stringtranslate.com

Цепной фонтан

Снимок процесса цепного фонтана

Эффект плесени , также известный как самооткачивающиеся бусины , феномен цепного фонтана или бусины Ньютона, представляет собой физическое явление, наблюдаемое с помощью цепи , помещенной внутрь банки . Один конец цепи выдергивают из банки и позволяют ему упасть под действием силы тяжести . Этот процесс создает самоподдерживающийся поток цепи, который поднимается через край и спускается на пол или землю под ней, как если бы его высасывало из банки невидимый сифон . У цепочек с мелкими соседними бусинами дуга может подниматься в воздух над краем банки с заметным зазором; этот разрыв тем больше, чем дальше цепь падает. [1]

История

Явление самовыкачивания известно уже давно и в прошлом неоднократно становилось темой общественного обсуждения. Научный артист Стив Спенглер представил это явление по телевидению в 2009 году. [2] Это явление классически известно как бусины Ньютона. [3]

Эффект наиболее выражен при использовании длинной шариковой цепи . Чем выше банка с цепью расположена над землей, тем выше цепь поднимется над банкой во время фазы «откачивания». Как показано в эксперименте, когда кувшин установлен на высоте 30 метров (98 футов) над землей и цепь достаточно длинная, дуга цепного фонтана может достигать высоты около 2,1 м (6 футов 11 дюймов) над кувшином. . [ необходим неосновной источник ] [4]

Явление восходящей цепи уже было описано в 2011 году как открытая задача [примечание 1] для Международного турнира молодых физиков (IYPT) 2012 года [5] [3] и впоследствии доведено до широкого внимания общественности в видео, сделанном научным ведущим. Стив Молд в 2013 году. [6] Видео Молда на YouTube [7] , в котором он продемонстрировал явление самооткачивания поднимающихся бусинок, и его последующее предложенное объяснение в шоу BBC [8] привлекли к проблеме внимание ученых Джона Биггинса. и Марк Уорнер из Кембриджского университета , [9] [10] , которые опубликовали свои выводы в Трудах Королевского общества о том, что они назвали «цепным фонтаном» или «эффектом плесени». [11] [6] [12] [13]

Объяснение

Видео, показывающее динамику цепного фонтана

Было предложено множество объяснений того, как лучше всего объяснить это явление с точки зрения таких понятий кинематической физики, как энергия и импульс . [14] [15] [16] [17] Биггинс и Уорнер предполагают, что происхождение восходящей силы связано с жесткостью звеньев цепи и ограничениями на изгиб каждого соединения цепи. [6] [18]

Кроме того, поскольку бусинки цепи могут тянуться вбок внутри банки через другие неподвижные звенья, движущиеся бусины цепи могут подпрыгивать или подпрыгивать вертикально, когда они ударяются о неподвижные звенья. [18] [16] Этот эффект способствует движению цепи, но не является основной причиной.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ↑ Ям, Филип (3 июля 2013 г.). «Объяснение противодействующих гравитации самовысасывающих металлических бусин [Видео]» . Научный американец .
  2. ^ Sick Science (29 июля 2009 г.), Бусы Ньютона - крутой научный эксперимент , получено 24 июля 2021 г.
  3. ^ аб Марченко, Илья; Малиновский, Мацей; Османец, Михал (9 октября 2011 г.). «Подготовка к Турниру юных физиков 2012» (PDF) . Международный турнир юных физиков .
  4. ^ 第1期-刘谦郎朗被吊起"命悬一杯" 撒贝宁对大炮求虐【加油！向未来20160703】 (на китайском языке).
  5. ^ «Проблемы». Архив МГПП . Архивировано (PDF) из оригинала 1 марта 2018 г.
  6. ^ abc Гибни, Элизабет (15 января 2014 г.). «Физики объясняют цепной трюк, бросающий вызов гравитации» . Природа . дои : 10.1038/nature.2014.14523 .
  7. ↑ Молд, Стив (20 февраля 2013 г.). «Самооткачивающиеся бусины». YouTube .
  8. ^ «Удивительный эксперимент с цепочкой из бус в замедленной съемке» . YouTube . BBC Earth отключена. 27 июня 2013 г.
  9. ^ «Понимание цепного фонтана: партнерство по решению проблем (с видео)» . Физика.орг . 15 января 2014 г.
  10. ↑ Уэйд, Лиззи (14 января 2014 г.). «Видео: Как «Цепной фонтан» бросает вызов гравитации». Наука .
  11. ^ Королевское общество (15 января 2014 г.), «Понимание цепного фонтана», YouTube , получено 24 июля 2021 г.
  12. ^ Биггинс, Дж. С.; Уорнер, М. (15 января 2014 г.). «Понимание цепного фонтана». Труды Королевского общества А. 470 (2163) : 20130689.arXiv : 1310.4056 . Бибкод : 2014RSPSA.47030689B. дои : 10.1098/rspa.2013.0689. S2CID  37699566.
  13. ^ Стив Моулд, Исследование «эффекта плесени», TEDxNewcastle, https://www.youtube.com/watch?v=wmFi1xhz9OQ
  14. ↑ Гудман, Уильям (25 июня 2013 г.). «Смотрите физическое явление самооткачивающихся шариков». Новости CBS .
  15. ↑ Бхатия, Аатиш (1 июля 2013 г.). «Физика этой бросающей вызов гравитации цепочки из металлических бусинок». Проводной . Проверено 15 января 2014 г.
  16. ^ аб Флеккой, Эйрик Г.; Моура, Марсель; Молой, Кнут Дж. (2018). «Механизмы летающего цепного фонтана». Границы в физике . 6 : 84. Бибкод :2018FrP.....6...84F. дои : 10.3389/fphy.2018.00084 . hdl : 10852/68287 . ISSN  2296-424X.
  17. ^ Панталеоне, Дж. (16 мая 2017 г.). «Количественный анализ цепного фонтана». Американский журнал физики . 85 (6): 414–421. arXiv : 1910.03125 . Бибкод : 2017AmJPh..85..414P. дои : 10.1119/1.4980071. ISSN  0002-9505. S2CID  125247401.
  18. ^ Аб Биггинс, Дж. С.; Уорнер, М. (2014). «Понимание цепного фонтана». Труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 470 (2163) : 20130689.arXiv : 1310.4056 . Бибкод : 2014RSPSA.47030689B. дои : 10.1098/rspa.2013.0689. S2CID  37699566.

Примечания

  1. ^ Постановка задачи 3. Нитка бус : «Длинная нитка бус высвобождается из стакана, если протянуть достаточно длинную часть цепочки за край стакана. Под действием силы тяжести скорость нити увеличивается. При определенном в тот момент, когда веревка больше не касается края стакана. Исследуйте и объясните это явление».)

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с самосифонирующими бусинами .