Maarten Slembrouck's Blog

Heb je je ooit al eens afgevraagd hoe het komt dat schaatsen zo snel kan gaan, waarom je in de bocht moet hangen etc… Je komt het allemaal te weten in onderstaand filmpje. De 3 wetten van Newton, daar gaat het om.

The Physics of Short Track:

5 jaar geleden op 16 februari 2005 trad het Kyoto protocol in werking. Het verdrag zelf vond al plaats in 1997 in de Japanse stad Kioto. Zoals iedereen wel weet handelt dit verdrag over de vermindering van de broeikasgassen. Dit protocol valt dan ook onder het klimaatverdrag.

Broeikasgassen, iedereen kent het en de theorie erachter heb je al zo vaak mogen aanhoren, daarom zal ik het niet nog eens opnieuw uitleggen en zo dacht Al Gore er ook over in zijn film The Inconvenient Truth. Het besloot het dan maar uit te leggen aan de hand van een cartoonfilmpje die het op een humoristische manier toch zeer duidelijk wist over te brengen.

Wat is het Kyoto-protocol?
Het Kyoto Protocol is het enige internationale akkoord met bindende doelen om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen. Het akkoord is het enige gereedschap voor regeringen om het probleem van klimaatverandering aan te pakken.
Het Protocol verplicht de rijke landen om tussen 2008 en 2012 wereldwijd 5,2 procent minder broeikasgassen uit te stoten ten opzichte van het niveau in 1990. Elk land is verplicht om een individueel doel te halen.

Wist je dat …
… de dikke/warme truiendag ervoor zorgt dat er elk jaar herinnert wordt aan het verdrag van Kyoto?
… de dikke/warme truiendag elk jaar plaatsvindt rond 16 februari, de in werking treding van het verdrag?
… het Kyoto-verdag enorm veel geld kost, maar dat het uiteindelijke resultaat niets voorstelt? Klik hier.

Wat doe je als ingenieur aan de Hogeschool Gent wanneer je merkt dat je voor het eerst sinds 2 semesters geen project hebt om aan te werken omdat het lessenrooster zo al boemvol zit? Juist ja, we steken de koppen bij elkaar en zorgen ervoor dat we toch iets kunnen bouwen. Een robotje zal het dus worden. Iedere ingenieur aan de hogeschool kan zich inschrijven ervoor in groepjes van 1 tot 4. De bedoeling is om op de opendeurdag de robotjes het tegen elkaar te laten opnemen op 2 disciplines nl. een dragrace en een parcours. Het parcours bestaat uit een zwarte lijn op een lichtere achtergrond die moet worden gevolgd met enkele moeilijkheden voor de programmeurs zoals onderbrekingen, zwarte vlakken, loodrechte kruisingen… Het wordt ongetwijfeld een leerrijke ervaring net als de analoge synthesizer die we vorig jaar in project elektroinica in elkaar hebben gebokst. De moeilijkheid bestaat eruit dat er niet vastligt welke motoren, sensoren, microcontroller … er gebruikt dient te worden. Er is dus een enorme vrijheid wat het nog wat extra moeilijk maakt, want veel tijd om te testen is er niet. Elke groep krijgt 150 euro ter beschikking van de Hogeschool Gent en op de opendeurdag wordt een winnaar gekozen. Er is naast de functionele aspecten ook een design-contest voor de mooiste robot. Het initiatief wordt gesteund door de Hogeschool Gent en de Werkgroep Vrije Software (WVS). Meer info op http://wvs.hgsr.be/.

Benieuwd naar het resultaat? Kom dan zeker kijken naar de opendeurdag van de Hogeschool Gent – Departement Toegepaste Ingenieurswetenschappen op 24 april in het P-gebouw. Als het zover is kan ik het precieze uur ook nog doorgeven. 2 maanden is weinig om zoiets in elkaar te steken, maar een deadline is nu eenmaal ook iets waar een ingenieur rekening moet mee houden.

19 januari 1736 werd in jongetje geboren in het Schotse Greenock. Hij werd James Watt gedoopt en werd later ingenieur. Watt wordt beschouwd als de uitvinden van de moderne stoommachine. “Zie ginds komt de stoomboot … ” zou er dus niet gekomen zijn dankzij hem. Verder is hij ook te uitvinder van het eerste kopieerapparaat, een toestel dat tot op vandaag nog enorm veel gebruikt wordt. Wat velen niets weten is dat hij ook de uitvinder is van de eenheid paardenkracht voor vermogens van stoommachines. De PK’s worden tegenwoordig vooral gebruikt om auto’s met elkaar te vergelijken, hoewel de paardenkracht per kg veel meer zegt natuurlijk. Een lichte wagen met veel pk zal stukken sneller versnellen dan een zware wagen met evenveel pk. Hij definieerde de pk als volgt: 33000 foot-pounds per minute. Dit is het vermogen van een trekpaard om 150 kilogram in een minuut 30 meter op te hijsen.

1 pk = 736 watt

Wist je trouwens dat  1 horse power (hp) niet even groot is als 1 paardenkracht (pk). Dit is omdat ze in Engeland die term iets ander hebben gedefinieerd.

1 hp = 745,7 watt

Pas na zijn dood werd naar hem ook een SI-eenheid naar hem genoemd. Dat van vermogen, uitgedrukt in Watt.

1 Watt = 1 joule/seconde

Een gloeilamp van 60 W zet dus elektrische energie om naar licht en warmte aan een tempo van 60 joule per seconde.

Iedereen die een beetje wiskunde heeft gehad in het middelbaar heeft wel eens gehoord van Fibonacci. Fibonacci is echter een pseudoniem van de Italiaanse wiskundige Leonardo de Pisa. Hij werd natuurlijk vooral bekend om de zogenoemde rij van Fibonacci waarbij het volgende getal de som is van de 2 vorige.

0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13 …

Deze rij komt overal in de natuur voor, zo zijn er boeken geschreven over parende konijnen die volgens de rij van Fibonacci, ook wel de konijnenrij genoemd, voortplanten, de structuur van de pitten van zonnebloemen …

Maar ook bij Short Track
Maar wist je zelfs dat de rij voorkomt op elke shorttrack competitie? Ja u lees het goed. Ik bereid bovenstaande rij nog wat uit met enkele elementen:

0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233 …

Bekijk eens de vetgedrukte getallen. Komen die niet verdacht overeen met de punten die je krijgt in de A-Finale als je eerste (34 punten), tweede (21 punten), derde (13 punten), vierde (8 punten), vijfde (5 punten), zesde (3 punten) wordt? Inderdaad, is het niet mooi dat de eeuwenoude reeks van Fibonacci nog steeds in veel hedendaagse zaken is terug te vinden?

Short Track : Pieter Gysel

En er is meer…
Niet alleen de getallen uit de Fibonacci reeks zijn legendarisch. Wanneer je de deling neemt van 2 opeenvolgende getallen dan nadert dit naar de gulden snede, zijnde 1,6180339887499. Een verhouding die in de natuur ook enorm veel voorkomt, maar ook in de schilderkunst en architectuur werd de gulden snede gezien als intrensieke schoonheid. Dat is allemaal zeer mooie geschiedenis, maar wat ben je daar nu mee kun je je afvragen.

Wel als ingenieur weet je dar 35309211 deelbaar is door 3 en 2682009124 dan weer niet zonder daarvoor een rekenmachine te hoeven nemen. Niet omdat je alle veelvouden van 3 uit je hoofd kent, maar omdat je nu eenmaal weet dat als je alle cijfers optelt van die getallen en dat is deelbaar door 3 dat het hele getal deelbaar is door 3 en anders niet. Hetzelfde verhaaltje als je 34 x 11 moet doen. Geen moment denk je eraan om daar ook maar iets voor te gaan rekenen. Neem het eerste cijfer en plaats het vooraan, neem het tweede cijfer en plaats het achteraan. Tel de 2 op en schrijf het resultaat tussen beide 34 x 11 = 374.

Om een lang verhaal kort te maken is er ook een trukje bij het omzetten van mijlen per uur (mph) naar kilometer per uur (km/h) en vice versa. Voor iemand zoals mij die regelmatig eens naar Top Gear kijkt in zich afvraagt hoeveel die Bugatti Veyron nu eigenlijk gaat in km/h is dit het ultieme hulpmiddel. 1 mijl = 1,609344 km. Vergelijk da tmet de gulden snede van hierboven en je ziet dat daar een fout op zit van minder dan 0,5%.  Voor een schatting ben je daar ruim tevreden mee.Wat houdt dat nu in? Wel als je getal neemt uit de rij van Fibonacci dan weet je dat dat getal in mijl ongeveer gelijk is aan het volgende getal het getal in kilometers.

5 mijl = ± 8 km
34 mijl = ± 55 km

Bugatti Veyron

Natuurlijk komen niet alle getallen voor in de rij van Fibonacci. Wil je weten hoeveel die legendarische 253 mph is die de Bugatti Veyron haalt? Schrijf 253 als een som van getallen uit Fibonnaci’s rij en vervang daarna die getallen door het opeenvolgende getallen en tel alles opnieuw op om de km/h te kennen.

253 mph = 144 + 89 + 13 + 5 + 2 => 233 + 144 + 21 + 8 + 3 = 409 km/h

Met de rekenmachine wordt dat 253 mph * 1,609344 km/mile = 407,164032 km/h. Wat toch wel een mooie benadering is wat mij betreft. Nog geen 0,5% ernaast en geef toe als je de getallen wat kent (en het zijn er echt niet zo veel om van mph naar km/h te kunnen rekenen) dan is dit toch wel een handig trukje. Omgekeerd van km/h naar mph kan natuurlijk ook. Dan ga je analoog te werk en neem je de voorgaande getallen in de rij en tel je die opnieuw op

Als je dus in het vervolg nog eens zit te genieten van Top Gear, dan weet je meteen hoe snel die nieuwe Ferrari, Aston Martin of Maserati over het asfalt drift.

James May test de Bugatti Veyron op top speed:

Heb je je ooit al eens afgevraagd hoe het komt dat je vaak geen flauw idee hebt waar het noorden ligt terwijl dat kleine stomme naaldje in je kompas dat zonder problemen kan gaan vertellen. De clue van dit fenomeen is uiteraard magnetisme. Waarom de aarde een magnetisch veld opwekt, daar zijn verschillende theorieën over. Een magneet heeft altijd een noordpool en een zuidpool. Noord en zuid van 2 magneten trekken elkaar aan, twee keer noord of twee keer zuid stoten elkaar af. Wist je trouwens dat de magnetische zuidpool van de aarde ergens rond de noordpool ligt (uiteraard niet helemaal, want niets is perfect). Het magnetische zuiden beweegt zelfs door de jaren heen, dat kan met aantonen aan lavagesteenten die in de richting van het dan heersende magnetische zuiden zijn gestold. Het is nu 101 jaar geleden dat werd ontdekt waar dat magnetische zuiden zich bevond. Het magnetische zuiden en noorden keert om en binnen enkele duizenden jaren is het dus mogelijk dat noord zal liggen waar oost, west of zelfs zuid ligt vandaag.

5 jaar geleden werd Deep Impact gelanceerd door NASA. Zoals de naam doet vermoeden was dit geen gewoon ruimtesonde. Het was de eerste ruimtesonde die gecontroleerd neerstortte op een komeet. Het ruimteveer heeft er 6 maanden over gedaan om komeet Tempel 1 te bereiken. De geplande impact vond plaats op 4 juli 2005. Het klinkt misschien wat raar om iets te bouwen om het dan opzettelijk enkele maanden later te pletter te laten storten, maar hierdoor kunnen ze nagaan waaruit de komeet is opgebouwd, wat ook de bedoeling was van Deep Impact. Dat het een effectieve manier is voor onderzoek, bewijst het feit dat enkele maanden geleden op deze manier water is gevonden op de maan.

Deep Impact stort neer op asteroïde

Galilei Galileo

Maar liefst 400 jaar geleden ontdekte Galileo Galilei op de 7e januari van 1610 de 4 grootste manen van Jupiter met een zelfgemaakte telescoop. Zijn waarnemingen schreef hij op in Sidereus Nuncius (Sterrenbode) die in maart 1610 werd uitgegeven. Het ging op de manen Io, Europa, Ganymedes en Callisto. Ze worden tot op vandaag de Galileïsche manen genoemd. De namen van de manen lagen echter niet meteen vast. Het zou uiteindelijk Simon Marius worden die de 4 namen voorstelde die het hebben gehaald. Alle 4 de namen zijn beminden van Jupiter of Zeus uit de Griekse en Romeinse mythologie. De namen werden pas in 1614 geplubliceerd in het boekje Mundus Jovialis. Galilei weigerde om de namen van Marius te gebruiken en verzon daarom het nummeringsschema dat tot vandaag parallel aan de echte naam van de manen gebruikt wordt. De nummers lopen van Jupiter naar buiten, dus respectivelijk I, II, III en IV voor Io, Europa, Ganymedes en Callisto. Galileo gebruikte deze nummering in zijn schriften, maar publiceerde het nooit.

Galileïsche manen (Io, Europa, Ganymedes, Callisto)

Welgeteld 367 jaar geleden, in een Brits dorpje genaamd Woolsthorpe-by-Colsterworth werd een jongetje geborden waar zo al die jaren later nog steeds zouden over praten. Hij werd Isaac Newton gedoopt. Newton blonk uit op vele vlakken. Zo was hij natuurkundige, wiskundige, astronoom, natuurfilosoof, alchemist en theoloog.
In 1687 bracht hij zijn gekendste werk ‘Philosophiae Naturalis Principia Mathematica’ uit. Daarin beschreef hij de zwaartekracht (gravitatie) en de 3 wetten van Newton, waardoor hij de grondlegger werd van de klassieke mechanica. Tot op vandaag de newtoniaanse mechanica genoemd. De eenheid van kracht wordt tot op vandaag nog steeds in Newton uitgedrukt (1N = 1 m*kg/s²). Volgens Einstein zelf was Newton een grotere geleerde dan hijzelf, omdat Newton zowel theoretisch als experimenteel buitengewoon begaafd was. Op 84e leeftijd overleed Sir Isaac Newton in Kensington.

Wet 1:
Als de resulterede kracht dat op een voorwerp inwerkt, gelijk is aan 0, dan bevindt dit voorwerp zich in stilstand of voert het een eenparig rechtlijnige beweging (ERB) uit.

Wet 2:
De verandering in beweging (impuls) van een voorwerp is gelijk aan de resulterende kracht die op het voorwerp werkt. Deze verandering volgt de rechte lijn waarlangs de kracht werkt.

Wet 3: actie- reactiewet
Wanneer het eerste voorwerp een kracht uitvoert op het tweede voorwerp zal dat tweede voorwerp een even grote, maar tegengestelde kracht uitoefenen op het eerste voorwerp.

Newton en de appel:
“Waarom viel de maan niet op de Aarde, net zoals de appel die hij op de grond zag vallen?” Het antwoord op die vraag was toen nog niet duidelijk, maar door het stellen ervan brak Newton met het tweeduizend jaar oude idee van Aristoteles dat op aarde (bijv. voor een appel) en in de hemel (voor een hemellichaam als de maan) andere natuurwetten gelden.

“That’s one small step for a man one giant leap for mankind.” U raadt het waarschijnlijk al: deze post zal over de eerste maanlanding gaan, Apollo 11. De aanleiding? Wel het is vandaag 40 jaar geleden (20 juli 1969) dat de eerste mens voet zette op de maan. Neil Armstrong was zijn naam. Samen met Buzz Aldrin en Michael Collins maakte hij deel uit van de Apollo 11-missie waarvan het ruimteveer de naam Eagle meekreeg vandaar de arend in het logo van deze missie. Het is voor heel wat mensen nog steeds een raadsel hoe de VS het heeft kunnen klaarspelen als je bedenkt dat de computers van toen nog helemaal nier waren wat ze vandaag zijn. Er zijn er ook die erin geloven dat het nooit gebeurd is. De maanlanding is tot heden nog steeds de verste bemande ruimtemissie die de NASA ooit heeft op poten gezet. Toch wel opmerkelijk als je bedenkt dat dat ondertussen 40 jaar geleden is. In een vorige post had ik het over de uitzendingen van Stijn & Het Heelal die het onder andere ook over de maanlanding en de bemande ruimtevaart had. Hij maakt het daarin zeer duidelijk dat de bemande ruimtevaart helemaal niets voorstelt. Het ISS (International Space Station) is zichtbaar vanop aarde in bepaalde omstandigheden. Voor de ruimte die zo immens groot is, is dit toch een vreemd gegeven.

De bemanning van de Apollo 11 …

… en natuurlijk ook de maanlanding zelf.