Met behulp van trillingen speelden wetenschappers het voor elkaar speelgoedbootjes ondersteboven op een laag zwevende vloeistof te laten varen.

Als je een glas met water omdraait, heb je een natte bende. De zwaartekracht trekt aan de vloeistof  en klats; water op je vloer. Pas je echter gecontroleerd trillingen met en bepaalde frequentie toe, dan gebeurt er iets anders: het water blijft ‘zweven’. Alsof dat niet al bijzonder genoeg is, kregen onderzoekers het voor elkaar een bootje op een dergelijke vloeistof te laten varen. Niet aan bovenkant, maar aan de onderkant. Antizwaartekracht, zo schrijft het team in vakblad Nature.

Lees ook: Spinnen zweven op elektrisch veld

Druppels

Als je een fles of andere afgesloten container met vloeistof omdraait, valt de vloeistof met de zwaartekracht naar beneden. Maar dat gebeurt niet in één keer. Als je het trucje in slow motion afspeelt zie je hoe er eerst druppels aan de onderkant van de vloeistof vormen. Dat zorgt er vervolgens voor dat de hele massa instort: de vloeistof ‘valt’ naar beneden.

Als je de container op een trillende plaat zet, kan de vloeistof zich heel anders gaan gedragen. Bij precies de juiste frequentie kunnen de druppels namelijk niet vormen. Zonder die druppels valt de vloeistof niet: de vloeistof blijft ‘zweven’.

Balans

In het nieuwe experiment ging een team natuurkundigen een stapje verder: ze lieten speelgoedbootjes op de zwevende vloeistoffen (glycerol en siliconenolie) drijven. Niet alleen op de boven- maar op de onderkant (bekijk het filmpje hieronder).

Waarom valt het bootje aan de onderkant niet naar beneden? Daar is een samenspel van verschillende krachten verantwoordelijk voor. De eerste is afkomstig van de luchtdruk van onderen. Die stijgt door het gewicht van de vloeistof zelf en duwt het bootje naar boven. Een tweede kracht, de dichtheid van de vloeistof zelf, duwt het bootje naar beneden en zorgt ervoor dat het bootje niet door naar boven schiet. Ook zwaartekracht zorgt voor zo’n trekkende kracht naar beneden.

Als de krachten in balans zijn en blijven, kan het bootje ondersteboven op de zwevende vloeistoflaag drijven. Het steekt nauw, en dus berekenden de onderzoekers de exacte krachten die nodig waren voor aanvang van het experiment met behulp van wiskundige modellen.

Bronnen: Nature, Science Alert, The Guardian

Beeld: Benjamin Apffel et al., 2020/Nature; Nature video/Youtube

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!