Fizyk w ogrodzie

Gazeta Poznańska
NIE Z TEJ ZIEMI
Trafić twarzą w pajęczynę?
Nieprzyjemne to dla zwykłego
śmiertelnika.
Ale nie dla fizyka.
Ten, nagle wpatrzywszy się
w pajęczynę, której nitki
wyginają się w typowy
kształt, widzi całą stronę
skomplikowanego wzoru
na krzywą łańcuchową. Pająk
według tego wzoru tak tka
swoją pajęczynę. Wtedy siły
działają wzdłuż nitek, co
chroni je przed zerwaniem.
... i przyciąganie
Pająk tka według wzoru na krzywą łańcuchową.
T
Trochę deszczu
Pada deszcz? Jeśli wsłuchać
się w dźwięk spadających z
III
Fizyk w ogrodzie
su, mają wielkości nanometrowe, czyli milionowe części
milimetra. Niewidoczne dla
oka, lecz dla kropli – dobrze
wyczuwalne. Na tej samej zasadzie, co liść dyni czy lotosu,
działa powierzchnia patelni
teflonowej.
en wzór wykorzystywali budowniczowie
łuków – jeśli chce się
wznieść wysoki łuk, niczym w środku nie
podparty, trzeba skorzystać ze
wzoru na krzywą łańcuchową. Pająk nie liczy, a wie, jak
to zrobić.
– Przy okazji odkryłem ciekawe zjawisko – mówi prof.
Piotr Pierański, fizyk, który
ma ogród – kropelki rosy na
pajęczynie są umieszczone regularnie, na przemian kropelki są małe i duże. Idealnie
równy naszyjnik. Trzeba zbadać, dlaczego tak się dzieje.
Bo krzywą zaniku piany na
piwie fizycy już zbadali – otóż
zanikaniem piany kieruje to
samo prawo, co rozkładem
cząsteczek promieniotwórczych. Krótko mówiąc, piana
zanika najpierw wolno, a potem coraz szybciej.
4-5 listopada 2006 SOBOTA - NIEDZIELA
belki werandy kropli, to rytm
jest bardzo zmienny _ raz regularny, a raz nie. Dlaczego
właśnie tak jest? Kropla to
bardzo ciekawy twór – mówi
prof. Pierański – bo niełatwo
uchwycić moment, kiedy kropla się oderwie. Jedno z najciekawszych doświadczeń, to
wlanie asfaltu do lejka. Asfalt
jest tak gęsty, że kropla tworzy się cały rok i jeszcze nie
udało się złapać momentu,
kiedy ta wielka kropla oderwała się i spadła na dół.
Odpychanie...
Na omszonych liściach dyni zobaczyć można regularne
kulki wody. Dlaczego nie rozpływają się? Bo są w tak zwanym ,,stanie fakira’’, trzymając się na czubkach cieniutkich włosków porastających
liść. Mistrzem świata w odpychaniu kropel wody są liście
lotosu. Na pozór gładkie i
błyszczące, a mimo to kropla
się na nich nie rozlewa. Włoski, które pokrywają liść loto-
A co ma mucha w ogrodzie
wspólnego z patelnią teflonową? Mucha chodzi po suficie
też wykorzystując mikroskopijne włoski na nogach. Między dwiema powierzchniami
działają siły van der Waalsa.
Van der Waals, laureat Nagrody Nobla, żył na przełomie
XIX i XX wieku. Nawiasem
mówiąc, był tylko nauczycielem i musiał specjalnie starać
się o przyjęcie na studia, ponieważ nie znał łaciny i greki,
co wtedy było warunkiem koniecznym. Doszedł do wniosku, że jeśli działałyby między
cząsteczkami klasyczne siły
przyciągania, cały świat zapadłby się w czarną dziurę.
Muszą istnieć więc odrębne siły odpychania i przyciągania
między cząsteczkami. To są
właśnie siły van der Waalsa.
Gdy zbliżenie między dwiema
obojętnymi cząsteczkami jest
dostatecznie małe, następuje
ich przyciąganie, a po przekroczeniu pewnej granicy bliskości – odpychanie. Siły te są
bardzo słabe, dlatego dla nas,
w skali makro, nieodczuwalne. Tak jak mistrzem włosków odpychających krople
wody jest liść lotosu, tak mistrzem przylegania do powierzchni jest gekon, chodzący po suficie. Nie używa kleju
– jego łapki od spodu pokryte
są szczoteczką o rozmiarach
nanometrowych, a na dodatek
stawia je ruchem wcierającym, co jeszcze bardziej zbliża włoski szczoteczki do powierzchni.
>> Czy słonecznik umie liczyć?
Naśladownictwo niełatwe
Ludzie oczywiście próbowali naśladować muchy i gekony, jednak otrzymane syntetycznie sztuczne szczoteczki szybko się zużywały. Wiadomością z ostatniej chwili
jest komunikat o stworzeniu
udanego sztucznego przylepca przez niemieckich uczonych. Wzorowali się na
chrząszczu z rodziny stonek.
Szczoteczka składa się z mikroskopijnych grzybków o
sześciokątnych kapelusikach
i cienkich nóżkach. Pięć centymetrów takiego plastra
utrzyma 10-dekowy przedmiot. Najtrudniejsze było
stworzenie formy, w której z
polimerów odlewało się precyzyjną szczoteczkę. Było to
niewiarygodne zadanie – mówią sami uczeni.
Czy słonecznik umie liczyć? Jeśli spojrzymy mu ,,w
twarz’’ to zobaczymy, że ziarenka ułożone są w łukowatych rzędach, wychodzących
ze środka. Bez względu na to,
czy tarcza słonecznika jest
duża, czy nie, liczba tych rzędów jest ściśle określona i
układa się w ciąg Fibonacciego – autora niejednej ciekawej
zagadki matematycznej.
Mądry jest słonecznik, ale
także każda gałązka, bo na
każdej listki nie rosną bezmyślnie, lecz tak, by każdy
miał równy dostęp do życiodajnego światła. W zależności
od tego, jak rośnie gałązka,
układają się w idealną spiralę
lub przeciwlegle. A jaki bystry
jest groszek pachnący! Sam
wie, że aby czepnymi wąsami sięgnąć do podpórki, musi
skręcać się raz w lewo, a raz
w prawo, kręcąc zawsze tyle
samo spiralek.
Ziarenka w słoneczniku ułożone są w ciągu Fibonacciego.
>> Wykłady otwarte
O tym wszystkim, co widzi fizyk w ogrodzie, będzie mówił 15 listopada o godz. 10.45 w Collegium Physicum na Morasku prof. Piotr Pierański z Politechniki Poznańskiej. Tak rozpoczyna się tegoroczny
cykl wykładów otwartych z fizyki: poświęcone będą w tym roku budowaniu bomb atomowych, nanotechnologii, symetrii, bardzo niskim temperaturom i astronomii. Wstęp wolny.
Maria RYBICKA
Zdjęcia: Archiwum
prof. Piotra Pierańskiego
Fizyk w ogrodzie, czyli profesor Piotr Pierański.