Tippe Top Marbles

Tippe top

Als je de films van Harry Potter kent, dan weet je waarschijnlijk ook dat de fysica die in de films voorkomt onmogelijk is. Van een aantal dingen een beknopte beschrijving.

Platform 9 3/4: rennen door een muur alsof er geen electromagnetische krachten zijn! Nee, dat gaat echt niet. Door electromagnetische krachten rond de atomen kunnen verschillende objecten niet samensmelten en zullen ze elkaar tegenhouden. Hoewel het in de quantummechanica schijnbaar inmiddels wel mogelijk is om door massieve materialen heen te gaan …

Onzichtbaarheidsmantel: zou wel heel gaaf zijn als dat bestond! Nee, ook dat is nog niet mogelijk. Zo’n mantel zou alle electromagnetische straling (licht) moeten afbuigen om onzichtbaar te zijn. Dit soort materialen bestaan nog niet. Er wordt wel veel onderzoek naar gedaan … wie weet.

Portkey: teleportatie. Leuk, maar helaas. Je zou sneller dan het licht moeten reizen en een zeer grote versnelling moeten ondergaan. Het is onwaarschijnlijk om dit te overleven.

Zwerkbal/ Quidditch: super gaaf balspel! Hier wordt gespeeld met de zwaartekracht. De behekste bal die zeer langzaam valt en daarmee minder zwaartekracht ondergaat dan de niet behkste bal. Kan niet. De extreem snelle veranderingen van richting van de bezemstelen … twijfelachtig. Extreme versnellingen ….hmmm. Het eindeloze constante momentum van de golden snitch. Om maar te zwijgen van de bezemstelen die mensen in de lucht houden. Super leuk spel! Maar helaas. Fantasie.

Door deze fysica in de films ben ik wel geïnspireerd geraakt om in de themaweek iets te bestuderen en te maken met de studenten. De Tippe Top!

De Tippe Top lijkt een beetje te spelen met de natuurwetten. Het is een tolletje dat, nadat je het hebt gestart, vrij snel omdraait en verder tolt op het steeltje in tegengestelde richting. Alsof zwaartekracht flauwekul is. Cool! Zoek maar op het internet, het staat er vol mee.

Het zwaartepunt van een normale tol komt overeen met het fysieke middelpunt. Bij een Tippe Top zit het zwaartepunt niet op dezelfde plek als het fysieke middelpunt. Het zwaartepunt zit lager en daarom ligt hij in rust op de bolle kant en staat hij rechtop. Wanneer je iets in een roterende beweging brengt, wil dit voorwerp in een as rond het zwaartepunt draaien. Een Tippe Top raakt vrij snel uit balans omdat de as waar om het wil draaien niet op dezelfde lijn ligt. Het tolletje gaat wiebelen (precessie). Om toch in een as om het zwaartepunt te kunnen draaien, draait het om. Hiervoor is wel frictie nodig. Frictie is een tegengestelde kracht. Als iets naar links beweegt, is er frictie naar rechts (weerstand). De frictie zorgt voor het moment dat nodig is om de rotatieas van richting te veranderen. Het werkt dus niet op een glad oppervlak! Nadat de Tippe Top is omgedraaid,  draait het de tegengestelde richting in en iets langzamer. De kinetische energie is lager geworden en de potentiele energie is toegenomen.

Magic!

Je kunt zo’n Tippe Top makkelijk zelf maken van knikkers. Zie het filmpje van Instagram.

Het werkt ook met een hardgekookt ei. Zie tweede filmpje.

Magic marbles #physics

A video posted by Esther Doorn (@essie_75) on

watch closely! Tippe Top Egg #physics

A video posted by Esther Doorn (@essie_75) on