Stroboscopische Waterdruppels: Tijd Stilzetten met Knipperlicht

Wat heb je nodig?

• Waterflesje met kraantje/slangklem of pipetbuisje
• Kleine opvangbak / emmer
• Steunstatief of kartonnen opbouwbox
• Donkere doek of zwarte kartonnen achterwand
• Smartphone of tablet met LED-flitser en Strobe-app
• Printer (om de stroboscoopschijf-sjabloon af te drukken)
• Karton of een stevig kartonnen mapje
• Lijmstift of tape
• Potlood met gum
• Punaise
• Grote spiegel
• Smartphone met flitser / Strobe Light app
• Eventueel klein 5V trilmotortje
• Schaar of hobbymes

Wat leer je?

• Het stroboscopische effect en de werking van netvliestraagheid (beeldretentie) begrijpen
• Inzien hoe periodieke fenomenen met gelijke frequenties visueel stationair worden
• De link leggen met filmframes per seconde (fps), bioscooptechniek en auto-wielen die achteruit lijken te draaien

Stappenplan

Wat gebeurt er als je een bewegend beeld alleen in korte flitsen ziet? Bij deze Science Snack van het Exploratorium in San Francisco bouw je je eigen papieren stroboscoop: een ronde schijf met sleufjes die je ronddraait terwijl je erdoorheen kijkt. Dat maakt gebruik van 'persistence of vision' (netvliestraagheid): je oog en brein houden een beeld nog heel even vast nadat het al is verdwenen, waardoor een reeks korte glimpsen aanvoelt als vloeiende beweging.

1. 1

   De stroboscoopschijf maken. Print het stroboscooppatroon (een ronde schijf met sleufjes en galopperende paardjes) via de link op de bronpagina en plak het op stevig karton of een kartonnen mapje. Knip de schijf uit, inclusief de sleufjes, met een schaar of een hobbymes/utility knife.

2. 2

   De schijf monteren. Prik met een punaise door het midden van de schijf en duw de punaise daarna schuin in de gum van een potlood, zodat de schijf er los omheen kan draaien en vrij kan ronddraaien terwijl je door de sleufjes kunt kijken.

3. 3

   Eerst testen met een spiegel. Ga voor een grote spiegel staan met de schijf voor je, de paardjes naar de spiegel gericht. Sluit één oog, draai de schijf en kijk door een van de sleufjes naar het spiegelbeeld: de stilstaande paardjes lijken nu te galopperen. Draai de schijf sneller, langzamer en zelfs de andere kant op, en vergelijk wat je ziet.

4. 4

   Testen met een partner. Laat een klasgenoot zijn of haar hand voor je heen en weer bewegen terwijl jij door de draaiende schijf kijkt: de beweging oogt schokkerig in plaats van vloeiend, en hoe sneller de hand beweegt, hoe schokkeriger het beeld.

5. 5

   De vallende waterdruppels bevriezen. Laat een kraan zo langzaam lopen dat de straal uiteenvalt in losse druppels. Zet een zwarte achtergrond (zwart karton, met eventueel een zwarte stift voor extra contrast) achter de druppels en zorg voor goede belichting. Kijk door de draaiende sleufjes naar de druppels: bij de juiste draaisnelheid lijken ze roerloos in de lucht te hangen, in slow motion te vallen, of zelfs omhoog te 'bewegen' als je de snelheid net iets anders instelt.

6. 6

   (verder onderzoeken): Leg een fiets ondersteboven en laat een wiel draaien; bekijk de spaken door de sleufjes van de stroboscoop. Ontdek dat de spaken stil lijken te staan of juist langzaam voor- of achteruit lijken te bewegen — hetzelfde effect dat je kent van wielen die 'achteruit' lijken te draaien in oude westernfilms.

Voorbeelden

Bijlagen (1)

• Stroboscoop patroonschijf – galopperende paardjes (afdruksjabloon, Exploratorium)https://firebasestorage.googleapis.com/v0/b/onderwijs-app.firebasestorage.app/o/maak%2Fopdrachten%2Fstroboscoop-watersproeier-optische-illusie%2Fattachments%2Fstroboscoop-patroonschijf-galopperende-paardjes-afdruksjablo-0.gif?alt=media — oorspronkelijke bron: exploratorium.edu