チェーン噴水

チェーンファウンテン現象は、自己サイフォンビーズ、モールド効果、またはニュートンビーズとしても知られ、瓶の中に入れたチェーンで観察される物理現象です。チェーンの一方の端を瓶から引っ張り、重力の影響下で落下させます。このプロセスにより、目に見えないサイフォンによって瓶から吸い上げられているかのように、チェーンの自立した流れが確立され、縁を越えて床または地面まで下がります。小さな隣接するビーズを持つチェーンの場合、弧は顕著な隙間を空けて瓶の縁を超えて空中に上昇することがあります。この隙間は、チェーンが遠くに落ちるほど大きくなります。^[1]

自己サイフォン効果は非ニュートン流体でも観察されます。

自己サイフォン現象は以前から知られており、過去に何度も世間の議論の的となってきました。サイエンスエンターテイナーのスティーブ・スパングラーは、 2009年にビーズと粘弾性液体の両方を使ってこの現象をテレビで紹介しました。^{[2] [3]}この現象は、ニュートンビーズとしてよく知られています。^[4]

この効果は、長いボールチェーンを使用した場合に最も顕著になります。チェーンの入った瓶を地面から高く置くほど、「サイフォン」フェーズ中にチェーンが瓶からより高く上がります。実験で実証されているように、瓶を地面から 30 メートル (98 フィート) の高さに置き、チェーンが十分に長い場合、チェーン噴水の弧は瓶から約 2.1 メートル (6 フィート 11 インチ) の高さまで達します。^{[非一次ソースが必要] [5]}

上昇する連鎖の現象は、 2012年の国際若手物理学者大会（IYPT）^{[6] [4]の未解決問題[注 1]}として2011年にすでに説明されており、その後、2013年に科学プレゼンターのスティーブ・モールド（この現象の由来）が作成したビデオで広く世間の注目を集めました。 ^[7]モールドのYouTubeビデオ^[8]で、彼は上昇するビーズの自己サイフォン現象を実演し、その後BBC番組で説明を提案しました。^{[9]この問題が}ケンブリッジ大学の学者ジョン・ビギンズとマーク・ワーナーの注目を集めました。^{[10 ] [ 11 ]}彼らは、この現象を「連鎖噴水」または「モールド効果」と名付け、Proceedings of the Royal Society ^...

この現象をエネルギーや運動量などの運動物理学の概念の観点から最もよく説明する方法については、さまざまな説明が提案されている。^{[15] [16] [17] [18]}ビギンズとワーナーは、上向きの力の起源はチェーンリンクの剛性と各チェーンジョイントの曲げ制限に関連していると示唆している。^{[7] [12]}

さらに、チェーンのビーズは瓶の中で他の固定されたリンクを越えて横方向に引きずられるため、動いているチェーンのビーズは、動かないリンクにぶつかると垂直に跳ねたり飛び跳ねたりすることがあります。^{[12] [17]}この効果はチェーンの動きに寄与しますが、主な原因ではありません。

自己サイフォン現象は、主にポリエチレングリコールのような長いポリマーで構成された粘弾性流体^[19]でも観察されます。^{[2] [20]}

• カテナリー

ウィキメディア・コモンズには、セルフサイフォンビーズに関連するメディアがあります。

• 「セルフサイフォンビーズ」。スティーブ・モールドのオタクブログ。2013年4月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。
• 「チェーンファウンテン」。アイザック物理学。 2020年4月25日閲覧。
• 「スーパースローモーションのチェーン噴水」。SMU教室物理学デモ。2021年9 月 10 日閲覧。
• Hell, Timotheus (2011年9月26日). 「IYPT 2012 - 問題3: ビーズの列 (ニュートンビーズ)」. YouTube . 2021年7月29日閲覧。