Een kopje koffie maakt geluid als je er in tikt. De toonhoogte verandert echter wanneer je net geroerd hebt. Hoe kan dat?
Benodigdheden
- Een vers gezet kopje oploskoffie
- Een metalen lepeltje
Uitvoering
Kies een kopje (steen of porselein) met oortje uit. Giet hierin de verse oploskoffie (bijvoorbeeld Senseo of Nescafe). Gebruik voor het beste resultaat een goed schuimend type koffie. Roer vervolgens totdat er een mooie draaikolk is ontstaan. Houd het kopje vast aan het oortje terwijl je met het lepeltje regelmatig tegen de bodem van het kopje tikt. Luister en merk op dat de toonhoogte van iedere tik steeds hoger wordt. Na een tijdje blijft de toonhoogte gelijk.
Bekijk deze proef op youtube
Als bovenstaande film niet afspeelt, kun je het proefje ook bekijken via youtube
Bekijk het proefje via youtube
Verklaring
Dit proefje werkt alleen met versgezette oploskoffie; een kopje heet water geeft dus niet hetzelfde resultaat. Dat komt omdat de koffiepoeder het effect veroorzaakt. Aan de poederdeeltjes blijven namelijk hele kleine luchtbelletjes zitten, die even de tijd nodig hebben om los te komen. Pas als ze los zijn kunnen ze opstijgen naar het wateroppervlak zoals luchtbellen normaal doen. Uiteindelijk zullen de losgekomen belletjes een mooi schuim laagje veroorzaken.
Koffiepoeder, wachtend op een kopje met kokend water
Door te roeren zorg je ervoor dat er lekker veel luchtbelletjes vast komen te zitten. Na het roeren stijgen deze belletjes weer op, maar niet allemaal tegelijk. Het aantal belletjes dat in de koffie zit neemt dus geleidelijk af.Door te tikken tegen de bodem van het kopje worden er geluidsgolven door de koffie heen gezonden. De snelheid van geluid in water is groter dan de snelheid van geluid in lucht. Als de geluidssnelheid verandert dan verandert de frequentie van de geluidsgolven ook. Een hoge frequentie staat voor een hoge toonhoogte (piepjes, gefluit), bij een lage frequentie hoor je een lage toonhoogte (bassen, gebrom).
.
De koffie is klaar
Nu verwacht je misschien dat de geluidssnelheid van een mixje van water en lucht ergens ligt tussen de snelheid van geluid in water en de snelheid van geluid in lucht. Dat is niet zo als de golflengte van de geluidsgolven veel groter is dan de maat van de belletjes. De geluidssnelheid in een geroerd kopje koffie (met veel belletjes) is juist duidelijk lager is dan de geluidsnelheid in lucht, wat al lager is dan de geluidsnelheid in water.
Zo'n lage geluidssnelheid zorgt voor een lage frequentie. Net na het roeren is de toonhoogte van het getik dus merkbaar lager. Terwijl er steeds meer belletjes het oppervlak bereiken wordt de toonhoogte hoger. Als alle belletjes het oppervlak hebben bereikt, blijft de toon gelijk, omdat de verhouding tussen water en belletjes ook niet meer verandert.