Cum se calculează viteza luminii cu o ciocolată

„Aoleu, Tataie, văz că te-ai ramolit“, veți spune, „da’ la ce ne trebuie nouă să calculăm, cînd se știe că e lege, viteza luminii este exact 299.792.458m/s? Și pe asta nici băieții de bani gata, cu mașinile lor tunate cu tot, n-o pot depăși.“ Răspunsul corect este că, dacă ne luam după tot ce se spunea, n-ar mai fi ajuns Columb în America, Neil Armstrong pe Lună și voi să faceți popcorn în trei minute. So, stick with me for this one.

Lumina nu este decît o porțiune foarte îngustă a spectrului electromagnetic. Majoritatea animalelor văd doar această porțiune fin’că, întîmplător, atmosfera terestră permite doar trecerea acestor radiații (cu niște mici excepții nesemnificative). Razele X (n-am mai urmărit, dar suspectez că Superman revine cu o porție de văzut prin haine), ultravioletele de care vă feriți la plajă, infraroșiile din filmele cu soldați americani noaptea și undele radio (care vă permit să răspundeți la mobil în timp ce Superman revine) sînt toate unde electromagnetice și călătoresc, în vid, cu viteza luminii.

Undele astea au, fiecare, cîte o lungime de – of course – undă (îi spune λ, că savanților le place să se dea mari cu greaca lor). De exemplu, dacă un Vadim aruncă o piatră în apă, în loc să săriți să o scoateți, uitați-vă la valurile create: lungimea lor de undă este distanța dintre două creste. Ele mai au și o frecvență (cîte valuri trec printr-un anumit punct într-o secundă, se notează ν, din același motiv) care s-ar măsura în valuri/ secundă, dar cum valurile nu sînt unități de măsură, se folosesc Hertzii (1 Hz = 1/s).

Cuptoarele cu microunde funcționează pe baza faptului că frecvența microundelor este apropiată de cea de rotație a moleculelor de apă, care intră-n rezonanță și absorb energie, încălzind mîncarea. Asta-i versiunea povestită de majoritatea oamenilor care o povestesc. De fapt  (așa cum mi-a atras atenția Mostrofontz, mai demult), ciocolata nu se încălzește din motive de rezonanță, ci pe baza așa-zisei „încălziri dielectrice“: molecula de apă este polarizată și într-un cîmp electric se va roti, respectînd linia parti… ăăă, cîmpului. Dar cum cîmpul oscilează de 2,5 miliarde de ori pe secundă, săraca moleculă se-nvîrte-n loc, și în proces cedează – prin ciocniri – energie moleculelor din jur, încălzindu-le.

Agerimea care vă permite să calculați viteza luminii este că în cuptoarele cu microunde se formează unde staționare (dimensiunile sînt astfel calculate încît „mărimea undei“ este constantă: pe alocuri maximă, pe alocuri zero (ca în desenul de mai sus), iar platanele rotitoare nu fac decît să omogenizeze încălzirea). Acum, la treabă: se ia o ciocolată simplă. Un sponsor inspirat ar veni acum și mi-ar oferi foarte mulți bani ca să pomenesc numele brandului. Nu? Anybody? OK, să continuăm: se răzuiește ciocolata (insert brand here) și se distribuie uniform pe platanul întors cu fundu-n sus (ca să nu se mai învîrtă). Deși răzuirea nu e necesară, e o măsură de protecție împotriva tentației de a băga ciocolata în cuptor în ambalajul de staniol, care v-ar putea strica vouă cuptoarele și mie viața prin tribunale. Se lasă 20-30 de secunde la iradiat. Cînd extrageți ciocolata, veți observa că s-a topit din loc în loc (la intervale constante). Măsurați distanța dintre centrele a două zone mai topite (este egală cu jumătate de λ). Frecvența undelor o luați din cartea tehnică și gata! Cum pentru toate undele electromagnetice λ x ν = c (viteza luminii, asta-i din latină), tocmai ați calculat viteza limită în univers.

P.S. Ultima dată am încercat experimentul ăsta acum cîțiva ani. Undele vechiului meu cuptor aveau frecvența de 2,45 GHz. Între zonele topite alăturate am măsurat d = 6cm. Adică c = 2 x 6 x 10^-2 (m) x 2,45 x 10⁹ Hz = 2,94 x10⁸ m/s. Viteză cu care am și mîncat ciocolata, ca premiu Nobil pentru reușită.

UPDATE: Am uitat să vă provoc înainte, o fac acum. Încercați și voi experimentul ăsta. Ciocolată, riglă, cuptor cu microunde și un calculator găsiți și voi. Și un aparat foto, pentru demonstrație. Hai, cea mai faină poză o să fie vedeta unei expoziții ulterioare aicișa, pe blog. Exact, o să vă fac celebri! 😆