Warme ballen zijn beter

Voor onderhoudende experimenten heb je niet per se een groot laboratorium nodig. Op de squashbaan ligt de wetenschap voor het grijpen. Want hoeveel beter stuitert zo’n balletje nou, als het opgewarmd is?

De Britse kolonel Rookes Evelyn Crompton (1845-1940) bouwde in 1887 een van de eerste elektriciteitscentrales ter wereld. In het Londense Kensinton Park plaatste hij zeven stoommachines die gekoppeld waren aan zelfontworpen dynamo’s. Vraagje: waarom zouden mensen kolonel Cromptons elektriciteit in huis halen? Antwoord: om hun boterhammetjes te roosteren.

Crompton maakte niet alleen elektriciteitscentrales, hij is ook de uitvinder van het broodrooster. Cromptons lange carrière kun je het beste omschrijven als rijk en divers. Als negenjarige scheepsjongen bij de Royal Navy deed hij tijdens de Krimoorlog mee aan het beleg van Sebastopol. Daarna bezocht hij, met twee militaire onderscheidingen op zak, Harrow School – na Eton de bekendste kostschool van Engeland en de latere school van Churchill, Jawaharlal Nehru en James Blunt. Na schooltijd bouwde hij daar aan een stoomtractor die hij een paar jaar later, als officier in het Britse koloniale leger, naar India liet verschepen. Handiger om je spullen te vervoeren dan een ossenwagen, vond hij.

Op z’n dertigste keerde Crompton terug in Engeland waar hij zich toelegde op het ontwerpen en maken van elektrische apparaten, van dynamo’s en motoren tot straatverlichting en broodroosters. Zijn bedrijf, Crompton & Co, werd een van de belangrijkste fabrikanten van elektrische apparatuur in Engeland. Vijfenveertig jaar na de Krimoorlog nam hij opnieuw dienst, dit keer als officier bij de Royal Engineers tijdens de tweede Boerenoorlog. Daar ontwikkelde hij verschillende types militair zoeklicht. Alsof het allemaal niet genoeg was, werkte hij tijdens de eerste wereldoorlog aan het ontwerp van de eerste Engelse tanks.

De kolonel gebruikte zijn talent ook voor meer vreedzame doeleinden. Zo was hij niet alleen de uitvinder van het broodrooster, hij ontwikkelde in opdracht van de Engelse tennisbond ook een classificatiesysteem voor squashballen. Rond 1923 onderzocht hij de stuiterkracht van de verschillende balletjes die op dat moment in omloop waren. Zo ontstond een standaard die nog steeds wordt gebruikt: van dubbel geel (langzaam, weinig stuiterkracht) via geel naar groen of wit, rood en uiteindelijk blauw (supersnel, grote stuiterkracht).

Iedereen die wel een heeft gesquasht weet dat een warm squashballetje beter stuitert dan een koud balletje. Maar hoe veel beter? Dat kun je meten. Neem een squashbal, een meetlat (liefst een met duidelijk zichtbare maatverdeling, kun je zelf maken), iets om te filmen (je telefoon), een pannetje water en een thermometer.

Laat het balletje vlak voor de meetlat stuiteren en film dat, als het kan recht van voren, met je telefoon. Verwarm de bal daarna in een aantal stappen tot bijna honderd graden. Schrijf iedere keer de temperatuur van het water op en film het stuiterende balletje. Vanaf een graad of vijftig, zestig is het de moeite om ovenhandschoenen te dragen als je de bal vasthoudt. Als je het goed wilt doen, moet je het balletje ook filmen nadat je het eerst hebt afgekoeld met ijsblokjes.

Bekijk de filmpjes om te achterhalen hoe hoog de bal stuitert. Deel de stuiterhoogte door de hoogte waarop je de bal loslaat, vermenigvuldig met honderd en je hebt het stuiterrendement. In het BOEM-lab had de bal van 1º C een rendement van 8,5 procent. Bij 42º C was dat al gestegen tot 25,4 procent en bij 98º C was het zelf 57,7 procent. Voor de zekerheid berekenden we ook het rendement van de tweede stuiter, met vrijwel vergelijkbare resultaten. Geen verrassing dus: warme ballen stuiteren beter.

Door het rendementsverschil tussen twee opeenvolgende stappen te delen door het temperatuurverschil, vind je de rendementstoename per graad. Die blijkt ook op te lopen. Van 0,3 procent bij 10º C tot één procent bij 98º C. Dat was wel een verrassing, al is er vast een simpele verklaring voor, waar de BOEM redactie alleen nog even over moet nadenken. Suggesties zijn welkom.

Normaal gesproken bereikt een balletje tijdens het spelen een maximumtemperatuur van 45º C. Dat betekent dat het stuitert met een rendement van 25 tot 30 procent. Als je wilt squashen met twee keer zoveel rendement, kun je de bal voor het spelen opwarmen met stoom uit het espressoapparaat in de kantine. Of in het broodrooster.

Auteur: Ernst Arbouw