány százaléknyi molekula bomlik fel ionokra, a többi egyben marad. Emiatt az oldat ph-értéke nem lesz arányos a sav koncentránok ettől még megmaradnak, vagyis ha a nátronlúghoz sósavat öntünk, akkor nem tiszta víz lesz belőle, hanem nátrium-klorid (konyhasó) oldat. A szervezetünkbe bevitt táplálékok ionjai sem mennek át semmilyen átalakuláson, ezért szélsőségesen változhatna a testnedveink ph-ja attól függően, hogy mit eszünk. Csakhogy a természetnek van egy nagyon jó megoldása erre is. A gyenge savat, és annak erős lúggal alkotott sóját (vagy gyenge lúgot és annak erős savval képzett sóját) tartalmazó oldatok kiegyenlítik a ph-változást okozó külső hatásokat, és közelítőleg állandó értéken tartják a ph-t. Az ilyen oldatokat kiegyenlítő- vagy pufferoldatoknak hívják. A vér és a többi testnedv pufferkapacitása igen nagy, gyakorlatilag lehetetlen megváltoztatni a ph-jukat. Emellett a felesleges ionokat a vese eltávolítja, hol savasabb, hol lúgosabb vizeletet készít aszerint, hogy éppen mi szükséges. Akármit csinálunk, a szervezet ph-ja stabil, legfeljebb a vizeleté változik. A népszerű savasító, lúgosító diéták teljességgel hatástalan, áltudományos dolgok. A butaság csúcsa, hogy állítólag a citrom lúgosít, holott közismerten savas. Fura, hogy ez még nem tűnt fel az ilyen kóklerségek rajongóinak. IPM AMATŐR TUDOMÁNY 73

74 A vízen járás tudománya A vízen járás gondolata sok száz éve foglalkoztatja az embert. Már Leonardo da Vinci is álmodozott olyan szerkezetről, amely lehetővé tenné a víz tetején való járkálást. Egyes rovaroknak nem okoz nehézséget a dolog, ezért most őket próbáljuk utánozni. A molnárpoloska könnyedén korcsolyázik a víztükrön A legtöbb majom utálja a vizet, az ember azonban kivétel. Előszeretettel pancsikál, lubickol, mi több, úszik. Nincs ebben semmi különös. Bár az úszni tudás nem velünk született képesség, hanem tanulni kell, nem különösebb kunszt. A középkori keresztény Európában az úszást a barbár testi élvezetek közé sorolták, és hanyagolták. Helyette olyan dolgokról ábrándoztak, mint a vízen járás. A kicsiknek sikerül Ami az embernek csak ábránd, az egyes élőlényeknek teljesen természetes, minden nehézség nélkül megvalósítható dolog. Több mint 300 évvel ezelőtt John Ray angol természetbúvár csodálkozva számolt be arról, hogy a vízen járó poloskák milyen fürgén siklanak tova a víz tükrén. Ez a rovar főként szikes vizek vízi növényzettel borított élőhelyein fordul elő. Az emberek általában jobban ismerik a molnárpoloskát, amely kisebb, időszakos állóvizekben, pocsolyákban is megtalálható. A vízfelszíni poloskák alrendágának még jó néhány képviselője gyakorolja nap mint nap a vízen járás tudományát. E képesség feltétele, hogy az állatra jellemző ún. Baudoin-szám 1-nél kisebb legyen. Egy M tömegű tárgy esetében a Baudoin-szám: Ba = (M g)/ (L γ), ahol g a nehézségi gyorsulás (9,81 m/s 2 ), L a vízfelszínt érintő rész 74 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

75 kerülete, γ a felületi feszültség, tiszta víz esetében 20 C-on kb. 0,08 N/m. Ebből azt kapjuk, hogy 1 grammnyi tömeg megtartásához L>12,5 cm kell. Apróbb fémtárgyak, pl. tű, borotvapenge, gémkapocs esetében Ba = 1 2, ami még lehetővé teszi az úszást, ha a tárgyat óvatosan rakjuk a víz színére. A régi alumínium filléresek és az 1 forintos is úsztatható, de az újabb verésű fémpénzeink nem maradnak fenn a vízen (Ba = 5 13). Egy ember biztonságos fenntartásához egy legalább 10 km kerületű (3 km átmérőjű) korong kellene! A fémpénz vagy gémkapocs úszásakor jól látszik, hogy a vízfelszín be görbül, megfeszül körülöttük, mintha egy rugalmas hártyára fektettük volna őket. A vízmolekulákat kohéziós erők kapcsolják össze. A folyadéktest belsejében ezek az erők mindenféle irányból hatnak a molekulákra, ezért az eredőjük átlagban nulla. A felszínen lévő molekulákra azonban csak a folyadék belseje felől hat erő, a levegőből nem vonzza őket semmi. Esetükben a kohéziós erők eredője nem zérus, hanem egy olyan erőrend szer, amely a molekulákat a folyadék belseje felé igyekszik mozdítani, a folyadék felszínét pedig összehúzza. Ez okozza a vízfelszín rugalmas hártyára emlékeztető viselkedését, ami a folyadéknak felületi feszültséget kölcsönöz. Igazából a felületi feszültség elnevezés nem pontos, hiszen itt nem feszültségről, hanem feszülésről, kvantitatívan az egységnyi hosszúságú vonaldarabra ható erőről van szó, ami az adott folyadékra jellemző anyagi állandó. A folyadék felületének megnöveléséhez (pl. egy folyadékhártya széthúzásához) e feszülés ellenében munkát kell végezni. A ΔS felületnövekedéshez szükséges munka W = γδs nagyságú, ezért a γ felületi feszültséget hívhatnánk fajlagos felületi munkának (energiának) is. Ha a vízre helyezett tárgy nem nedvesedik, vagyis nem vonzza a vízmolekulákat, akkor a feszülő felületi réteg képes megtartani a tárgy súlyát, akár a gumiasztal az artistát. A molnárpoloska lábai végén viaszos, víztaszító szőrök A felszíni molekulákra aszimmetrikusan hatnak a kohéziós erők Az ötvenfilléres tud úszni, pedig tömör alumínium A gémkapocs körül benyomódik a víztükör gondoskodnak arról, hogy a lábai mindig szárazon maradjanak. Az előrehaladáshoz a rovar a középső pár lábával evez, de nem úgy, mint egy kajakos. A lábai evezéskor sem hatolnak át a felszíni rétegen, csak belenyomódnak, és félgömb alakú örvényeket keltenek, amelyeket aztán hátrafelé löknek. Az impulzusmegmaradás törvényének megfelelően az állat ilyenkor előresiklik. A vízen járásnak van egy másik módja is. A barna baziliszkusz nagyon gyorsan tud szaladni a vízen. Súlyát nem a felületi feszültség, hanem a folyadék tehetetlensége, a felhajtóerő és a járulékos tömegerők rendszere tartja fenn. A gyík olyan ütemben (kb. másodpercenként hússzor) csapja a lábait a vízre, hogy annak egyszerűen nincs ideje kifolyni a talpa alól, miközben lábai körül egyfajta légzsák alakul ki. Az átlagember csak nagyon sűrű, viszkózus anyagban képes erre rövid ideig. Tiszta vízen nem, de azért lehet próbálkozni. IPM AMATŐR TUDOMÁNY 75

76 Építsünk poloskát! A vízen járó mechanizmusok kialakításánál komoly korlátokat szabnak a fizika törvényei. Csak apró, ultrakönnyű, vízálló szerkezetek jöhetnek szóba. David L. Hu és munkatársai évekkel ezelőtt érdekes, vízen járó robotok fejlesztésébe fogtak. Eredményeik nyomán más kutatók is kedvet kaptak a próbálkozáshoz. Egyelőre talány, hogy mire lennének jók ezek a parányi szerkezetek, de azt a tervet, hogy kémiai szenzorokkal felszerelve környezetvédelmi vizsgálatokat végeztethetnének velük, nem kell komolyan venni. Egyelőre a mozgás és az energiaellátás is komoly probléma. A működő szerkezetek általában a poloskákhoz hasonló evező mozdulatokkal próbálnak haladni, parányi motoroktól vagy piezoelektromos aktuátoroktól hajtva. Mi most nem vágjuk a fejszénket ilyen bonyolult szerkezetek építésébe. Helyette azt az erőt használjuk a poloska hajtására, amely a felszínen is tartja: a felületi feszültséget. Első lépésként vágjuk ki a poloska testét vékony, merev műanyag fóliából (én egy iratgyűjtő gerincét használtam). Aztán vékony acéldrótból (pl. citerahúr) formázzunk két V alakot, és egymásba akasztva egy csepp műanyagragasztóval rögzítsük a test elülső harmadánál. Ezek lesznek a poloska lábai (a mienknek elég lesz A hátsó lábak között lecsökken a felületi feszültség, ezért az erők eredője (piros nyíl) előrefelé mutat négy, de az igazinak hat van). A vízbe lógó részüket a vízvezeték-szerelők által használt teflonszalaggal vonjuk be vékonyan. Ettől lesznek víztaszítók. A poloska potroha végébe egy kis, kb. 1,5 cm hosszú pamutszalagot ragasszunk úgy, hogy a vége majd a vízbe lógjon. Egy kis dróthajlítgatás után poloskánk szépen lebeg a víz tükrén. Most kenjük be a fonalat vékonyan szappannal vagy sűrű mosogatószerrel, és így állítsuk a víztükörre a jószágot. A szappan hatására az rögtön mozgásba lendül, 5-10 cm/s sebességgel halad előre. Hogy miért? Nos, a felületaktív anyagok jellegzetes hosszú, hidrofób szénhidrogénláncokból állnak, amelyeknek a végén egy hidrofil csoport van. A víz felszínén szeretnek úgy elhelyezkedni, hogy a hidrofil fejük a vízben van, a hidrofób farkuk meg a levegőbe lóg. Már kis mennyiségben is jelentősen csökkentik a felületi feszültséget. Ilyen anyag a hagyományos szappan, de találunk tenzideket a mosó- és mosogatószerekben is. Poloskánk hátsó két lába között a felületi feszültség lecsökken az oda csordogáló tenzidtől. A lábak külső oldalán viszont nem változik semmi. Az erők eredője egy menetirányban előremutató erő lesz, poloskánk ennek engedelmeskedve siklani kezd. A kis játék pár percig szépen úszik egy nagyobb lavórban vagy fürdőkádban, aztán egyszer csak váratlanul elmerül, és többé nem akar a víz felszínén megmaradni. Az történik, hogy a vízfelszínen felhalmozódó mosogatószer olyan mértékben lecsökkenti a felületi feszültséget, hogy a lábak már nem tudják fenntartani a jószágot. Az eset azt is illusztrálja, hogy a mosogatószerek és társaik mennyire veszélyesek a vízi élővilágra. A tenzidek némelyike már 1 mg/l koncentrációban is toxikus hatásokat vált ki az érzékenyebb vízi szervezeteknél. Környezeti hatásuk igen sokrétű, ronthatják a vizek öntisztulását, elősegíthetik más szennyezők (ásványolaj, peszticidek, nehézfémek) oldódását, a felszíni vizeken habképződést válthatnak ki, ami oxigénhiányhoz vezethet. Éppen ezért ügyes kis játékunkat soha ne próbáljuk ki élővizeken! Maradjunk csak vele a fürdőkádban, azzal nem csinálunk nagy kárt, hiszen a modern mosogatószerek több mint 90%-ban lebomlanak a szennyvíztisztítás soránű. Poloskamodellünk szépen áll a víztükrön 76 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

77 keresse az újságárusoknál, szupermarketekben, benzinkutakon!

78 A hőlégballonok Arkhimédész törvénye szerint úsznak a levegőben IKAROSZ SZEMETES- ZSÁKJA Nem, szó sincs arról, hogy takarítani szeretnénk, az amatőr természettudós ezernyi érdekesebb dologra használhat egy szemeteszsákot. Például hőlégballont is lehet belőle építeni, méghozzá napenergiával működő ökoszolárballont. 78 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

79 A repülés vágya régóta foglalkoztatja az embert. Ikarosz történetét mindenki ismeri, a Daidalosz által szerkesztetthez hasonló repülőalkalmatosságok újra és újra felbukkantak a történelemben. A kínaiak már évvel ezelőtt készítettek repülésre képes sárkányokat, s állítólag ilyen szerkezetekkel embereket is a levegőbe emeltek. Európában az első hiteles adat az emberes repülésre 1783-ból való, amikor a Montgolfier fivérek papírból és vászonból készült hőlégballonjával két bátor önkéntes a levegőbe emelkedett. Még ugyanabban az évben megjelent a hidrogénnel töltött ballon is, amely könnyebben kezelhető és hatékonyabb volt, így ez lett az uralkodó egészen a 20. század elejéig. A Zeppelin léghajókat is a levegőnél 14-szer könnyebb hidrogénnel töltötték fel. A hidrogénnel csak egy baj van, hogy gyúlékony, ez okozta a Hindenburg léghajó vesztét is 1937-ben, és végeredményben ez vezetett a léghajók korának leáldozásához. A Zeppelineket az eredeti tervek szerint nem hidrogénnel, hanem héliummal töltötték volna, amely veszélytelen nemesgáz, de az Egyesült Államok embargót vezetett be a náci Németország ellen, emiatt nem tudtak héliumot vásárolni. Az utóbbi évtizedekben ismét felmerült a héliumos léghajók építésének ötlete elsősorban turisztikai céllal, de a magas előállítási ár visszavetette ezeket a próbálkozásokat. Az ilyen szerkezetek energiafogyasztása lényegesen kisebb, mint a merevszárnyas repülőgépeké, ami a jövőben újra a léghajók és a ballonok felé fordíthatja a figyelmet. A sportrepülők körében az 1970-es években jött divatba a ballonozás az olcsóbb hőlégballonokkal. Számos konstrukció született, a legtipikusabb a három-négy fő szállítására alkalmas, 2500 m 3 -es, körte alakú, propán-bután gázégőkkel fűtött ballon. A kínaiak már évvel ezelőtt készítettek repülésre képes sárkányokat, s állítólag ilyen szerkezetekkel embereket is a levegőbe emeltek. Építsünk hőlégballont! A legegyszerűbb ilyen szerkezet a kínai Kongming lámpás, amely egy rizspapírból készült ballon, az aljába egy drótra rögzített mécsesfélével. A mécses nemcsak melegít, világít is, ami különösen nagy tömegben, éjszaka felbocsátva rendkívül látványossá teszi a dolgot. Már nálunk is lehet ilyet kapni, rendezvényeken is egyre gyakrabban látni. Nem hiszem, hogy teljesen veszélytelen a művelet, 2010-ben például Rio de Janeiro mellett 4 hektár erdőt sikerült valakinek felgyújtani egy ilyen holmival, míg 2020 januárjában a krefeldi állatkert majomházának tragédiáját is egy kínai lámpás okozta. Mivel az amatőr természettudós kísérleteinél első a biztonság, nem fogunk kiszámíthatatlanul repkedő nyílt lánggal kísérletezni, helyette a barátságosabb napenergiával fűtjük a léghajónkat. A ballont fekete szemeteszsákból építjük, amely a rá eső napsugárzás körülbelül 95%-át elnyeli, csupán 5% körüli részét veri vissza. Ily módon a nap folyamatosan melegíti a ballont és a benne lévő levegőt. Persze a környezeténél melegebb ballon úgy fog viselkedni, mint egy radiátor, konvekciós úton és sugárzással hőt ad le a környezete felé. Minél melegebb, annál intenzívebb a hőleadás. Egy bizonyos hőmérsékletnél az időegység alatt leadott hőenergia ugyanakkora lesz, mint a napsugárzásból elnyelt, így hőmérsékleti egyensúly alakul ki, a ballon nem melegszik tovább. Mivel nem ismerjük eléggé a szükséges paramétereket, nehéz pontosan kiszámítani, hogy mekkora lesz ez a maximális hőmérséklet. A kora őszi viszonyoknak megfelelő 2,5 kw/m besugárzással, 20 C külső léghőmérséklettel és gömb alakú ballonnal számolva körülbelül 50 C adódik az elérhető hőmérsékletre, a próbarepüléskor én 45 C-ot mértem. A hőmérséklet független a ballon méretétől, egy kis méretűt ugyanannyira lehet felfűteni, mint egy nagyot. Viszont nem független a ballon alakjá- Repülő bálnák manapság is fel-felbukkannak, de nem terjedtek el IPM AMATŐR TUDOMÁNY 79

80 A ballon hajtogatása tól, például a gömbforma kedvezőbb, mint egy elnyújtott virsli alakú. Minél melegebb a levegő a ballonban, annál kisebb a sűrűsége, amit kielégítő pontossággal ki lehet számítani az iskolában tanult gáztörvénnyel: ahol p a légnyomás (kb. 100 kpa), T a hőmérséklet kelvinben, R lev a gázállandó, speciálisan levegőre vonatkozó értéke 287 J/kgK. Arkhimédész ismert törvénye nemcsak folyadékokra, hanem gázokra is érvényes, a gázba merülő testre akkora felhajtóerő hat, mint amekkora az általa kiszorított gáz súlya. Ha a felhajtóerő nagyobb, mint a test súlya, akkor a test esetünkben a ballon emelkedni fog. Arkhimédész törvénye alapján a repülés feltételét a sűrűségekkel is megfogalmazhatjuk: ahol m a ballon teljes tömege, V a térfogata (m/v a szerkezet átlagsűrűsége), ρ belső a bezárt levegő sűrűsége, ρ külső pedig a külső levegőé. Egyenlőség esetén a ballon lebeg, egyébként emelkedik. Tegyük fel, hogy a külső léghőmérséklet 20 C, a belső hőmérséklet pedig az elérhető maximális 50 C. Egyenlőség esetén az m/v arány 0,11 gramm/liternek adódik. Ez azt jelenti, hogy például a bemutatott körülbelül 2200 literes ballon maximális tömege 250 gramm lehet. Ennél nehezebb nem fog repülni! Ha a napsugárzás nem 30 C-kal melegíti fel, hanem csak 15 C-kal, akkor a maximális tömeg csak 125 gramm lehetne. Nagyon könnyű anyagokból kell építkeznünk, és elég erősen kell sütnie a napnak ahhoz, hogy a szerkezetünk működjön! Szemeteszsák-szabászat Sokféle alakú ballont lehet kiszabni, de a vékony műanyag fóliával elég nehéz dolgozni. Elsőre a legkönnyebb tetraéderformát készíteni, mert csak egyenes vonalak mentén kell szabni és ragasztani. Két ember nagyjából egy óra alatt meg tudja építeni, csak Arkhimédész ismert törvénye nemcsak folyadékokra, hanem gázokra is érvényes, a gázba merülő testre akkora felhajtóerő hat, mint amekkora az általa kiszorított gáz súlya jó nagy szabad helyet kell találni a szobában. Vegyünk 9 darab vékony, fekete, gazdaságos szemeteszsákot, és első lépésként vágjuk le az alsó végüket a hegesztési varrat felett. Így körülbelül 1,5 méteres csöveket kapunk, melyeket második lépésben hosszában felvágunk és síkban kiterítünk. A harmadik lépés az, hogy 2 centiméteres kreppszalaggal (festékboltokban lehet kapni) három-három zsákot csíkokká összeragasztunk, majd a három csíkot oldalt egymáshoz. A ragasztást úgy végezzük, hogy a két zsákot körülbelül 1 centiméter átfedéssel egymásra rakjuk, majd a felső szélét végigragasztjuk. Vigyázzunk, mert a kreppszalag nagyon ragad a zsákhoz, ha rossz helyre kerül, korrigálni nem lehet. A negyedik lépésben a 3 3 zsákból álló lepedőt a hosszabbik oldala mentén félbehajtjuk és zsákszerűen összeragasztjuk. Az ötödik lépés az, hogy a zsák száját keresztben szétnyitjuk, majd beragasztjuk, így megszületik a tetraéder. Ezután az egyik csúcsát levágjuk, majd a ballon száját körben felhajtjuk 1-2 centiméter szélességben, és ragasztószalaggal megerősítjük. Végül óvatosan kifordítjuk, hogy a ragasztószalagok a belső oldalra kerüljenek. Aki akar, az egy üdítőspohárból kis kosarat is akaszthat a ballonra, de komolyabb súlyt ez a szerkezet nem tud felemelni. 80 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

81 A repülő ballont szélcsendben egy vékony damillal lehet féken tartani Reptetés A ballont derült, napsütéses, szélcsendes napon, a kora délelőtti órákban lehet reptetni. Minél hidegebb a levegő, annál jobb, délutánra általában a talaj közelében már túl meleg van. Én is meglepődtem, de a nap még egy kis vékony fátyolfelhőzeten keresztül is elegendő meleget ad az emelkedéshez, persze a tiszta égbolt jobb. Nagyobb gond a szél. Már egy kis szellő is tépi, húzza a ballont a felszállásnál, ráadásul a konvekciós hőleadást a fuvallatok igencsak megnövelik, jól észlelhetően hűtik a szerkezetünket. Induláshoz egy akkumulátorról hajtott ventilátorral pár perc alatt fel lehet fújni a zsákot, aztán a napsütés perc alatt kellően felmelegíti az indulás- hoz. Amikor már határozottan húz, útjára lehet engedni. A magassággal a ballonra ható felhajtóerő egyre csökken, ezért nem emelkedik a végtelenségig, de igen tisztes magasságot érhet el. A szolárballonnal elért eddigi legnagyobb, hitelesített magasság több mint 15 ezer méter. Odafent komoly szelek fújhatnak, FONTOS TUDNIVALÓK így a szabadon engedett ballon igen messzire juthat. Napnyugta után persze lehűl, és visszaereszkedik a földre, de kevés esélyünk lenne a megtalálására. A ballon elvesztésének megakadályozása és mások biztonsága érdekében kössünk rá vékony damilt, és azzal féken tartva reptessük! A szemeteszsák nem hőálló, a ballont nyílt lánggal fűteni, égő anyaggal reptetni nem szabad! Repülőterek, forgalmas utak, vasutak, elektromos vezetékek közelében nem szabad reptetni! Figyelemmel kell lenni a légi közlekedésre vonatkozó szabályokra és az esetleges helyi szabályokra is. A szolárballon élőlények reptetésére nem alkalmas. Mindenki csak saját felelősségére, kellő körültekintéssel és gondossággal használja! A ballon reptetője felelős minden neki vagy általa okozott kárért, a jelen cikkben írottak alapján jogigény nem támasztható, a szerző és a kiadó kizár mindennemű felelősséget. IPM AMATŐR TUDOMÁNY 81

82 IPMTUDTA-E? Fogyasztói ár: 980 Ft extra Fogyasztói ár: 980 Ft Mitől pöttyös egy kanadai tó? Miért fekete a jegesmedve bőre? Miért rózsaszín a flamingó? Miért a gólya hozza a gyereket? Micimackó fiú vagy lány? Mi adja a régi könyvek illatát? Hányan voltak a háromkirályok? Kevésbé ázunk meg, ha futunk az esőben? Hány lóerős egy ló? Tudnak-e hátrafele repülni a madarak? extra Ára: 980 Ft INTERPRESS MAGAZIN TUDTA-E? 34 Okosabbá tesz-e az éhség? Lehet-e tanulni alvás közben? Mi köze a vízilónak a lóhoz? 35 Lehet-e klónozni a dinókat? Ki találta fel az egeret? 140 érdekesség kérdések és válaszok rejtvények, fejtörők 150 ÉRDEKESSÉG KÉRDÉSEK ÉS VÁLASZOK REJTVÉNYEK, FEJTÖRŐK 37 ELôFIZETÉS EGY ÉVRE (3 LAPSZÁM) 2940 FT HELYETT 2140 FT-ÉRT 150 ÉRDEKESSÉG KÉRDÉSEK ÉS VÁLASZOK REJTVÉNYEK, FEJTÖRŐK megrendelés: elofizetes@mediacity.hu

83 SZAMURÁJ SUDOKU A megfejtést megtalálja a 98. oldalon 83 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

84 Hajmeresztő n A hajmeresztéshez kb. 200 kv szükségeltetik 84 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

85 gyfeszültség Bármerre nézünk, elektromos jelenségeknek lehetünk tanúi, sokszor anélkül, hogy tudnánk róla, de a leglátványosabb kísérleteket sok ezer voltos feszültséggel lehet végezni. Ehhez építünk most egy generátort. A természetben az elektromosságot ritkán lehet közvetlenül megfigyelni. Legfeljebb csak egy-egy villámcsapás formájában, és akik így tapasztalják, utána rendszerint nem tudják elmondani, hogy milyen volt. Ahhoz, hogy az elektromos jelenségeket közvetlenül tanulmányozhassuk, mesterségesen kell előállítani szelídebb formáit. Emlékezzünk csak az iskolai fizikaórákra! A macskaszőrrel dörzsölt ebonitrudakra, vagy a bőrrel dörzsölt üvegrudakra. Már a 18. században megfigyelték, hogy kétféle elektromosság van. A megdörzsölt üvegrudak taszítják egymást, az ebonitok ugyancsak, ám az üveg vonzza az ebonitot. Önkényesen pozitívnak nevezték el az üvegrudat, negatívnak az ebonitot. A dörzsöléssel előállított elektromosságot statikusnak mondják, mert a töltés többé-kevésbé nyugalomban van a rudakon. A tapasztalt jelenségek pusztán a töltést hordozó részecskék (az elektronok és ionok) jelenlétének köszönhetők. A mosógép vagy a zseblámpa működése az elektromosan töltött részecskék szakadatlan mozgásának, az elektromos áramnak köszönhető, így azok az elektromosságtan egy másik fejezetébe tartoznak. Miért lesz elektromosan töltött a megdörzsölt üvegrúd? A magyarázat az atomokban rejlik, amik az üvegrudat és a macska szőrét felépítik. Normálisan az atomok magjában anynyi pozitív proton van, mint ahány elektron a magok körüli elektronfelhőben, ezért kívülről az atomok semlegesnek látszanak. Csakhogy egyesek erősebben, mások gyengébben ragaszkodnak az elektronjaikhoz. Dörzsöléskor elektronok válhatnak le az egyikről, és kerülhetnek a másikra. Ahol több elektron lesz, az anyag negatív töltést mutat, ahol kevesebb, ott pozitívat. A feltöltődésre való hajlam szerint sorba rakva az anyagokat úgynevezett dörzselektromos (triboelektromos) sort kapunk. A két anyag összedörzsölésekor a feltöltődés aszerint alakul, hogy hol helyezkednek el a sorban. Például a macskaszőrrel dörzsölt ebonit negatív lesz, de a műszőrmével dörzsölt pozitív. Minél távolabb van a sorban egymástól két anyag, annál erősebb a feltöltődés. A kézzel való dörzsölgetésnél sokkal hatékonyabban működnek a gépi szerkezetek. Robert Jemison Van de Graaf amerikai fizikus 1931-ben szerkesztett egy olyan generátort, ami az anyagok szétválasztásakor keletkező feltöltődést kihasználva több millió voltos feszültség létrehozására képes. Manapság is használják például részecskegyorsítók táplálására. A készülék lelke egy szigetelő oszlopra helyezett, belül üres konduktor és a szállítószalag, ami a töltéseket a konduktorba viszi. Fémtesteknél az elektromos töltések mindig a külső felületen helyezkednek el, belül nincsenek. Akármekkora töltést adunk a fémgömbnek, az belül mindig úgy viselkedik, mintha egyáltalán nem lenne töltése. Így, ha belülről töltjük a gömböt, akkor az folyamatosan képes a töltések felvételére, függetlenül a már meglévő töltésétől. Építsünk generátort! Amikor a Bauhaus barkácsáruházban megpillantottam egy 12 cm-es rozsdamentes acél kerti díszgömböt, legott elhatároztam, hogy ebből Van de Graaf-féle generátor lesz! Rögtön vá- SZÜKSÉGES ANYAGOK 12 cm-es acél kerti díszgömb 50x1,8-as 20 cm-es tokos PVC-cső DN50 PVC-tisztítónyílás idom 50 mm-es PVC-záródugó Fitnesz gumiszalag 35 mm-es darab 16 mm-es PVC-cső + 2 db záródugó 12 mm-es teflonszalag (1 tekercs) Kétkomponensű univerzális epoxyragasztó kémcső (16 mmes üvegcső) kerékpárküllő 12V DC modellmotor deszkatalp A felső és az alsó görgő IPM AMATŐR TUDOMÁNY 85

86 A generátor vázlata szemből és oldalról (1 fémgömb, 2 szalag, 3 üveggörgő, 4 teflonbevonatú görgő, 5 felső kefe, 6 alsó földelt kefe, 7 motor) Az összeszerelt generátor sároltam hozzá egy egyenes, 5 cm átmérőjű PVC-csatornacső darabot tartóoszlopnak. Az oszlop alján lévő szerelvények elhelyezésére meg egy PVC-csatornatisztítónyílás idomot szemeltem ki. Ez pont illik a csövön lévő tokba, olyan, mint egy T idom, csak éppen egy csavaros kupak van az oldalán. Talpnak egy vakdugót is vettem. Szállítószalagnak bármilyen gumiszalag megfelel, de a szenet tartalmazó fekete gumik (pl. biciklibelső) nem jók, mert vezetik az elektromosságot. Én a gyógyászati segédeszközboltokban kapható Thera-Band erősítő gumiszalagot választottam. Többféle erősségű kapható, a leggyengébb, sárga színű teljesen bevált. Lehet erősebbet is választani, főként nagyobb generátorhoz. A méretre vágott csíkot a két végén gumiragasztóval össze kell ragasztani. Az a jó, ha egy kicsit feszül az oszlop alján és tetején lévő görgőkön. Az alsó görgőt egy 16 mm-es PVC villanyszerelési páncélcsőből készítettem, ami a magyaríjas kísérletből maradt. A 3,5 cm-es csődarab két végét egy-egy dugóval zártam le, tengelynek egy aprócska furaton át egy kerékpárküllőt szúrtam bele. A görgő futófelületét vízvezeték-szereléshez való teflonszalaggal tekertem be. Ragasztani ezt nem lehet, de magában is jól tapad. Úgy tekerjük fel, hogy a görgő középső részére több jusson, így az egy kicsit hasas, hordó alakú lesz. A domború forma segít a szalag középen tartásában. A felső görgő üvegből készült. Egy kémcsőből 4 cmes darabot vágtam, vastag kartonpapírból pedig pontosan beleilleszkedő korongokat. A csődarab szélét vágás után gázlángban megolvasztottam egy kicsit, hogy az üveg éle lekerekedjen. Miután kihűlt, a papírkorongokat a csőbe nyomkodtam és közéjük kétkomponensű epoxigyanta ragasztót töltöttem. Végül beletűztem a bicikliküllő-tengelyt, amit a papírkorongok tartottak középen. A gyanta 2-3 óra alatt kikeményedik, ez adja a görgő szilárd, de rugalmas magját. Az üveg csak borítás, de mivel ez érintkezik a gumiszalaggal, ez a lényeg. A felső görgő tengelye két kis bronzperselyben fut, amiket a PVC-cső falába mélyített vágatba ragasztottam. Az alsó görgő tengelye közvetlenül a motor tengelyéhez kapcsolódik. Az átellenes vége ennek is bronzperselyben fut. A motor egy modellezőboltban vásárolt kis szénkefés 12 V-os elektromotor, amit apró fémbilinccsel rögzítettem a tisztítóidom fedelén. A fémgömbön egy 50 mm-es lyukat vágtam Dremel 400-as gravírozóval. Majdnem minden munkát ezzel a szerszámmal, meg egy csavarhúzóval végeztem. A PVC-cső tetejére egy 6 1 mm-es alumíniumcsőből hajlított karikát ragasztottam epoxigyantával. Ezen nyugszik a gömb, ami egy kicsit szorul a PVC-csövön is. Az elektromos töltések megosztása akkor jön létre, amikor a szalag elválik a görgők felületétől. A töltéseket egy kefe szedi le, ami úgy készült, hogy egy kis lemezre ezüstözött sárgaréz drótokat forrasztottam (az ezüst nem kell, csak ilyen volt raktáron). A kefét oda kell helyezni, ahol a szalag futás közben elválik a görgőtől. Nem kell, hogy a drótok nekiérjenek a gumiszalagnak. Ahhoz, hogy leszívja a töltéseket, elég, ha közel van a serte. A lemez másik vége az alumíniumgyűrűhöz és a gömbhöz fémesen csatlakozik. A kontaktuson egy kis ezüstalapú, elektromosan vezető ragasztóval lehet javítani. Az alsó görgőnél is van egy ilyen kefe, annak a lemeze ki van vezetve a PVC-cső oldalára egy hasítékon, és itt van a földelőcsavar. Az egész szerkezetet a vakdugó zárja le alul, amit egy csinos zöld deszkatalpra csavaroztam. 86 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

87 AZ ANYAGOK DÖRZSELEKTROMOS SOROZATA: Nagyon pozitív levegő +++ száraz emberi bőr azbeszt macskaszőr üveg emberi haj csillám ++ nejlon gyapjú ólom selyem alumínium papír + pamut semleges acél fa pecsétviasz borostyán luftballon ebonit (kemény gumi) nikkel, réz sárgaréz, ezüst arany, platina kén acetát, műselyem poliészter sztirol, polisztirol hab akril cellofán poliuretán polietilén polipropilén (pl. Cellux) vinil, PVC teflon szilikongumi Nagyon negatív A Simonyi Károly-féle 1 millió voltos Van de Graaf-generátoros részecskegyorsító az ELTE lágymányosi campusán földelt fémpálcával közelítünk a gömbhöz, akkor halvány, de szép szikrákat kapunk ezer voltos feszültséget is elérhetünk, de mivel a gömb kapacitása néhány pikofarad, a töltés teljesen veszélytelen, akár kézzel is megfoghatjuk a konduktort. Sőt bátran érintsük meg! Ha egy jól szigetelő sámlin állunk, akkor az elektromosságtól égnek áll a hajunk, és minden szőrszálunk bizsereg. A gömbhöz közelített hagyományos villanykörte belsejében szép kisüléseket látni (de az izzó tönkremegy, mert a volf rámszálat az elektromos tér leszaggatja). Tegyünk a gömbre egy kis fémcsúcsot (pl. mágnessel szeget). A csúcs közelében kialakuló elektromos szél a gyertyalángot elfújja. Hasonló kísérleteket tucatszám találni a szakirodalom- Vigyázz! Nagyfeszültség! A generátor összeállítása után ellenőrizzük a szalag futását! Ha kézzel forgatva, vagy kis fordulatszámon szépen megy, akkor jöhetnek a kísérletek. Mindenekelőtt az alsó kefét le kell földelni pl. egy vízcsaphoz vagy radiátorhoz. A működő generátor belsejében a szalag folyamatosan szállítja a töltéseket. A konduktor egyre magasabb feszültségre töltődik fel, egészen addig, amíg a töltésveszteség ki nem egyenlíti a szalag által szállított töltést. Ha egy leban. A generátorral PET-palackból készített leideni palackot kb. 10 kv-ra sikerült feltölteni, de ezzel vigyázni kell! Az alufóliával bevont 2 l-es palack kapacitása 8,4 nf-ra adódott, ami már képes áramütést okozni. A kis generátor jó játék, iskolában hasznos szemléltetőeszköz. Megépítése nem jelenthet semmi problémát, és költsége töredéke a készen kapható VDG-generátoroknak. Nagyobb méretben is meg lehet építeni, de számoljunk vele, hogy minél nagyobb, annál több műszaki probléma merül fel. IPM AMATŐR TUDOMÁNY 87

88 A szobatudós helikoptere Igaz luxusadó vonatkozik a magánhelikopterekre, pedig a helikopter manapság már nem is luxuscikk, hiszen karácsony táján minden nagyobb hipermarketben lehet vásárolni. Igaz, az ilyennel nem lehet hétvégén leruccanni Korfura, de a karácsonyfadíszeket szépen le lehet verni vele. A z 1400-as évek végén Leonardo da Vinci papírra vetette elképzelését a helikopterről. Ennek az arkhimédészi csavarra emlékeztető szerkezetnek a modelljét kis ügyességgel bárki elkészítheti, például a canberrai Jerry Everard útmutatása szerint ( LeonardoHelicopter.html), ám a szerkezettel igen komoly problémák vannak. Azon túl, hogy egy aerodinamikai nonszensz, nehéz kiegyensúlyozni, forgás közben a rotor erősen üt. Leonardo 88 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

89 Sokan úgy tudják, hogy a helikopter Asbóth Oszkár találmánya, de az igazság az, hogy ő csak egy magát jól menedzselő karrierista volt. úgy képzelte, hogy a rotort négy ember forgatja, amitől a levegőbe fúródó csavar felemeli őket. Érezzük, hogy ez valahogy olyan, mint amikor Münchhausen báró saját hajánál fogva húzta ki magát a mocsárból. De ne vágjunk a dolgok elébe, nézzünk egy működő modellt! Gumimotoros helikopter A következő kísérlethez szükségünk lesz két bambusz sasliknyársra, egy-két nagyméretű gemkapocsra, két üveggyöngyre, körülbelül 2 méter burkolatlan gumifonalra (ha nincs, akkor gumiszalagra vagy befőttes gumikra) és egy kanalas szívószálra (vagy bármilyen hasonló, könnyű csőre). Először gondosan kiegyenesítjük a gemkapcsot, majd kúpos csőrű fogóval kis spirált tekerünk a végére, amelybe a bambusznyárs pont beleszorul. Aztán a képen látható alakra hajtogatjuk, beletekerjük a bambuszt, és ráhúzzuk a csapágyként szolgáló gyöngyöket. Ebből a szerkezetből kettőt készítünk, a másodikra nem kellenek gyöngyök. Vékony kartonpapírból vágjunk ki egyforma, nagyjából 12x3 cm-es lapokat, ezek lesznek a rotorlapátok. Hossztengelyük mentén kissé hajlítsuk meg őket, így némileg íveltek és merevebbek lesznek. Kis ragasztós papírcsíkokkal rögzítsük a bambuszpálcákra őket, és vonalzó vagy szögmérő segítségével állítsuk be az állásszögüket fokosra. Fontos, hogy a két rotor ellentétes forgású lesz, az egyik balcsavar, a másik jobb. Vonalzó élére fektetve egyensúlyozzuk ki a rotorokat! Amíg a ragasztó megszárad, a gumiszálat két deszkába ütött szeg közé feltekerjük, és a két végén zsineggel bandázsoljuk, majd a kanalas Leonardo helikoptere Gumimotoros helikopter alkatrészei szívószálba fűzzük. A szívószál kanalas végéhez a gyöngyök nélküli pálcika kerül, a másik végére a gyöngyös. A szerkezetet kézbe véve a gyöngyös rotornál fogva tekerjük meg a gumiszálat! A gumimotort is be kell járatni, ezért először csak fordulatot tekerjünk, aztán hagyjuk kipörögni. Ha szépen forog, akkor tekerést is megpróbálhatunk, aztán el is engedhetjük. Figyeljük meg, hogy a kézben tartott szívószál igyekszik megcsavarodni, érezhető forgatónyomaték hat rá, miközben a gyöngyös rotor pörög! Szabadon engedve mindkét rotor forog (meg a szívószál is). A szerkezet repül ugyan, de elég esetlen, összeviszsza cikázik, instabil. Sokan úgy tudják, hogy a helikopter Asbóth Oszkár találmánya, de az igazság az, hogy ő csak egy magát jól menedzselő karrierista volt, a helikopter ki- Repül a helikopterünk IPM AMATŐR TUDOMÁNY 89

90 fejlesztéséhez vajmi kevéssel járult hozzá. Vannak, akik szerint Kármán Tódor eredményeit lopta el, de ez sem lehet teljesen igaz. Kármán ugyanis kimutatta, hogy a merev rotorlapátokkal épített helikopter nem lehet stabil. Se a mi modellünk, se Asbóth fa légcsavarokkal emelt szerkezetei nem repülhetnek stabilan. Koaxiális rotor A helikopterek rotorja nem holmi ventillátor, hanem hosszú szárnyakból álló, bonyolult mozgású szerkezet. A lapátokon hasonló módon keletkezik a felhajtóerő, mint a repülőgépek szárnyain. Ma már ezer forintért bárki vásárolhat kis elektromos szobai helikoptert bármilyen jobb játékboltban. Azért nem árt vigyázni, sok olcsó áruházi gagyi gyakorlatilag röpképtelen. Giroszkóp nélküli típussal meg egyáltalán nem érdemes vesződni. A képen látható kis modell egy széles körben elterjedt, olcsó, de viszonylag jól repülő típus. Nézzük meg, hogyan működik! Itt is két rotort találunk, amelyek egymással szemben forognak. A szívószálnál tapasztalt forgatónyomaték mindkét rotornál jelentkezik, de ellentétes irányúak. Ha a két rotor fordulatszáma megfelelő, akkor a nyomatékaik kiegyenlítik egymást, és maga a helikopter nem pörög a függőleges tengelye körül. Ha az egyensúlyt mesterségesen felborítjuk egy kicsit, akkor a helikopter fordulni kezd a függőleges tengely körül, így a gépet kormányozni lehet. Nagy helikoptereknél ritkán alkalmazzák ezt a megoldást. A legtöbb ilyen, Koaxiális elektromos modell úgynevezett koaxiális rotorelrendezésű gép az orosz Nyikolaj Iljics Kamov tervezőirodájából került ki, például a mezőgazdasági permetezőgépként közismert KA 26-os. Az ugyancsak közismert amerikai szállítóhelikopter, a CH 47 Chinook rotorjai egymás mögött vannak, de a nyomatékok dolgában a lényeg ugyanaz. A minden helikopter atyjaként tisztelt Igor Sikorsky egyetlen rotort alkalmazott konstrukcióin. A későbbi tervezők is ezt a vonalat követték, a manapság használatos helikopterek 95%-a a Si- A minden helikopter atyjaként tisztelt Igor Sikorsky egyetlen rotort alkalmazott konstrukcióin. A későbbi tervezők is ezt a vonalat követték. Függeszkedő helikopter 90 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

91 Egyrotoros gépnél a farokrotor ellensúlyozza a rekaciónyomatékot korsky-féle egy főrotor-egy farokrotor elrendezésű. A forgó főrotor reakciónyomatéka (R) a helikopter törzsét a rotor forgásával ellentétes irányban igyekszik forgatni. Ennek ellensúlyozására szolgál a farokrotor, amely oldalirányú légáramlást és ezzel a reakciónyomatékot ellensúlyozó nyomatékot kelt. Mellékhatásként a gépet lassan oldalra tolja (drift), ezt a hatást a pilótának kell kompenzálni. A farokrotor nyomatékának kismértékű megváltoztatásával a helikopter képes elfordulni. Viszont ha valami hiba miatt leáll, a helikopter ringlispílként kezd pörögni, és lezuhan. Jó, hogy forgószárnyas, de mitől repül? A függeszkedő (egy helyben lebegő) helikopter esetében az eredő felhajtóerő egyensúlyt tart a helikopter súlyával. A jármű emelkedéséhez, süllyedéséhez a felhajtóerőt változtatni kell, ezért a rotorlapátok állásszöge repülés közben változtatható egy, a rotoragyba épített mechanizmussal. A kis elektromos modelleknél ez a mechanizmus hiányzik, helyette a motorok fordulatszámának változtatásával lehet szabályozni az emelőerőt. Repülés közben a rotor forgáskúpja kissé megdől A helikopter haladó vagy oldalirányú mozgását is a lapátok állásszögének megváltoztatásával érik el, de ilyenkor mindegyik lapátot külön állítják aszerint, hogy éppen melyik irányba mutat. Ha például a hátsó oldalon az állásszöget növelik, akkor ott megnő az emelőerő. Ezzel egy időben az elülső oldalon csökkentve az állásszöget, kisebb lesz az emelőerő, amitől a lapátok forgáskúpja a gép orra felé kibillen, és a felhajtóerőnek vízszintes komponense is lesz, ami a gépet mozgásba hozza. Bár az elveket már a as években tisztázták, az első sorozatban gyártott helikopterek csak a II. világháború után kezdtek repkedni, mert csak ekkoriban jutott oda a technológia, hogy tartós és megbízható rotoragyakat tudjanak építeni. A képen egy modellhelikopter rotoragya látható, a mellette lévő QRkód egy animációra mutat, amelyen szépen látszik a kollektív és ciklikus állásszög-vezérlés. A rugalmas lapátoknak nemcsak az állásszögük változik, hanem igen bonyolult mozgásokat végeznek. Aki a részletekre kíváncsi, annak az USA Szövetségi Repülési Igazgatósága interneten is elérhető Rotorcraft Flying Handbook című kiadványát ajánlom. A kis koaxiális gépeknél a ciklikus állásszögvezérlés is hiányzik, viszont van egy kis farokrotor, amely nem függőleges, hanem vízszintes síkban forog. Segítségével az egész gépet előre vagy hátra lehet dönteni, és a megbillentett gép haladni kezd előre vagy hátra IPM AMATŐR TUDOMÁNY 91

92 egy karos mechanizmussal kapcsolódik a felső rotorhoz (flybar mechanika). Ez pörgettyűként viselkedik, repülés közben igyekszik a forgási síkját megtartani. Amikor a gép megdől, a karok segítségével úgy módosítja a lapátok állásszögét, hogy a dőléssel ellentétes oldalon a felhajtóerő növekedjen. Az eredmény az, hogy a gépet fellökni sem lehet. Flybar mechanikával (C) ellátott helikoptermodell rotoragy, ciklikus állásszögvezérléssel (A) és lapátokkal (B). (ezek a modellek oldalazni nem tudnak). Ilyen megoldással már Sikorsky is kísérletezett. A digitális billér Az igazi helikoptereken a pilóta a saját testén érzékeli a gép mozgását, és kormányszervekkel folyamatosan kompenzálni tudja a nem kívánt kitéréseket. Könnyebb repülni automatikus stabilizáló rendszerrel, de nélküle sem lehetetlen. A rádió-távirányítású modell esetében a közvetlen érzékelésre nincs mód, ráadásul a kis tömegű gép mozdulatai is sokkal hirtelenebbek, stabilizálás nélkül irányítani csaknem lehetetlen. Erre szolgál a giroszkóp, amely jelzi a helikopter elmozdulását a gép mikroprocesszorának, hogy az elektronika korrigálni tudja a repülést. Régebben a modellekben is pörgetytyűs giroszkópokat használtak, manapság piezoelektromos, vibrációs giroszkópokat. Ezek parányi szerkezetek, amelyeken egy kis, gyorsan rezgő alkatrész van. Ha a helikopter és vele a giroszkóp elfordul, a rezgési síkra merőleges Coriolis-erő jelentkezik, amit a szerkezet érzékel. A kétszárnyúaknál (legyek, szúnyogok, muslicák stb.) található kis dobverő alakú nyúlvány, a billér ugyanígy működik. Lám, a rovarok rég feltalálták a giroszkópot! A kis koaxiális modelleknél csak a függőleges tengely körüli forgást stabilizálják giroszkóppal. Az oldalirányú dőlések kompenzálására a rotor felett forgó, súlyokkal ellátott rúd szolgál, amely Repülni így is lehet Repülés 3D-ben Kezdő helikoptermodell-pilótának feltétlenül egy giroszkópos, koaxiális modellt lehet ajánlani, amit könnyű vezetni, és nem jelent komoly veszélyt. Persze a szemre vigyázni kell, és kutya, macska ne legyen a helikopter közelében! Vásárlás előtt érdemes szétnézni az rchelicopter.hu-n vagy az rcmodell.hu-n. Az igazi 3D-műrepülés re képes gépek vezetéséhez sok tapasztalat, szimulátoros gyakorlás kell, kezdőnek ilyen nem való! Pilóta- vagy műszaki hiba, a rádiókapcsolat zavara miatt könnyen válhat a helyes kis játék egy 100 km/órás sebességgel száguldó, vadul pörgő kaszává, amely akár halálos sérülést is okozhat. Persze nem lehet elég korán kezdeni, például Justin Chi (New Jersey) már négyéves korában nitrometán-hajtású géppel repült, aki kíváncsi rá, megnézheti a YouTube-on, vagy a mobilján a QR-kód leolvasásával. 92 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

93 keresse az újságárusoknál, szupermarketekben, benzinkutakon!

94 Sokféle formában kapható kézmelegítők A 10 C-ban hiába játszik szépen napfény a zúzmarás fákon, a hideg gonosz. Ha ki kell bújni a kesztyűből, az ujjaink gyorsan kihűlnek, elgémberednek, a bőr égni kezd. A kézfej vérkeringése rohamosan romlik, és hiába a kesztyű, már nem sokat segít. Jobb, ha a kabát alá dugjuk a kezünket vagy valami kézmelegítőt használunk. A folyékony anyag pattintásra megdermed A FORRÓ JÉG M anapság a legnépszerűbb kézmelegítők kis műanyag tasakok, amelyekben valami folyadék van, meg egy körülbelül 5 Ft-os méretű fémlemezke. A lemezkét megnyomva az pattan egyet, és a folyadék mintegy varázsütésre megdermed. Kásás, jégszerű anyag lesz belőle és közben felmelegszik akár 50 C-ra is. A tasakot egy bő fél óráig lehet gyűrögetni, közben folyamatosan melegít, aztán végleg megkeményedik és kihűl. Teljesen biztonságos, nem éget, nem gyújt fel semmit, nem kormoz, nem kell hozzá áram és újra felhasználható. Egy pohár forró vízbe rakva fel lehet tölteni meleggel. Sokan lobogó forró vízben főzik, de ez hiba. A víz legalább 90 C-os kell, hogy legyen, teljesen lepje el a tasakot, de ne forrjon! Mikrosütőben is melegíthetjük a vizet, meg tűzhelyen is, de akkor csavarjuk egy vászonkendőbe a tasakot, nehogy a láboshoz tapadjon. Az anyag 5 10 perc alatt teljesen folyékonnyá válik. Ekkor hagyjuk a meleg vízben állva lassan kihűlni. Mi van a tasakban? Ez a különös, jégszerű anyag egy közönséges vegyület: a nátrium-acetát, vagyis a nátrium ecetsavval alkotott A kristályosodás elindulásához energia kell 94 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

95 sója. Nagyon olcsó, és széles körben használják, főként különböző oldatok ph-értékének módosítására. Vizes oldata lúgos kémhatású (gyenge lúg, 20 C-on a telített oldat ph-ja 9,7). Nem mérgező. Az élelmiszeriparban húskonzerveket tartósítanak vele (E262). A természetben kis mennyiségben megtalálható szinte minden gyümölcsben és erjesztés útján előállított élelmiszerben. Sós-ecetes íze miatt chipsekhez is adják ízfokozóként. Korszerű téli csúszásmentesítő-útszóró anyagokban is használják, sokkal kevésbé káros a környezetre, mint a konyhasó. Szilárd állapotban fehér por. Forrkövet teszünk bele és bepároljuk Gyönyörű, tűszerű kristályai kristályvizet tartalmaznak. A tasakban tulajdonképpen kristályvizes nátrium-acetát, vagyis nátrium-acetát-trihidrát van (CH 3 COONa 3H 2 O). Szabad levegőn melegítve 100 C felett elveszíti a kristályvizét, majd 324 C-on aceton távozása közben elbomlik. Éghető anyag, meggyújtva mérgező gőzöket, gázokat fejleszthet. A melegítés hatására a tasakban lévő kristályokból is eltávozik a víz, de elpárologni nem tud, helyben marad. A nátrium-acetát lassan feloldódik a vízben, oldat keletkezik. Előállításához szódabikarbónát ecettel keverjünk A fagyáshoz egy kis zavar kell Az oldatban a nátrium-acetát szétesik nátrium- és acetátionokra. Az acetátionok egy része a vízből hidrogént vesz fel és ecetsavvá alakul. Az oldatban nátriumionok, acetátionok, hidroxidionok, ecetsav- és vízmolekulák járják különös táncukat. Mindenki tudja, hogy az oldhatóság függ a hőmérséklettől, hiszen minél melegebb a tea, annál könnyebben oldódik fel benne a cukor. Igaz ez a nátrium-acetátra is, a meleg vízben sokkal több tud feloldódni, mint a hidegebben. Amikor a tasak hűlni kezd, csökken a feloldható anyag mennyisége. Logikus lenne, hogy az oldatban mozgó ionok egy része szépen visszarendeződik a szilárd kristályokba, úgy ahogy a tankönyvben meg van írva. Csakhogy a dolog nem ilyen egyszerű! A nyugodtnak tűnő folyadék mikroszkopikus tartományaiban nagyos is zajosan történnek a dolgok. Az energia erősen fluktuál, a részecskék a hőmozgás miatt összevissza kacsáznak, folyamatosan ütköznek. Időnként öszszeállnak kisebb csoportokba, majd ezek a csoportok előbb-utóbb szétesnek az ütközések miatt. A kristályosodás megindulásához nem elég az, hogy összeálljon pár részecske, szükség van arra is, hogy az anyagra jellemző kristályrács formáját felvegyék, rendbe igazodjanak és kialakuljon egy stabil kristálygóc. Ám a rend kialakításához energia kell. A kristálygóc energiája függ a nagyságától, van egy kritikus méret, amikor az energia maximális. Az ilyen góc akár felbomlik, akár tovább növekszik, a folyamat energiafelszabadulással jár. Másként fogalmazva kell némi energia ahhoz, hogy a kristályembrió a kritikus méretet elérje és elég nagy kristálymag legyen belőle, ami növekedésnek indulhat. Egyes anyagokban így a nátriumacetát-oldatban is a kristályosodási gócok spontán kialakulása nehézkes. A termikus fluktuáció nem képes annyi energiát biztosítani, hogy az embriók elérjék az aktiválási energiát. Az oldat simán túlhűthető anélkül, hogy a kristályosodás megindulna. Ez nem holmi kényes, instabil állapot! A tömény nátrium-acetát-oldat kissé sárgás Kis zavar hatására gyorsan kristályosodik IPM AMATŐR TUDOMÁNY 95

96 Elég stabil ahhoz, hogy az oldatot öntögetni, lötyögtetni, zacskóban, zsebben cipelni lehessen anélkül, hogy kikristályosodna. Kell egy parányi energialöket, egy kis zavar, ami egy pontban elindítja kristályosodást. Amikor a kis acéllemezt megnyomjuk, az hangosan pattan egyet, mint a kutyások által jól ismert klikker. Ez a rezgés adja az aktiválási energiát. A megjelenő kristálycsírák ezután már gyorsan növekednek, közben jelentős energia szabadul fel, és a tasak felmelegszik. Ha a használt kézmelegítőt nem főzzük elég ideig, és maradnak benne szilárd kristályok, azokon magától is megindul az anyag kiválása és a kézmelegítő viszszadermed. Ezért kell rendesen kifőzni a tasakot. A víznek azért nem szabad forrni, mert akkor a tasakban is gőz képződhet, ami meg tud lépni a műanyagon keresztül. A tasak tartalma vizet veszít, töményebb és túlságosan is telített lesz. Az ilyen kézmelegítő mindenféle külső hatás nélkül magától bekristályosodik, vagyis használhatatlanná válik. A forralás csökkenti a kézmelegítő élettartamát! Készítsünk nátrium-acetátot! Nem kell felvágni egy kézmelegítő tasakot annak, aki nátrium-acetáttal szeretne játszani. Háztartási körülmények között is könnyű előállítani ecetsavból és szódabikarbónából. Egy edénybe töltsünk 180 ml 20%-os ecetet. Közönséges olcsó háztartási ételecetet használjunk, ne almaecetet, balzsamecetet vagy hasonlókat. Fokozatosan, apró adagokban adjunk hozzá egy tasak (50 g) szódabikarbónát (nátrium-hidrogén-karbonátot)! Az ecetsav és a nátrium-hidrogén-karbonát reakciójából nátrium-acetát és szénsav keletkezik. A szénsav rögtön szén-dioxidra és vízre bomlik, amitől az oldat erősen pezsegni fog. Vigyázzunk, hogy ki ne fusson! A reakció endoterm, vagyis az oldat a folyamat során hőt vesz fel a környezetből, a pohár lehűl. Amikor a reakció végbement, víztiszta, színtelen folyadékot kapunk, a nátrium-acetát vizes oldatát. A körülbelül 2 dl oldatban nagyjából 50 g nátrium-acetát van feloldva. Ez még nem telített oldat. Hogy tömény legyen, be kell párolni. Tegyünk a pohárba néhány kvarckavicsot forrkőnek (segíti a buborékképződést, így nem pufog forralás közben), majd tegyük a tűzhelyre, és forraljuk el a felesleges vizet. Fertelmes ecetszagot áraszt, nyitott ablaknál dolgozzunk! Amikor már nagyjából a felére csökkent a térfogat, kissé sárgás, viszkózusabb oldatunk lesz. Ezt hagyjuk lehűlni és készen vagyunk. Ha egy fogpiszkálóval megütjük az oldat felszínét, gyönyörű tűkristályok kezdenek nőni benne. Kikristályosíthatjuk tárgylemezen is és megnézhetjük mikroszkóppal. Üveglapra öntve jégvirágszerű kristályokat kapunk. Ha egy tálba öntjük, sóbálványszerű oszlopok nőnek belőle. A kristályosodás olyan gyors, hogy folyással szemben felér a pohárba, amiből a folyadékot öntjük. A kikristályosodott nátrium-acetátot vízfürdőn vagy mikrosütőben lehet a legkönnyebben elfolyósítani. A kristályokat rakjuk hőálló pohárba. Fedjük le, és állítsuk egy nagyobb, vízzel teli edénybe, és úgy melegítsük. Játék közben vigyázzunk a forró folyadékokkal! Sóbálvány születik 96 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

97 IKAROSZ SZEMETESZSÁKJA A kínaiak már évvel ezelőtt készítettek repülésre képes sárkányokat, s állítólag ilyen szerkezetekkel embereket is a levegőbe emeltek. Viszont vélhetőleg sosem tudjuk meg, hogy ez valóban megtörtént-e. Az első hiteles adat emberes repülésre Európából származik 1783-ból. Akkor a francia feltalálópáros, a Montgolfier fivérek jóvoltából két bátor önkéntes emelkedett a levegőbe. Azt, hogy milyen repülőalkalmatosságot épített Joseph-Michel és Jacques-Étienne, a rejtvény fő sorából tudhatja meg. (A rejtvény megfejtését a 98. oldalon találja.) 97 IPM AMATŐR TUDOMÁNY

98 MEGFEJTÉSEK Szamuráj sudoku 10. oldal Flower sudoku 63. oldal Szamuráj sudoku 83. oldal IQ-mix 69. oldal 1) Amatőr (A rácsot az óramutató járásával ellentétesen, 90 fokkal kell elforgatni.) 2) Térképészet 3) Föld (A bolygók sorrendben: Szaturnusz, Vénusz, Neptunusz, Jupiter, Uránusz, Mars és Merkúr.) 4) D (A jobb oldali szám az előtte álló két betűt alkotó egységnyi szakaszok számát mutatja.) 5) A jobb alsó, ami egy bal kéz, míg a többi jobb. 6) 8, 4 (Soronként az első két számjegy és a második két számjegy alkotta kétjegyű számok összege adja a jobb oldali két számjegyet = 84.) Skandináv rejtvények 43. oldal megfejtés: Láthatatlan tintákat már kétezer éve ismertek és használtak. 55. oldal megfejtés: A rövidülő nappalok és a csökkenő hőmérséklet hatására a klorofill lebomlik. 97. oldal mgefejtés: Papírból és vászonból készült hőlégballont alkottak.

99 Megjelent az IPMTUDTA-E? könyv Kapható a könyvesboltokban, vagy kedvezményes, 3990 forintos áron megvásárolhatja a kiadónál, mely a házhozszállítás díját is tartalmazza. LAPTAPIR TudTa-e? Találmányok nem is edison találta fel a villanykörtét? Mindenki tudja, hogy az izzólámpát Edisonnak, a zseniális amerikai feltalálónak köszönhetjük. Ez azonban csak részben igaz. elszenesítve az addigiaknál tartósabb lámpát készíthet. Végül egy japán bambuszfajta rostjai bizonyultak a legjobbnak, amelyekkel 1200 órán át világító lámpát készített. Edison nemcsak zseniális feltaláló, hanem remek üzletember is volt, tudta, hogy Bár Edison 1879-ben jegyeztette be a szénszálas izzólámpára vonatkozó szabadalmát, Humphry Davy (aki egyébként a biztonsá- hálózat nélkül csak egy értéktelen üvegkörte. Az addigi megbíz- az izzó csak egy apró darabja a teljes rendszernek, elektromos gi bányászlámpát is feltalálta) már 1802-ben készített vékony hatatlan generátorok helyett jobbat tervezett, fogyasztásmérő platinaszál izzításával működő fényforrást. Lámpái azonban nem szerkezetet épített, megtervezte és felépíttette az elektromos hálózatokat, amelyek bárkihez eljuttatták a villamos áramot. Nem voltak elég tartósak, és a platina is túl drágának bizonyult erre a feladatra. Az 1870-es évek végéig még számos fizikus és feltaláló utolsósorban csavarmenetet tett az izzók végeire, hogy azokat próbálta megoldani az elektromos izzólámpa problémáját, a sikerhez azonban a szintén angol Joseph Wilson Swan került a legmék egy régi ötletből. Az izzólámpát azóta persze továbbfejlesz- könnyen tudják cserélni a felhasználók is. Így válhatott valódi terközelebb. Ő elszenesített papírrostokból készítette az izzószálat, tették, a történetben magyar mérnökök is jelentős szerepet az üvegburában azonban nem tudott elég erős vákuumot létrehozni, és az általa használt áramforrások sem voltak elég megbízmúltig használt wolframszálas, kriptontöltésű izzó. Legnagyobb kaptak, míg az 1940-es évekre megszületett az egészen a közelhatóak. Edison így 1878-ben egy ismert, de még megoldatlan problémáját hogy a fény mellett nagyon sok hőt termel problémával került szembe, és eltökélte, hogy minden eddiginél viszont senkinek sem sikerült megoldania. Így mára a hagyományos izzókat szinte teljesen felváltották a jóval energiata- jobbat fog alkotni. Kellő műszaki háttér birtokában, kísérletek ezreivel szisztematikusan kereste meg azt az anyagot, amelyet karékosabb kompakt fénycsövek és a LED-es fényforrások. mikor küldték az első t? Az első elektronikus levelet 1971 végén küldték. Ekkor jelent meg először jel is, amely elválasztotta a felhasználónevet a levelezési fiókot kezelő számítógép nevétől végén az internet elődjének számító ARPANET egyik fejlesztője, Ray Tomlinson küldte az első üzenetet a BBN-TENEXB nevű, szekrény nagyságú számítógépről a BBN- TENEXA nevű gépre. A két eszköz egymás mellett állt egy laborban. Számítógép-hálózatok gépei között persze már ezelőtt is küldtek üzeneteket, ezek azonban nem tekinthetőek a maihoz hasonló univerzális elektronikus levélnek. Tomlinson vezette be, hogy az adott számítógépen regisztrált felhasználó nevét jellel választja el a számítógép nevétől. A hálózati eszközök a végződés alapján továbbították az akkoriban még kizárólag szöveget tartalmazó üzeneteket a célszámítógéphez, ahol az az adott felhasználó postafiókjába került. Napjainkban már bármilyen tartalmat csatolhatunk egy levélhez, mégis az az a szolgáltatás, amely ma is nagyon hasonlóan működik az első változatához. 176 IPMTudta-e? mikor készült a Commodore 64? 1982-ben, azaz több mint 30 éve dobták piacra az egyik legsikeresebb, otthoni felhasználásra szánt mikroszámítógépet, a Commodore 64-et. modore céget is magával rántotta, amely eleinte túlságosan is egyetlen termékre építette fel üzleti stratégiáját, majd újabb fejlesztései is kudarcot vallottak. A C64 kék képernyője azonban kitörölhetetlenül beleégett az 1980-as, 90-es években eszmélő tinédzserek agyába. Legtöbbünknek ez volt az első és máig felejt- Ma is sokan emlékeznek a Bécsből különböző fondorlatos módokon behozott Commodore gépekre, az egymástól eleinte kazettán, majd mágneslemezen átmásolt programokra és az éjszakákhetetlen találkozásunk a számítástechnikával. ba nyúló, joystickszaggató játékokra. A történet 1982-ben kezdődött, amikor a kanadai Commodore Business Machines cég az akkoriban megszokottnál jóval alacsonyabb áron dobott piacra egy kortársaihoz képest igen fejlett számítógépmodellt. A 600 dolláros ár alatt kínált gép versenytársainál sokkal fejlettebb grafikai és hangtulajdonságokkal rendelkezett, így hamar népszerű lett. Játékok ezreit írták rá, és sok helyen nemcsak hobbiszámítógépként, hanem termelőeszközként is használták. Az olcsó géppel ugyanis nemcsak játszani lehetett, hanem könyvelni és tervezni is, de például katonai információs rendszert is készítettek hozzá a Zrínyi Miklós Nemzetvédelmi Egyetemen. A karakteres felhasználófelületre GEOS néven grafikus operációs rendszert is írtak, szövegszerkesztő és táblázatkezelő alkalmazásokkal. A C64 népszerűsége az 1990-es években is jelentős volt hazánkban, ugyanis a PC számítógépek még mindig a többszörösébe kerültek, mint egy Commodore, bár nyugaton már egyre kevesebb ódivatú masina talált gazdára. A gyártást végül 1994-ben állították le, az akkorra már megmosolyogtató képességű, 8 bites készülékekre megszűnt a kereslet. A lépés a Com- Miből vannak a teniszütők húrjai? Régen báránybélből voltak, ma azonban szintetikus anyagokból készülnek a húrok, de napjainkban sem megy ritkaságszámba az állati eredetű húrok használata. és jobban tapadó poliészterből készítették a húrokat, amelyek leginkább több szál összetekerésével jöttek létre. Ezek az anyagok tették lehetővé, hogy a sztárok a korábbiaknál feszesebbre húzott ütőkkel minden addiginál gyorsabb labdákkal kápráztassák el a közönséget a nagy versenyeken. Azonban nemcsak a sebesség, hanem a labdák pörgetése is fontos szempont, ezt vi- A legelső teniszütőkön báránybélből készített húrok voltak, de mivel egyetlen ütőhöz hét állat beleire volt szükség, a 20. század szont a jobban tapadó, bár kevésbé strapabíró bélhúrokkal könynyebb kivitelezni. Így sokan az egyik irányban szintetikus szálak- elejétől áttértek az olcsóbb marhabélre. A bélhúrok azonban rosszul reagáltak a párára, így a század közepén már műanyagokkal kezdtek kísérletezni. Eleinte nejlonból, majd a rugalmasabb sítik a hagyományos eljárás és a modern technika kal, a másik irányban béllel húrozott ütőket használnak, így egye- előnyeit. IPMTudta-e? 177 TudTa-e? egészség Hogyan hatnak ránk a gyümölcsök? A körte semmiből sem tartalmaz kiemelkedően sokat, de anyagai a vesére és a gyomorra vannak különösen jótékony hatással, emellett az izmokra és a csontokra kedvezően hatnak. A csipkebogyó nagyon magas C-vitamin-tartalma mellett más olyan anyagokat is tartalmaz, amelyek segítik a szabad gyököktől való megszabadulást, így meghűléses betegségek kezelése mellett az öregedés hatásait is visszafogja. A meggyben az egyik leghatékonyabb kombinációban vannak A gyümölcsöket általában nyersen és frissen fogyasztjuk, a bennük lévő anyagok így természetes állapotukban értékesek szánek csökkentésére és a magas vérnyomás kiegyenlítésére. Emel- keresztül a májra, a vesére és a szívre is. Fogyasztása ritkítja a ben kialakuló szívritmuszavar enyhítésére, az agyvérzés esélyé- jelen az antioxidánsok. A gyümölcs jótékonyan hat a vérre, ezen munkra. A vitaminok mellett nyomelemeket is tartalmaznak, lett kalciumot, vasat, magnéziumot, mangánt, cinket, ként és vért, így a legapróbb hajszálerekben is helyreáll az egészséges amelyek létfontosságúak számunkra, és nem szabad megfeledkezni az antioxidánsokról sem. Ezek a sejtek természetes műköszönhetően antibakteriális és vizelethajtó hatást fejt ki, javítja a vezetben felgyűlt víz távozását. Segít az alacsony vérnyomásban foszfort is találunk benne. Számos savjának és vitaminjának kö- keringés, megélénkíti a vese kiválasztó hatását, elősegíti a szerdése során keletkező káros peroxid és szuperoxid gyökök hatástalanításában játszanak fontos szerepet. A sejtek saját antioxi- Az alma leginkább tisztító hatású gyümölcs, A-, B- komplex és A szőlő amellett, hogy szintén tele van antioxidánsokkal, védelmet vénák és az artériák falának rugalmasságát. vagy légzőszervi betegségekben szenvedőknek is. dáns-termelő mechanizmusa különösen betegség esetén szorul C-vitamin mellett többek között kalciumot, foszfort, vasat és nyújthat a rák, az érelmeszesedés és a szívkoszorúér-betegségekkel segítségégre, így ilyenkor igen fontos a gyümölcsök fogyasztása. Az egyik legértékesebb gyümölcsünk az áfonya, amelynek emésztést segítik, tisztítják a beleket és segítik az anyagcserét. cukor) gyorsan fel tudja dolgozni szervezetünk, így rövid idő alatt magnéziumot tartalmaz. Anyagai összhatásukban leginkább az szemben. Vértisztító, vízhajtó hatása mellett cukortartalmát (szőlő- kiemelkedően magas a káliumtartalma. Az ingerületátvitelben Pektintartalma segít feloldani azokat a zsírokat, amelyek a koleszterin lerakódását okozzák. nevezik szupergyümölcsnek is. Az élelmiszeriparban azokra a serkenti gondolkodásunkat, energiát ad fáradt izmainknak. A szőlőt szerepet játszó kálium hasznos még a szívszélhűdés következté- gyü- Azt mindenki tudja, hogy a gyümölcsök fogyasztása egészséges, mert sok vitamint tartalmaznak. Van azonban számos más jótékony hatásuk is, amelyeket érdemes kihasználni. Az áfonyából káliumot, az almából foszfort nyerhetünk, a szőlő csökkenti a vérrögképződés esélyét, a meggy pedig serkenti a szívműködést. mölcsökre használják ezt a kifejezést, amelyeknek jelentős tápértékük és antioxidáns hatásuk van, hozzásegítik a szervezet bizonyos molekuláit a helyes működéshez, hozzájárulnak bizonyos betegségek kialakulásának megelőzéséhez. Ilyen még többek között a fekete és a vörös áfonya, a mangó vagy a gránátalma. A növényi rostok fogyasztásának jótékony hatását számos kutatás támasztja alá. Ilyen például az az 1995 és 2004 között Amerikában végzett felmérés, amelynek kezdetén három és félmillió kérdőívet küldtek ki nyugdíjasoknak, majd kilenc év elteltével újra felvették az adatokat. A vizsgálatban részt vevő fő halálozási statisztikái végül egyértelmű összefüggést mutattak a növényirost-fogyasztási szokásokkal. A vizsgált nyugdíjasok legtöbb növényi rostot fogyasztó ötöde 22 százalékkal alacsonyabb halálozási arányt mutatott, mint a legkevesebb rostot fogyasztó ötöd. A vizsgálat kimutatta, hogy a rostdús étrend nemcsak a szív- és érrendszeri betegségek kockázatát csökkentette, hanem a légúti kórképekét és a fertőző betegségekét is. Ez eddig nem volt ismert tény. Érdemes tehát rendszeresen, legalább naponta egyszer gyümölcsöt fogyasztani, megéri! aki shoppingol, Tovább él? Mitől sárgulnak be az újszülöttek? Most már a férfiak is méltán beláthatják, hogy a rendszeres Ha az újszülött besárgul, akkor a család legnagyobb bánatára nem engedik haza őt és anyukáját néhány bevásárlótúráknak megvan a jó oldaluk is. nap után a kórházból. De mitől sárgul be? A vásárlás az idősebb emberek esetében 27%-kal csökkenti a halálozás esélyét. Sőt Amíg a magzat az anyaméhben van, a számára szükséges oxigént pes a vizelet, illetve a széklet útján megszabadulni ettől a megnövekedett mennyiségtől, az a bőrén és a szeme fehérjén sajátságos mindeközben még az sem számít, hogy az ember ténylegesen vásárol-e vagy sem. a köldökzsinóron keresztül, az anyai vérből kapja, amint megszületik, már légzés után jut hozzá. A kétféle mechanizmushoz a vér sárgás elszíneződéshez vezethet. Valamennyire minden újszülött Erre a különös eredményre jutottak a tajvani Népegészségügyi Tudományok Intézetének tudósai. A megkérdezésben éven felüli, önállóan, külső segítség nélkül élő tajvani nő és férfi vett részt, és jelölte a válaszokat a soha és a min- vörösvértesteinek másfajta hemoglobinnal kell rendelkeznie. A születés pilmértékű, és hamar, általában az ötödik sárga lesz, de a legtöbb esetben ez kisdennap között húzódó skálán. A követéses vizsgálatban ezután információt gyűjtöttek a tanulmányban részt vevők testi és lelki egészségéről, majd ezeket az adatokat lanatában a régi vörösvértestek elpusztulnak, hogy átadhassák helyüket lyen problémát. Amennyiben a kiürü- napig elmúlik, így nem okoz semmi- összevetették a következő évek halálozási adataival. Az eredmény szerint azok az idős az immár felnőtt típusú, a légzéses lés valamilyen oknál fogva nem megy emberek, akik mindennap vásárolni mennek, 27%-kal kisebb eséllyel haláloznak el, mint oxigénmegkötéshez és -szállításhoz végbe néhány nap alatt, akkor egyrészt fokozott folyadékbevitellel, más- kortársaik, akik ritkábban látogatták a bevásárlóközpontokat és egyéb boltokat. A tanulmány ideális testeknek. Az elpusztult vértestek által tartalmazott hemoglobin lerészt UV-fényterápiával lehet segíteni. szerint a férfiak többet profitáltak, mint a nők: esetükben a halálozási ráta majdnem 28%-kal csökkent, míg a nőké mindössze 23%-kal. Felmerülhet a kérdés, hogy nem cserélődött-e fel az ok és az okozat, bomlási terméke a bilirubin, amely a Az előbbi gyorsítja az anyag kiürülését, utóbbi a bőrben elősegíti a biliru- hiszen aki el tud járni vásárolni, és fitt, az mindenképpen magasabb életkorra számíthat, mint akinek rosszabb az állapota. A tanulmányt sárgaságot okozza. Normális esetben jegyzők azonban úgy vélik, a magyarázat abban keresendő, hogy bevásárlás közben az idősek más idősekkel kerülnek kapcsolatba, és közben még bizonyos testmozgást is végeznek. Ezenkívül a bevásárlás örömet okoz, és ezzel a léleknek is jót tesz. is van a vérben valamennyi bilirubin, bin vízoldható formába történő átalakulását. de ha az újszülött szervezete nem ké- 44 IPMTudta-e? IPMTudta-e? 45 LAPTAPIR TudTa-e? Művészet miért néz hátra az agip logóján a hatlábú kutya? Az Agip 1952-ben meghirdetett pályázatára olyan logókat vártak, amely egyszerűségében az olasz energiavállalatot a világon bárhol azonnal felismerhetővé teszi. A beérkezett 4000 pályamű közül a nyertes vázlatot Giuseppe Guzzi terjesztette be, aki a valóságban nem volt annak szerzője, csupán befejezője. A jelkép valódi megalkotója, Luigi Broggini szobrászművész első vázlatán a hatlábú kutya előre nézett és a lángnyelv is hasonló irányba tartott. Csak később, miután ezt a változatot túl agresszívnek találták, jött az ötlet, hogy a kutya fejét fordítsák meg, így öltötte magára azt a természetellenes, bár kevésbé vad tartást, melyet ma oly jól ismerünk. Érdekesség, hogy Broggini soha nem védette le művét, ezért a szimbólum atyjává már csak halála után (1983) vált, miután fia feldolgozta a hagyatékát, és amikor Dante Ferrari újságíró közzétette azt. Ekkor kiderült az is, hogy valójában Broggini óhaja volt, hogy nevét ne hozzák összefüggésbe a győztes pályaművel. Hány szó fér el egy bélyegen? Guinness-rekordot jelent a belga bélyegen látható 606 szavas felirat. Bár a bélyegeken általában csak a legszükségesebb feliratok vannak, mint például a címlet és a kibocsátó hivatal neve, a belga posta egy világrekorder bélyeget készített. A Guinness-rekorder bélyeget nőnap alkalmából bocsátották ki 2014-ben, és összesen 606 szó szerepel rajta, amelyek egy női arcot rajzolnak ki. A szövegrészletek a nőkkel szembeni hátrányos megkülönböztetés elleni ENSZ-egyezményből származnak. létezik-e hegedülő robot? A hegedülés talán az egyik legösszetettebb feladat, a hangszerek megszólaltatása pedig sohasem lesz a robotok erőssége. Ez azonban nem kedvetlenítette el Seth Goldsteint, aki nyugdíjas biomérnökként és az MIT volt munkatársaként különleges robotok építésével ütötte el idejét. Az egész asztalt elfoglaló szerkezete egyrészt mozgatja a hegedűt és a vonót a megfelelő húr vagy húrok megszólaltatásához, a fogásokat pedig négy, motoros mozgatású leszorítókerék hajtja végre. Goldstein még a vibráló hatásról is gondoskodott: az emberi hegedűs ezt a lefogó ujjával valósítja meg, a szerkezet azonban a hegedűt mozgatja folyamatosan, hogy az szebb hangot adjon. Az előre programozott dalokat meglepően jól játssza le, azonban a legnagyobb erőfeszítések ellenére sem tudja túlszárnyalni egy közepesen tehetséges 12 éves gyerek hegedűjátékát. Az igazsághoz az is hozzátartozik, hogy hegedülő gépet már ben készítettek, a teljesen mechanikus szerkezet a legösszetettebb volt minden zenélő gép között, és volt egyhegedűs és kéthegedűs változata is. Aki nem hiszi, keressen rá a YouTube-on Violano Virtuoso néven! hogyan születtek a goldberg-variációk? Bach egyetlen, variáció formában íródott művét egy álmatlan grófnak és lelkes csemballistájának köszönhetjük. A mű keletkezéstörténete szerint Szászország orosz nagykövete, báró Hermann Karl von Keyserlingk gyakran betegeskedett és szenvedett álmatlanságban, így a házában lakó csemballistának, a fiatal Goldbergnek jutott a hálátlan feladat, hogy Keyserlingket lágy dallamokkal szórakoztassa éjszakánként. Bach Drezdában ismerkedett meg Keyserlingkkel, aki egy alkalommal említette is az akkor már sikeres szerzőnek: szeretne néhány darabot Goldberg számára, hogy álmatlan éjszakáin lágy, de vidám dallamokat hallgathasson. Bár Bach korábban idegenkedett a műfajtól, mégis elvállalta a munkát. Keyserlingk el volt ragadtatva az eredménytől, gyakran kérte Goldberget, hogy játsszon el egyetegyet a variációk közül. Bachot gazdagon jutalmazta, egy aranyserlegben 100 Lajos-aranyat adott neki, ami akkoriban jelentős összegnek számított, kiváltképp egy zenemű fizetségeként. A mű gyönyörű példája a barokk variációművészetnek, mind a 30 változat önálló karakterrel jelentkezik, miközben összekötőkapocsként tér vissza az ismétlődő basszustéma. A Goldberg-variációkat ma Bach művészetének egyik csúcspontjaként tartják számon. Az itt leírt keletkezéstörténet Bach első életrajzírójánál bukkant fel, de igazságtartalmát egynémely mai Bach-kutató vitatja. Christoph Wolff szerint a variációk nem megrendelésre íródott, hanem a szerző Billentyűs gyakorlatai közé illeszkedik. igaz-e, hogy fából van a balettcipő orra? Aki ült már az első sorok valamelyikében egy balettelőadáson, a cipők kopogásából joggal gondolhatja így, de ez csupán tévhit. A spicc-cipők bőrből, textilből, papírból és szaténból készülnek, kézzel. A cipő orr-része többszöri rétegeléssel, szövetből és kartonból készül, amelyeket erős ragasztó tart össze, így nyeri el végül azt a keménységet, amely képes megtartani a balerina súlyát. A talprész keményített bőrből van, hogy megfelelőképpen tartsa a lábat, a cipő többi része pedig szaténból vagy textilből, amit puha bőrréteggel borítanak belülről. Spicc-cipőt az 1680-as évek óta használnak, bár a 17. században a cipőknek még sarka is volt. Sarok nélküli cipőben először Marie Camargo, a párizsi opera táncosa lépett fel. A francia forradalom után a cipősarkak végleg eltűntek, a cipők laposak lettek és szalaggal rögzítették őket a lábhoz. Ekkor azonban még kerek orrú cipők voltak használatban. Ilyen volt Marie Taglioni lábbelije is, aki először használt spicc-cipőt színházi előadás során a Szilfidben. Ez a cipő azonban még inkább átalakított szaténpapucs volt, nehéz volt benne tartani a bokát, és egyáltalán nem volt kényelmes. A mai spicc-cipő megalkotása az orosz Anna Pavlova nevéhez fűződik, aki korának legbefolyásosabb és leghíresebb táncosnője volt. Lába keskeny és hegyes volt, ami az egy ujjra nehezedő nyomás miatt nagyon fájdalmassá tette számára a kerek orrú cipő használatát, ezért ő a cipőjébe kemény bőrdarabot tett és kiegyenesítette, valamint megkeményítette a spiccrészt. 134 IPMTudta-e? IPMTudta-e? 135 TudTa-e? gasztronómia lehet piros is a répa? A répa szó hallatán mindenki a sárgarépára gondol, esetleg a fehérre, de pirosra, lilára, citromsárgára kevesen. Az eredetileg számtalan színben és formában növő répából csak a 17. században nemesítették ki holland kertészek a magas béta-karotin-tartalmú hosszúkás, narancssárga változatot, amely aztán az egész világon elterjedt. Létezik azonban számos más változata is, amely a színezőanyagától függően különféle hasznos tápanyagokban bővelkedik. A piros fajták színét például a paradicsom színezőanyagaként is ismert hasznos antioxidáns, a likopin adja, a sárgákban pedig xantofillok találhatók. 88 IPMTudta-e? meddig áll el egy konzerv? A tartósított élelmiszereknek is lejár egyszer a szavatosságuk, de akad azért olyan is, ami több mint 60 év után is fogyasztható marad. Egy hús- vagy gyümölcskonzerv esetében nem biztos, hogy érdemes lenne több évtizedes tárolással próbálkozni, de egy as disznózsírkonzerv alaposan rácáfolt eredeti lejárati dátumára. A konzervet egy német férfi kapta 1948-ban Rostock közelében egy amerikai segélycsomag részeként, de amikor friss volt, nem használta fel, utána meg már régiségként tekintett rá, és sajnálta kidobni. 64 év elteltével döntött úgy, hogy megpróbálja felbontani, de nem az evéssel kezdte, hanem elvitte egy élelmiszerbiztonsági laborba, hogy szakvéleményt kérjen róla. A vizsgálat megállapította, hogy bár állaga kemény lett, vesztett eredeti ízéből és illatából, de teljes mértékben fogyasztható maradt. ki készített először radlert? Az utóbbi években nálunk is egyre népszerűbb a sörből és citromléből vagy más savanyú üdítőből kevert rad ler nevű ital. De kinek jutott először eszébe limonádét keverni a sörbe? A legenda szerint 1922-ben egy Franz Xaver Kugler nevű kocsmáros alpokbeli fogadójában készült először laza, citromos sör, mégpedig azért, mert a fogadó sörkészletei a legforróbb júniusi napokban vészesen megcsappantak, és a kocsmáros attól tartott, hogy nem tud mit inni adni a nagy számban arra kerekező biciklistáknak és a túrázóknak. A még meglévő sört így felöntötte fele-fele arányban szénsavas Mitől lesz dugós a bor? Időnként a legdrágább borral is előfordul, hogy a parafa dugóján dohos szagot, magán a boron pedig kesernyés ízt lehet érezni. A dugós bor fogyaszthatatlan, de mi okozza a jelenséget? A háttérben egyes penészgombafajták állnak, amelyek természetes módon élnek a paratölgyerdőkben. E gombák klórvegyületekkel táplálkoznak, anyagcseretermékük pedig a TCA nevű vegyület (2,4,6-triklóranizol), amely már nagyon kis mennyiségben is képes tönkretenni a bor ízét. A gombák azonban a feldolgozás és a tárolás során is bejuthatnak a parafába, illetve a már kész dugókba. A táplálkozásukhoz szükséges klórral pedig a feldolgozás, a mosás vagy a szállítás során kerülnek kapcsolatba, ugyanis nagyon sok célra használnak klóralapú tisztítószereket, de sok helyen a mosásukhoz használt ivóvizet is kis mennyiségű klórral kezelik. Ezenkívül más gombák is tönkretehetik a bort, de azt, hogy az egyes dugók fertőzöttek-e vagy sem, csak a palack kibontása után lehet megtudni. Ma már léteznek vegyszeres és mikrohullámú fertőtlenítési eljárások, amelyekkel a dugókat a felhasználás előtt kezelik, de ezek a módszerek jellemzően csak a drágább, magasabb minőségű borok számára nyújtanak védelmet, ugyanis az így kezelt dugók ára is magasabb. citromlével, és elnevezte az egészet radlernek, azaz biciklis -nek. Az ital nagy sikert aratott, ettől fogva rendszeresen keresték a kerékpárosok és a természetjárók, ugyanis 2-3%-os alkoholtartalmánál fogva nem fenyegetett a berúgás veszélyével, savanykás-kesernyés íze viszont remekül frissített. Ma a klasszikus limonádés recept mellett narancs-, grépfrút-, bodza- vagy málnás ízesítéssel is kapható, sőt alkoholmentes változata is népszerű. IPMTudta-e? 89 megrendelés:

100 PRÓBÁLJA KI! EGY TAPÍR = 700 LAPSZÁM! Egy lap áráért 30 újságot adunk! CSALÁDI LAP EXTRA JÚNIUS OKTÓBER Készülj fel a babavárásra Weleda natúrkozmetikumokkal! minősített natúrkozmetikum baba baba szoptatás apa és császármetszés koraszülött támogatások várandósság szülés másfél éves korig családpolitikai babagondozás fejlődés