Blommande mekanik

Mekanik beskriver hur föremål rör sig, vad som gör att material förändras eller hur mycket last vissa material kan bära.

Men Mikael Sjödahl, professor i experimentell mekanik vid Luleå tekniska universitet, är lika intresserad av mekaniken i en blomma – eller en insekt.

-JAG SKULLE vilja mäta mekaniken i en blomma. Vad som gör att blomman växer. Hur den transporterar de byggklossar den behöver för att bygga upp en blomma.

Mikael Sjödahl kom första gången till Luleå tekniska universitet för att läsa till civilingenjör i maskinteknik.

När han kom tillbaka nästa gång var det för att forska i mekanik.

-Mekanik är allt som rör sig och har med materia att göra. Allt som inte är ljus eller elektricitet är mekanik.

-Ett bord som låter på ett speciellt sätt när vi knackar i det. Vattnet som åker omkring när vi rör på glaset. Den tid det tar för ljudet att förflytta sig, säger Mikael Sjödahl.

EXPERIMENTELL mekanik kan i sin tur handla om att ta reda på fakta om – och mäta – hur gaser, ljud, vätskor och fasta material beter sig.

Mikael Sjödahl konstaterar att vi får 90 procent av vår information om världen via ögonen.

-Vi får försvinnande lite genom smak och lukt. Öron och känsel ger oss ungefär tio procent av vår information. Det är främst ögonen som hjälper oss att skapa en uppfattning om omvärlden.

Därför tror Mikael Sjödahl på att använda ljus – och bilder – för att skaffa kunskap om tingen omkring oss.

Med hjälp av optisk mätteknik vill han skapa bilder av mekaniken.

Bilder av former, färger och skuggor, laster, rörelser, temperaturer, tryck…

-Våra hjärnor vill kunna sammanfatta information. En serie ljud vill vi tolka som ord eller melodier.

-Ljusets fördelning tolkar vi som bilder. Jag använder ljuset för att undersöka mekaniken i tingen omkring oss.

-Under hela min forskarkarriär har jag varit intresserad av hur ljus beter sig i naturen och hur ljus kan användas för att ge oss information.

HAN BESKRIVER HUR en fjäril kan påverkas av ljuset.

-Vissa fjärilar förändrar färg beroende på vart ljuset kommer ifrån. Det beror på att vingarna är uppbyggda av en fin struktur som nästan är som rör.

-Vid en viss tidpunkt på dagen blir fjärilen blå för att solen faller i en viss vinkel mot fjärilen. Vid en annan tid på dagen kan fjärilen vara grön för att sollljusets vinkel är annorlunda, säger Mikael Sjödahl.

NÄR VI I DAGLIGT TAL pratar om ljus så handlar det egentligen om ett ljus med våglängder som våra ögon kan uppfatta.

-Det finns ljus som har längre eller kortare våglängder och som vi inte kan se. Mikrovågorna i en mikrovågsugn kan vi inte se för att det ljuset har alltför lång våglängd. Röntgenljus har för kort våglängd.

Mikael Sjödahl använder optisk mätteknik för att kunna använda ljuset och skapa bilder av de fysiska rörelselagarna.

-Om vi kan visa mätresultaten i bilder så kan vi lättare skapa en inre intuitiv bild av det vi möter. Världen är tredimensionell och beter sig i tre dimensioner.

-När vi ska se saker som ögonen inte förmår se så kan vi hjälpa ögonen. Evolutionen har skapat oss till att förstå vår omvärld i form av bilder. tänk bara på ordet minnesbilder, säger han.

Mikael Sjödahl exemplifierar genom att visa några bilder.

En visar vad som sker med ett vetekorn som pressas mellan två plattor till dess att det är på väg att spricka.

En annan visar vad som sker med ett kycklingben som belastas.

Ytterligare en bild visar hur ljudtrycket stiger eller sjunker när någon blåser i en järppipa.

-Det är ganska kul att kunna mäta hur ljudet ser ut. Ljud är ju en variation i lufttryck.

-Med hjälp av ljus går det att få samma rikedom på detaljer som vid en matematisk beräkning.

-Numera är jag mer intresserad av ljuset än av mekaniken. Men mitt mål är fortfarande att visualisera hur föremål uppför sig mekaniskt, säger han.

Den optimala mättekniken är alltså främst ett redskap för att kunna beskriva vad som händer med vatten, luft eller olika material då de förändras.

-Om vi kan mäta hur papper beter sig. Om vi kastar ner ett papper i ett badkar skrövlar det ihop sig.

-Vi tar rätt på när det händer, varför det händer och hur det händer. Målet är givetvis att hitta metoder för att göra bättre papper.

OPTISK MÄTTEKNIK kan även användas för att beskriva mer komplicerade material.

-Stål och aluminium är enkla material att räkna på. Vi vet vad som händer om man gör si eller så med dem.

-Men de skulle också kunna kombineras med fibrer, plast, blommaterial eller andra metaller för att bli mer effektiva. men då måste det gå att beskriva, räkna och mäta hur materialen beter sig, säger han.

Och tillägger.

-Och sedan vill jag förstå hur blomman fungerar. Det är ett intresse som kommit på senare år.

-Jag har insett vilket fantastiskt komplext system en blomma har. Ta bara riddarsporren hemma i vår rabatt. Den växer flera centimeter om dagen.

-Jag undrar hur den kan transportera allt byggmaterial den behöver för att kunna växa och skjuta i höjden så fort.

-Det är ofattbart.

© Helena Viita

Publicerad

11 september 2004

NSD