Το βήμα των Ορχομένιων Επιστημόνων…

Του Λουκά Αθανασέκου
Φυσικός, MSc «Φωτονική & Οπτοηλεκτρονικές διατάξεις»
Υποψ. Διδάκτορας τμημ. Επιστήμης των Υλικών, Παν. Πατρών
Ερωτήσεις: athanasekos@eie.gr

ΓΙΑΤΙ ΜΠΑΜΠΑ; ΑΠΛΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΕ ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝA( ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΓΙΑ ΟΛΟΥΣ )

• Τι είναι το σόναρ και πώς λειτουργεί;

Αφού ξυπνήσαμε πριν ξημερώσει, πήραμε τη βάρκα μας για να επιδοθούμε στο αγαπημένο μας χόμπι φτάσαμε στη θάλασσα. Και τώρα τι; Πώς θα βρούμε πού ακριβώς είναι η ξέρα και τα ψάρια; Αν και υπάρχουν πολλοί «παραδοσιακοί» που προτιμούν να βάζουν σημάδια για να βρουν το σημείο, εντούτοις υπάρχει μια συσκευή που μας επιτρέπει να βλέπουμε το βάθος της θάλασσας, τη μορφολογία της σε συγκεκριμένα σημεία, αλλά και να εντοπίζουμε τα κοπάδια των ψαριών! Και αυτή είναι φυσικά το σόναρ. Το σόναρ ( ηχοβολίδα, κατά το ελληνικότερον) χρησιμοποιείται κατά κόρον τόσο από επαγγελματίες ( για τον εντοπισμό κοπαδιών, αλλά και για τον εντοπισμό πιθανών ναυαγίων), όσο και από ερασιτέχνες. Στο εμπόριο υπάρχει πλήθος τέτοιων συσκευών, όπου αναλόγως των χρημάτων που μπορεί να διαθέσει κάποιος, είναι δυνατόν να κάνει χαρτογράφηση του βυθού με ακρίβεια λίγων εκατοστών!
Ανακαλύφθηκε το 1830, αλλά άρχισε να χρησιμοποιείται το 1915 για τον εντοπισμό παγόβουνων, μετά την τραγωδία του «Τιτανικού». Η αρχή λειτουργίας του είναι σχετικά απλή: από την επιφάνεια εκπέμπονται προς το βυθό βραχείς ηχητικοί παλμοί. Όταν τα κύματα προσκρούσουν σε κάποιο εμπόδιο ανακλώνται και επιστρέφουν στην επιφάνεια. Ο χρόνος που μεσολαβεί από την εκπομπή μέχρι την επιστροφή των κυμάτων μας δίνει την ένδειξη του βάθους. Οι ήχοι που εκπέμπονται δεν γίνονται αντιληπτοί με το ανθρώπινο αυτί ( η συχνότητα των ηχητικών κυμάτων είναι πολύ υψηλότερη από αυτή που μπορεί να ακούσει ο άνθρωπος).


• Πώς τα θερμός διατηρούν τη θερμοκρασία του υγρού που περιέχουν;


Τα θερμός ( επιστημονικά ονομάζονται δοχεία Ντιούαρ – Dewar από το όνομα του σκωτσέζου επιστήμονα που το ανακάλυψε το 1890) είναι οι φιάλες κενού μέσα στις οποίες τα υγρά διατηρούν τη θερμοκρασία τους. Αποτελείται από ένα γυάλινο δοχείο με διπλά τοιχώματα. Ο αέρας ανάμεσα στα δύο τοιχώματα αφαιρείται και δημιουργείται κενό. Επίσης, οι επιφάνειες που είναι στραμμένες προς το κενό επαργυρώνονται. Με αυτόν τον τρόπο επιτυγχάνονται 2 πράγματα: πρώτον, η ροή της θερμότητας εμποδίζεται λόγω της έλλειψης αέρα ( με ρεύματα μεταφοράς) και δεύτερον η θερμότητα ανακλάται, λόγω των επαργυρωμένων επιφανειών ( διάδοση με ακτινοβολία). Έτσι, η θερμοκρασία του υγρού ( καφέ ή οποιουδήποτε ροφήματος) μπορεί να διατηρηθεί για πολύ μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, σε σχέση με ένα απλό δοχείο. Τα θερμός είναι μια ανακάλυψη που άρχισε να διατίθεται εμπορικά περίπου το 1925. Πλέον είναι απαραίτητα στην καθημερινή μας ζωή για τη διατήρηση της επιθυμητής θερμοκρασίας για μεγάλο διάστημα των αγαπημένων μας ροφημάτων. Στην επιστήμη, τέτοιου τύπου δοχεία χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά υγρών πολύ χαμηλής θερμοκρασίας, όπως το υγρό άζωτο, που βρίσκεται σε θερμοκρασία περίπου -200 οC.


• Πώς λειτουργεί η χύτρα ταχύτητας;


Η χύτρα ταχύτητας είναι ένα τεχνολογικό επίτευγμα που διευκολύνει την καθημερινή ζωή μας και χρησιμοποιείται πλέον καθημερινά σε όλα τα σπίτια. Επιστημονικά γνωστή ως χύτρα του Papin, προς τιμήν του Γάλλου φυσικού που την ανακάλυψε το 1679.
Είναι μια μέθοδος μαγειρέματος σε ένα ερμητικά κλειστό δοχείο που δεν επιτρέπει στον αέρα ή στα υγρά να «δραπετεύσουν». Λόγω του ότι το σημείο βρασμού του νερού αυξάνεται καθώς η πίεση στο εσωτερικό του δοχείου αυξάνεται, η θερμοκρασία του υγρού αυξάνεται πριν έλθει σε βρασμό. Οι συγκεκριμένες χύτρες κατασκευάζονται συνήθως από αλουμίνιο ή ατσάλι και είναι βαριές, επειδή πρέπει να είναι ανθεκτικές στις μεγάλες πιέσεις που αναπτύσσονται στο εσωτερικό τους. Το καπάκι κλείνει ερμητικά και ο μόνος τρόπος που μπορεί να διαφύγει ατμός είναι μέσω της βαλβίδας ασφαλείας. Το φαγητό τοποθετείται στην χύτρα με λίγο νερό και κλείνει. Στη συνέχεια αυξάνουμε τη θερμοκρασία στην κουζίνα μέχρι να αποκτήσει την μέγιστη πίεση και μετά χαμηλώνουμε τη θερμοκρασία της κουζίνας και τότε ξεκινάει ουσιαστικά το μαγείρεμα. Καθώς η εσωτερική θερμοκρασία αυξάνεται, αυξάνεται και η πίεση, με το μάτι της κουζίνας να βρίσκεται με μέτρια επίπεδα. Η υψηλή θερμοκρασία κάνει το φαγητό να ετοιμαστεί πιο γρήγορα. Οι χρόνοι μαγειρέματος συνήθως μειώνονται περίπου κατά 70 %. Το μαγείρεμα στην χύτρα ταχύτητας είναι πιο γρήγορο συγκρινόμενο με άλλες μεθόδους, όπως τον φούρνο μικροκυμάτων, και απαιτεί λιγότερο νερό απ’ότι το βράσιμο.

• Τι είναι τα υποτονικά, ισοτονικά και υπερτονικά υγρά;

Όταν αθλούμαστε ή γενικότερα όταν κάνουμε σωματική άσκηση, ο οργανισμός χρειάζεται πολλά υγρά για να αναπληρώσει τα υγρά που χάνει. Ανάλογα με την πυκνότητά τους, τα υγρά αυτά χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες:
Τα υποτονικά υγρά έχουν μικρότερη πυκνότητα από τα άλλα υγρά του σώματος. Έχουν λιγότερα διαλυμένα συστατικά ανά 100 ml, που απορροφώνται από το σώμα πιο γρήγορα από το νερό και επιτυγχάνουν γρήγορη ενυδάτωση. Επιπρόσθετα, τα υποτονικά ροφήματα επιταχύνουν την ταχύτητα απορρόφησης του νερού από το σώμα, εμποδίζοντας ή καθυστερώντας έτσι την αφυδάτωση. Τα ισοτονικά υγρά έχουν την ίδια πυκνότητα σε διαλυμένα συστατικά με τα υγρά του σώματος. Απορροφώνται είτε τόσο γρήγορα, είτε, ίσως, λίγο γρηγορότερα από όσο το νερό, ανάλογα με τις συνθήκες άσκησης. Τα υπερτονικά υγρά έχουν μεγαλύτερη πυκνότητα από τα υγρά του σώματος και απορροφώνται αργά. Προσφέρουν στους αθλητές αναπλήρωση ενέργειας και αντικαθιστούν τη χαμένη ενέργεια. Τα υπερτονικά ροφήματα περιέχουν περισσότερους υδατάνθρακες, με τη μορφή σακχάρων ή πολυμερών γλυκόζης. Είναι σχεδιασμένα να αναπληρώνουν τη χαμένη ενέργεια και να διατηρούν ή μεγαλώνουν τα επίπεδα σακχάρου του αίματος μάλλον, παρά να αναπληρώνουν το νερό. Έτσι, πριν επιδοθούμε σε κάποιου είδους άσκηση, καλό είναι να έχουμε εφοδιαστεί με τα απαραίτητα υγρά, για να προστατεύσουμε τον οργανισμό μας.

• Τι είναι το καλειδοσκόπιο;

Το καλειδοσκόπιο είναι μια οπτική διάταξη αποτελούμενη από κάτοπτρα. Το φως εισερχόμενο υπόκεινται σε πολλαπλές ανακλάσεις , δημιουργώντας τυχαίους, αλλά συμμετρικούς σχηματισμούς. Το πιο κοινό καλειδοσκόπιο αποτελείται από έναν σωλήνα το ένα άκρο του οποίου είναι καλυμμένο με ένα κομμάτι από λειασμένο γυαλί. Το άλλο άκρο του έχει μια τρύπα μέσα από την οποία βλέπουμε. Στο εσωτερικό του σωλήνα υπάρχουν κομμάτια χρωματιστού γυαλιού. Όταν κοιτάμε μέσα από τον σωλήνα και τον περιστρέφουμε, τα χρωματιστά γυαλιά μετακινούνται κατά τυχαίο τρόπο, δημιουργώντας τυχαία σχήματα. Τα σχήματα αυτά ανακλώνται στα διάφορα κάτοπτρα, δίνοντας την τελική αίσθηση ενός πολύπλοκου συμμετρικού σχεδίου. Είναι από τα αγαπημένα παιχνίδια των παιδιών και κάτι που μπορούμε και εμείς οι ίδιοι με ελάχιστα έξοδα να κατασκευάσουμε!