Jarenlang stond dit beeld – met de naam ‘Het is me wat’ – in de hal van het ministerie van volksgezondheid, waar de steen vaker niet dan wel zweefde.
De foto is gemaakt bij de onthulling in 1999. Volgens Schippers zouden ambtenaren de steen uit zijn evenwicht gebracht hebben door er propjes tegenaan te gooien. Museum Boymans van Beuningen adopteerde het beeld en liet met medewerking van de TU Delft een veiligheidsmechanisme aanbrengen. In de kerstvakantie van 2016 stond het kunstwerk op de kinderexpositie ‘Alles kids’.
Journalist Henny de Lange deed in Trouw van 30 december levendig verslag. “De steen kan de zwaartekracht tarten door drie elektromagneten in de sokkel die kracht uitoefenen op magneten die in de steen zijn verwerkt. De zweefsteen blijkt voor meer sensatie te zorgen dan het museum vooraf had kunnen bedenken. Met een enorme knal trad deze week al twee keer het beveiligingsmechanisme in werking. Zoveel aantrekkingskracht oefent de steen uit, dat sommige bezoekers de verleiding niet kunnen weerstaan om hun hand tussen de steen en de sokkel te steken.”
a) Als je in de klas een spreekbeurt over deze zwevende steen kon geven, hoe zou je dan beginnen?
b) Teken de krachten die op de steen werken.
c) Zoek op internet hoe groot de massa van de steen is en van welk materiaal hij gemaakt is.
d) Zou een tochtje de steen kunnen verstoren?
e) Wat kun je afleiden uit de bewering dat de steen met een propje uit evenwicht te brengen is?
Met diodelasers in de sokkel wordt tientallen keren per seconde de afstand tot de onderkant van de steen gemeten. De steen moet echter niet alleen in verticale richting op zijn plaats blijven, maar ook in het horizontale vlak. Daarom zijn er ook kleine elektromagneten die voor horizontale krachten kunnen zorgen. Elektronica zorgt voor aansturing van de elektromagneten om noodzakelijke correcties uit te voeren.
f) Denk je dat Schippers’ bewering kan kloppen dat de steen door propjes van ambtenaren uit zijn evenwicht raakt? Onderbouw dit met een berekening, waarbij je gebruik maakt van geschatte gegevens.
g) Wat gebeurt er als je je hand in de spleet steekt?
-
Uitwerking vraag (b)
De zwaartekracht en de magnetische kracht zijn even groot en tegengesteld gericht en ze werken langs dezelfde werklijn.
Uitwerking vraag (c)
De ‘steen’ is gemaakt van polyurethaanschuim (pur). Bronnen geven verschillende waarden voor de massa: 12 kg resp. 15 kg.
Uitwerking vraag (d)
Het ontwerp zou dan op voorhand mislukt zijn, want er zou maar een deur open hoeven gaan en daar gaat de steen. Dus daar heeft Wim T. Schippers vast iets op bedacht.
Uitwerking vraag (e)
Het is vast overdreven, maar de kunstenaar geeft er wel mee aan dat een kleine kracht voldoende is om de steen in beweging te brengen. En dat kan alleen maar als de massa klein is (tweede wet van Newton). Het is dan ook geen echte steen.
Uitwerking vraag (f)
De massa van een propje is heel klein. Het is moeilijk een propje een grote snelheid mee te geven. De impuls p = mv die een weggegooid propje bij botsing aan de steen kan geven is dan ook heel klein, te klein om de steen uit zijn evenwicht te brengen vóór de elektromagneten ingrijpen.
Onderbouwing:
- de massa van een propje zal niet meer zijn dan die van A4-tje, dat is ongeveer 5 gram;
- de snelheid waarmee het propje weggegooid wordt zal zeker niet hoger zijn dan de snelheid die een discuswerper aan de discus kan meegeven, dat is ongeveer 10 m/s;
- de meegegeven impuls p = mv is dan op zijn hoogst 0,05 kgm/s;
- stel dat deze impuls in zijn geheel overgedragen zou kunnen worden op de steen (minimaal 12 kg), dan kun je de maximale snelheid berekenen die de steen zou kunnen krijgen:
vmax = pmax / m = 0,05 / 12 = 0,004 m/s = 4 mm/s - de steen krijgt dus een minieme snelheid mee, wat het beveiligingsmechanisme, dat tientallen keren per seconde een meting doet, voldoende tijd geeft om te reageren.
Uitwerking vraag (g)
De lichtweg van een of meer diodelasers wordt dan onderbroken, waardoor de afstand niet meer gemeten kan worden. Het beveiligingsmechanisme moet er dan voor zorgen dat er geen ongelukken gebeuren: de schakeling moet zo zijn dat het onderbreken van een van de laserstralen leidt tot het omhoogschieten van stalen pennen uit de sokkel, die vervolgens de steen op zijn plaats houden. Zie ook:
