Tuesday, 21 September 2010

Aave kummittelee Heurekassa - sirkulaation aave


Tiedekeskus Heurekassa on monia mielenkiintoisia ja hauskoja kohteita, jotka liittyvät tavalla tai toisella aerodynamiikkaan. Klassikoissa ja Tiedesirkuksessa näyttelykohteena Leijuva pallo tai tiedeteatteri Minervassa esitys "Miksi lehmä ei lennä?"
Näihin liittyy mystiseltä kuullostava selitys, sirkulaatioilmiö. Mistä sirkulaatiossa on kysymys ja onko vanhalle kunnon Bernoullille annettu kenkää?
Sirkulaation kohdalla on näyttelytekstien laatijalla menneet puurot ja vellit pahemman kerran sekaisin. Sirkulaatio ei ole fysikaalinen ilmiö. Se on matemaattinen lauseke, tarkemmin sanottuna viivainteraali sen suljetun pinnan pinnan ylitse, johon virtaavan kaasun tai nesteen vaikutus kohdistuu. Sirkulaation avulla voidaan laskea mm. lentokoneen siipeen kohdistuva noste ns. Kutta-Joukowski -teorian avulla. Ei kuitenkaan ihan Ojalan laskuopin avulla.























Sirkulaatio näyttää olevan vähän kuin Pandoran lippaan kaikki maailman vitsaukset: hyttyset, myrkylliset hämähäkit sekä tosi-TV-ohjelmat.


























Copyright: Dean J Robinson

Pandoran lipas
Kun lippaan on kerran avannut ja päästänyt sirkulaation livahtamaan sieltä pois, niin sen takaisin saaminen on vaikeaa. Sirkulaatiosta näyttää muodostuneen jonkinlainen arkielämän "theory of everything", eli kaikken selittävä yhtenäisteoria, jonka löytymisestä fyysikot ovat kosmologiassa ja kvanttifysiikassa jo pitkään haaveilleet. Vai mitä muuta voisi ajatella sanomalehti Pohjalaisessa olleesta lehden toimittajan arviosta Pohjolan kiertueella käyneen Tiedesirkuksen vaikuttavimmasta kohteesta.



Niin ikävää kuin se onkin, niin tämä yhtenäisteoria on ammuttava alas ennen kuin alkaa kummitella loputtomiin kuin Lentävä hollantilainen konsanaan. Sillä
1. Sirkulaatio ei ole ilmiö, se on aerodynaamista nostetta laskettaessa käytetty lauseke
2. Virtausdynamiikkaa ei opeteta ainakaan koulussa sillä tasolla, että sirkulaatio voisi olla kovinkaan monelle fysiikasta tuttu. 25 vuotta fysiikkaa koulussa opettaneena olen aika varma tästä asiasta.
3. Fakiirin pedin fysiikka liittyy kiinteiden kappaleiden mekaniikkaan. Sillä ei ole mitään tekemistä virtausdynamiikan kanssa.

Mitä tästä pitäisi ajatella? Itkeä vai nauraa? Heurekan välittämä kuva tieteestä on vino kuin Linnanmäen peilisalissa vai että toimittajat ne vasta tyhmiä ja tietämättömiä ovatkin?
Ensinnäkin silloin, jos saa valita itkun ja naurun välillä, niin minä valitsen aina naurun. Toivon, että se olisi ainakaan ihan kokonaan ivanaurua. Se pilkka kun kolahtaa ennemmin tai myöhemmin omaan nilkkaan.
Toimittajiin en ota muuta kantaa kuin sen, että minun kokemukseni perusteella toimittajat ovat selvästi tyhmempiä ja tietämättömämpiä kuin mitä itse kuvittelevat olevansa. Tosin tämä näköharha ei ole pelkästään toimittajien perisynti.
Heurekan, kuten kaikkien auktoriteettien välittämään tietoon on syytä suhtautua kriittisesti. Siinä voi olla virheitä kuten kaikessa muussakin inhimillisessä toiminnassa. Heurekassa pyritään välittämään niin virheetöntä tietoa kuin mahdollista, mutta takuuta sille on turha pyytää.
Tieteen keskeisimpiin periaatteisiin kuuluu itsestään korjaavuus. Tieteellinen tieto on avoin kritiikille. Tiedeyhteisö korjaa havaitut virheet tieteellisesti kestävin kriteerein esitetyn kritiikin jälkeen. Tässä suhteessa Heureka toimii tiedeyhteisön tavoin. Muutamat fyysikot minä mukaan lukien ovat esittäneet kriittisiä, mutta perusteltuja kommentteja olemattoman sirkulaatioteorian johdosta. Näiden seurauksena joidenkin näyttelykohteiden teksteihin ollaan tekemässä tarkistuksia. Joten sirkulaation kannattajien on syytä ryhtyä pikaiseen offensiiviin teoriansa rehabilitoimiseksi. Muuten sen kohtaloksi saattaa koitua Siperiaan unohtuminen. Siperia ei aina edes opeta.

Pitääkö siis koko sirkulaatio yrittää työntää takaisin Pandoran lippaaseen? Vähän harmittaisi, hyvä sana kun on jäänyt jo niin monen päähän. Ehkä sillekin löytyy käyttöä , jos ei fakiirin pedin, niin toisen klassikoiden kohteen, nimittäin Ilmakaanuunan yhteydessä.
Ilmakanuunan toimintaperiaatteesta on hieman vaikeaa saada kuvaa sen normaalissa toiminnassa. Ammukset kun ovat näkynmättömiä. Laitettaessa teatterisavua tynnyriin saadaan "ammukset" näkyviksi
Kun ne vielä kuvataan 300 kertaa sekunnissa kuvaa ottavalla videolla, niin savurenkaiden toimintamekanismi paljastuu lopullisesti. Savu pyörii rinkilässä kehänsä ympäri. Liikkuvan kaasun paine on Bernoullin periaatteen mukaan pienempi kuin ympäröivän ilman ja tämä pitää savurenkaat pitkään kasassa, vaikka ne menevät kuin ammukset ilman lävitse. Ehkä tätä pyörivää liikettä voisi kutsua sirkulaatioksi tai sirkulaarisiksi pyörteiksi, niin ei menisi hyvin lanseerattu käsite ihan hukkaan. Englanniksi näiden renkaiden nimi on "circular vortex" eli ympyräpyörre. Joten sulassa sovussa käsi kädessä eteenpäin sekä Bernoulli että Sirkulaatio.
Sirkulaarisia pyörteitä puhaltavat muutkin kuin Heurekan tynnyrit ja piipunpolttajat. Delfiinit tekevät veteen ihan samalla periaatteella ilmapyörteitä kalaparvia ahdistellessaan. Samaa ne tekevät sitten akvaarioissa paremman tekemisen puutteessa.

ps. Jos nyt joku ei sattunut tunnistamaan, niin otsikko on vapaa mukaelma kommunistisesta manifestista vuodelta 1899. Se ei ole otsikkokuvassa olevan Lenin-sedän vaan Kalle Marxin käsialaa. Kommunismi oli voimissaan reilut 70 vuotta. Saa nähdä, kuin kauan sirkulaatio-aate sinnittelee hengissä. Näyttää minusta olevan jo nyt aika syvässä kuopassa, mutta saattaahan se olla vain näköharha. Kuten Heurekan aulan "väärään" suuntaan päätään kääntävät entisten pressojen päät.

18 comments:

  1. Varsinaista oman pesän likaamista. Lienee turha odottaa johtoportaan kehuja tällaisen likapyykin jälkeen.

    ReplyDelete
  2. Vanhan sanonnan mukaan kolme on maailmassa turhaa asiaa 1. Nunnan nännit 2. Paavin pallit 3. Esimiehen kiitos ilman palkankorotusta.
    Koska olen osa-aikaeläkkeellä, niin realistinen palkankorotus ei merkitse minulle mitään ja kovin kiitoksen kipeä en ole koskaan ollut. Toki kaikki kehut otetaan vastaan.
    Työyhteisö, jossa kritiikki kielletään, tukahtuu omiin purkautumattomiin paineisiinsa. Minä olen kokenut, että minulla on Heurekassa vapaus sanoa mielipiteeni, vaikka ne eivät välttämättä aina ole myötäkarvaan silittämistä. Toisin kuin jossain muualla Etelä-Suomessa.
    http://www.iltalehti.fi/uutiset/2010092112383825_uu.shtml

    ReplyDelete
  3. No no - eihän tässä mitään negatiivista ollut! Kommentoida voi, jos on toista mieltä. Tiede ei saisi olla ryppyotsaisten yksinoikeus. Lisää tätä... (vaikka nimettömänä)

    ReplyDelete
  4. Olisipa mielenkiintoista tietää, mitä oppilaat ovat oppineet tiedesirkuksen vierailusta. Toimittajia ei voi pitää tässä minään vertailukohtana. Olen Timon kanssa samaa tästä mieltä. Toimittajat ovat kaikkein tyhmintä porukkaa omiin luuloihinsa nähden.

    ReplyDelete
  5. Toimittaja olen ollut itsekin, joten tässä puhun vain omasta puolestani :-)
    Tiedesirkuksen vaikutuksesta sen nähneiden asenteisiin ja fysikaaliseen tietämykseen ollaan tekemässä tutkimusta. Tulen kertomaan niistä aikoinaan myös Poikkitiedepalsta lukijoille.
    Tuhannen taalan kysymys on, mikä olisi Tiedesirkuksessa hyvä suhde tieteen ja sirkuksen välillä. Fifty-sixty?
    Minä painottaisin sirkuksen osuutta enemmän ainakin sirkusesityksessä. Minusta tiedesirkuksen kuten myös tiedeteatterin roolin pitäisi olla enemmän innostava kuin opettava. Siis ei TIEDEsirkus, ei edes tiedesirkus vaan tiedeSIRKUS.
    Itse opettajana ollessani pudotin vuosi vuodelta tunnilla opetettavan aineiston määrää. Perinteisen opetuksen ja suvantovaiheen välinen suhde kasvoi oppitunneillani koko ajan jälkimmäisen eduksi. Jokainen voi itse päätellä, mitä käsite "suvantovaihe" tässä yhteydessä tarkoittaa. Totuuden tietävät vain tunneillani olleet oppilaat ja heilläkin voi olla asiasta ihan eri näkemys kuin minulla. Ihmisen kyky omaksua uutta asiaa on hyvin rajallinen. Siksi minun neuvoni on tiedesirkusväelle on. Jos kohtauksessa on kaksi vaikeaa fysikaalista termiä, niin pudottakaa ne molemmat pois.
    Ohje on täsmälleen sama, minkä Uuden Suomen legendaarinen toimituspäällikkö Uuno Hirvonen, vielä legendaarisemman kenraaliluutnantti T.J.A. Heikkilän seikkailujen kirjoittaja, antoi toimittajilleen. Jos lauseessa on kaksi adjektiivia peräkkäin, pyyhi ne molemmat pois.
    Näin tämän kommentin kehä pyörähti umpeen ja väitteeni toimittajien henkisestä tasosta tuli samalla todistettua.
    MOT

    ReplyDelete
  6. Kiitos mielenkiintoisista pohdinnoista!

    Huomasin itsekin tuon fakiirinpedin sirkulaatio-selityksen paikallislehdessä, sillä olin juuri tuolla kiertueella oppaana ja epäilen, että toimittaja-parka oli poiminut sirkulaatio-sanan minun suustani. Aluksi vain nauroin makeasti, mutta nyt tunnen siitä hiukan syyllisyyttä, vaikken sanaa fakiirinpedin yhteydessä ole käyttänytkään. Muutenkaan tapanani ei ole käyttää hankalia termejä lasten kuullen ellei tarkoituksenani ole pikkuisen ”vitsailla” termien kustannuksella. Olen samaa mieltä siitä, että sirkuksen tarkoitus ei ole tieteellisten termien tai faktojen opettaminen vaan elämysten antaminen. Esim. sirkulaatio-sanaa käytän esityksessä kohdassa, jossa olen höpöttävinäni omiani samalla, kun lapset kiinnittävät huomionsa temppuun, jossa tapahtuu jotain outoa. Itse en tätä ihmettä muka huomaa, koska höpötän jotain fysiikkaan liittyvää. Nyt aloin kuitenkin miettiä kannattaako tuollaisia termejä edes leikillään käyttää, jos höpsöt toimittajat suhtautuvat niihin tuolla tavalla. Lisäksi luettuani tätä blogia en taida enää uskaltaa viitata sirkulaatioon leijuvan pallon yhteydessä ainakaan ennen, kuin ymmärrän itse paremmin, mistä on kyse. Palaan nöyränä fysiikan kirjojen ääreen…

    Ai niin… Pohjalaisen maineen puhdistamiseksi täytyy vielä todeta, että kyseessä oli kyllä joku muu paikallislehti. Pohjalainen kirjoitti sirkuksesta paljon maltillisemmin.

    -Hanna

    ReplyDelete
  7. Yritin käyttää kyllä tarpeeksi pienellä hajontakuviolla varustettua haulipanosta yrittäessäni ampua sirkulaatiota lennosta. Tarkoitus ei ollut osua mihinkään muuhun. Ehdotan vakaasti, että hautaatte ja unohdatte sirkulaation myös leijuvan pallon yhteydessä. Jos jonkin termin haluaa tuoda esille, niin kyllä silloin kannattaa mainita herra Bernoulli. Leijuvan pallo fysiikka voidaan selvittää riittävän tarkasti Bernoullin lain avulla.
    Ylipäänsä olen hyvin skeptinen siitä, kuinka paljon sormi pystyssä selitystä kannattaa olla tiedesirkusesityksessä. Tiedeosuus ja sirkusosuus menevät prosessointiin eri aivopuoliskoihin ja varsinkin pojilla on puoliskot yhdistävät kurkiainen niin kapea, että yhden esityksen aikana niiden välillä ei tapahdu mitään neuroniliikennettä. Minusta voisi pitää fysiikan pääasiassa vain taustalla antaa kävijöiden nauttia itse esityksestä ilman pakollisia tietoiskuja. Joka on ainakin näkemäni videon perusteella hauska ja mukaansatempaava. Tosin siitä oli "tylsät" selitysosuudet editoitu pois.
    Osa käsitteistä on kaukana 5-6 luokkalaisten maailmasta. Kuten turbulenssi tai Heisenbergin epätarkkuusperiaate. Viimeistä ei tosin mainita nimeltä, mutta kerrotaan ilmiönä. Elektronista kun kuulemma voidaan tietää joko sijainti TAI liikenopeus.
    Näsäviisas katsoja saattaa jäädä miettimään, miten liikenopeus eroaa tavallisesta nopeudesta. Skeptinen opettaja taas voi pohdiskella, että mihin lokeroon oppilaan tietovarastossa Heisenbergin epätarkkuusperiaate mahtaa sijoittua.

    Ai niin... Täytyy tarkistaa lehden oikea nimi, ettei tule annettua väärää todistusta.

    ReplyDelete
  8. Kävin keväällä Tiede muuttaa maailmaa näyttelyn nettisivuilla. Annoin kommentteja niiden teksteistä. Niissä kun fysiikkaa oli selostettu aika vapaasti. Luvattiin korjata.
    Kävin viime viikolla sivuilla ja vielä Heurekassakin paikan päällä. Suureksi hämmästyksekseni tekstit oli pantu kokonaan uusiksi, sekä netissä että näyttelyssä. Yleensä on kun olen tottunut siihen, että shakaalit ulvovat, karavaani kulkee. Tästä pinnat Heurekalle.
    Kävin myös Klassikot-näyttelyssä. Näin matematiikan ja fysiikan opettajan näkövinkkelistä sielläkin olisi kirveellä töitä näyttelytekstien suhteen. Toivottavasti nekin saadaan samalle tasolle kuin itse kohteet. Ne nimittäin ovat tosi hienot.
    Myös iso Maa/Kuu/Aurinko/Planeetat -pallo oli vaikuttava elämys. Heurekassa kannattaa käydä pelkästään sen takia.
    Pentti Pitkänen
    FM
    fysiikan ja matematiikan opettaja
    Helsinki

    ReplyDelete
  9. Tässä asiassa puhun vain omalla suullani, mutta ymmärtääkseni Heurekassa ollaan enemmän kuin kiitollisia krittisestä palautteesta. Varsinkin jos se on "väärin sammutettua" perustellumpaa.
    Sainkin sinut kommenttisi keväällä ja omat kommenttini "Tiede muuttaa maailmaa"-näyttelystä vastaaville perustuivat osin sinun huomioihisi. Kiitokset siitä.
    Tässä täytyy puolustuksena sanoa, että tämän näyttelyn fysikaalisen osan teksti oli ranskalaista alkuperää. Näyttelystä vastaavat luottivat turhan paljon suuresta maasta tulevan tekstin luotettavuuteen. Voisi todeta kuin vitsissä aikoinaan Neuvostoliitosta: "Suuri maa, suuret toleranssit". Pienessä Suomessa ei siihen ole varaa.

    ReplyDelete
  10. Kommunistinen manifesti ei ilmestynyt vuonna 1899, vaikka suomenkielisen Wikipedian ensimmäisessä lauseessa niin väitetäänkin, vaan jo 1848, kuten samaisen Wikipedia-artikkelin kolmannesta lauseesta käykin ilmi. Vuonna 1899 Kalle-setä oli maannut Highgaten hautausmaalla jo kuudettatoista vuotta, joskin hänen aaveensa on toki jatkanut kummittelua meidän päiviimme saakka.

    Tästä näkee, että suomenkieliseen Wikipediaan kannattaa suhtautua epäluuloisesti muissakin kuin Bermudan kolmioon liittyvissä asioissa. Varsinkin lähdekritiikki on välillä aivan olematonta: ainoiksi lähteiksi kelpuutetaan jopa kaiken maailman kynäilijöiden kiireessä sepustamia esipuheita...

    ReplyDelete
  11. Kyllä isää vanhana stallarina hävettää. Toisaalta tulipa jälleen konkreettisesti todistettua lähdekritiikin tarpeellisuus. Itse kunkin kohdalla.
    MOT

    ReplyDelete
  12. Timo Suvanto kirjoitti tiedesirkuksesta:

    " Minusta voisi pitää fysiikan pääasiassa vain taustalla antaa kävijöiden nauttia itse esityksestä ilman pakollisia tietoiskuja. Joka on ainakin näkemäni videon perusteella hauska ja mukaansatempaava."

    Olen täsmälleen samaa mieltä! Yhden termin mainitseminen "leikillisesti" jossain kohdassa esitystä ei kuitenkaan tarkoita samaa kuin tietoisku. Sellaisia en ole nähnyt kenenkään oppaan esityksessään antavan. Tästä huolimatta esitykseen lipsahtaa joskus turhia termejä, joita lapset eivät voi ymmärtää. Kannatan niiden karsimista, vaikka itsekin syyllistyn silloin tällöin niiden käyttöön. Pitäisi aina ennen esitystä yrittää asettautua yleisön tasolle ja miettiä mitä he ylipäänsä voivat ymmärtää ja mitä eivät. Se on joskus vaikeaa, sillä en usko, että edes kässäriimme kuuluva atomimallikaan on viidesluokkalaisen käsitettävissä. Toisaalta mallille, jossa elektroni pitää viedä viiden kilometrin päähän aina nauretaan, joten ei se niin vaarallista ole vaikkeivät lapset ymmärtäisikään.

    -Hanna

    ReplyDelete
  13. Fysiikka systemaattisena luonnontieteenä on vaikeaa. Se on kehittynyt nykyiselle tasolleen ehkä 2500 vuoden aikana sellaisten älyn jättiläisten kuin Aristoteles, Galilei, Newton ja Einstein avulla. Fysiikan käsitteiden vähänkään syvällisempi ymmärtäminen ei kuulu 5-6 luokkalaisen henkiselle kehitystasolle. Tässä iässa innostutaan jännistä asioista ja tylsille jutuille on ihan oma määritelmänsä: EVVK. Jos fysiikka onnistutaan esittämään tässä iässä jännänä juttuna, niin sillä voi olla pitkälle johtavia seurauksia.
    Otetaan esimerkki. Atomin suuroismalli. Mitä sirkuksen kävijälle jää tiedollisesti käteen, kun hänelle selvitetään, että ydin on suuroismallissa jalkapallon kokoinen ja elektronit viiden kilometrin päässä olevia kirjan pisteen kokoisia? Miten tätä tietoa voi hyödyntää maailmankuvaa muodostettaessa tai missään arkipäivän ilmiössä. Ei mitenkään. Tietona siitä on hyötyä korkeitaan kokeessa sitä kysyttäessä, ei muualla. Mutta se on jännittävä juttu. Pienten näkymättömien atomien rakennetta voidaan havainnollistaa kouriintuntuvalla tavalla draaman keinoin. Näin tämä asia jää mieleen ja ehkä joskus tarpeen vaatiessa se on pohjatietona syvemmälle ymmärtämiselle. Useimmat ihmiset tosin selviäisivät elämänsä kehdosta hautaan ilman mitään vaikeuksia, vaikka eivät olisi koko atomsita koskaan mitään kuulleetkaan. Eihän ole kuin runsaat 100 vuotta siitä, kun saatiin kokeellinen vahvistus siitä, että atomit ovat todellisia eivätkä vain teoreettisia objekteja.
    Jos joku nappaa esityksestä sirkulaation, niin siitä ei kannata huolestua. Se tallentuu lyhytkestoiseen muistiin eikä varmaan häiritse oppilaan tulevia fysiikan opintoja. Tosin vaikka tiedesirkuksessa olevilla pienillä ja vähän isommillakin tiedollisilla lipsahduksilla ei ole koivn dramaattista vaikutusta, niin ei se ole mikään syy viljellä niitä. Sen enempää käsikirjoituksessa kuin itse esityksessä.

    ReplyDelete
  14. En ymmärrä, miksi Suvanto suu vaahdossa vouhkaa jostain pienestä termin lipsahduksesta. Kuitenkin samaan aikaan suureen ääneen julistaa, ettei ole edes nähnyt koko tiedesirkusesitystä. Samaa sarjaa kuin poliitikot kirjan arvostelijoina. Eivät ole edes lukeneet koko kirjaa, mutta tietävät silti sen sisällöstä kaiken oleellisen. Kuten Ilkka Kanerva Tervon teoksista.

    ReplyDelete
  15. Miksi bimbot aina kuvataan blondeina ja blondit bimboina? Onko tämä kuva jotenkin poikkitieteilijän kannanotto blondiuteen tai bimbouteen?

    ReplyDelete
  16. Pandora näyttääkin olevan kuvattu yleensä punapääksi. Vaihdankin yllä olevassa tekstissä olevan kuvan.

    ReplyDelete
  17. Ja julkaisuluvat ovat tietysti kunnossa?

    ReplyDelete
  18. Netistä löytyy kaikenlaista kuvamateriaalia, joka on laitettu sinne ilmiselvästi sitä varten, että joku löytää sen sieltä ja käy katsomassa sivuja, joissa kuva on.
    Jos löydän blogiini sopivan kuvituskuvan, niin ensiksi otan yhteyttä kuvan tekijään ja pyydän luvan lainata kuvaa tässä epäkaupallisessa blogissa. Toistaiseksi kukaan ei ole kieltäytynyt.
    Jos tekijää ei löydy, mutta hänen nimensä käy ilmi kuvan tiedoista, niin voin menetellä kuten tässä tein. Laitan linkin tekijän nimen kohdalta sille sivulle, josta olen ladannut kuvan.
    Minusta tässä on tyypillinen win-win-tilanne. Johdattelen blogin kävijöitä kuvan tekijän sivuille ja saan itse käyttökuvan.
    Menettely ei varmaan ole tekijänoikeuspykälien pilkuntarkkaa noudattamista, mutta minä voin hyvin elää tämän käytännön kanssa. Tekijänoikeuslaki oli vanha jo muutama vuosi sitten uudistuessaan. Se ei lainkaan sähköisen viestinnän tuoman vallankumouksen mukana.
    Blogi on minun henkilökohtainen kolumniareenani ja minä yksin olen vastuussa siellä olevasta materiaalista. Jos jollekin laitetaan pallo jalkaan, niin se olen minä ja yksin minä.

    ReplyDelete