Цепной фонтан

Феномен фонтана из цепей , также известный как самоперетекающие бусины , эффект плесени или бусины Ньютона , — это физическое явление, наблюдаемое с цепью, помещенной в банку . Один конец цепи вытягивается из банки и падает под действием силы тяжести . Этот процесс создает самоподдерживающийся поток цепи, которая поднимается через край и опускается на пол или землю под ним, как будто ее высасывает из банки невидимый сифон . Для цепей с небольшими соседними бусинами дуга может подниматься в воздух над краем банки с заметным зазором; этот зазор больше, когда цепь падает дальше. ^[1]

Эффект самоперекачивания наблюдается также в неньютоновских жидкостях .

Явление самоперекачивания известно уже давно и неоднократно становилось предметом публичных обсуждений в прошлом. Научный артист Стив Спенглер представил это явление на телевидении в 2009 году, как с бусинами, так и с вязкоупругими жидкостями. ^{[2] [3]} Это явление классически известно как бусины Ньютона. ^[4]

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 «перекачивания». Как показал эксперимент, когда банка расположена на высоте 30 метров (98 футов) над землей, а цепь достаточно длинная, дуга цепного фонтана может достигать высоты около 2,1 м (6 футов 11 дюймов) над банкой. ^{[ необходим непервичный источник ] [5]}

Феномен с поднимающейся цепью уже был описан в 2011 году как открытая проблема ^{[примечание 1]} для Международного турнира молодых физиков 2012 года (IYPT) ^{[6] [4]} и впоследствии был представлен широкой общественности в видеоролике, сделанном научным докладчиком Стивом Молдом (тезкой эффекта) в 2013 году. ^[7] Видео Молда на YouTube ^[8] , в котором он продемонстрировал явление самоперекачивания поднимающихся бусинок, и его последующее предложенное объяснение в шоу BBC, ^[9] привлекли к проблеме внимание ученых Джона Биггинса и Марка Уорнера из Кембриджского университета , ^{[10] [11]} которые опубликовали свои выводы в Трудах Королевского общества о том, что они назвали «цепным фонтаном» или «эффектом Молда». ^{[12] [13] [14] [7]}

Было предложено множество объяснений того, как это явление можно наилучшим образом объяснить с точки зрения таких понятий кинематической физики, как энергия и импульс . ^{[15] [16] [17] [18]} Биггинс и Уорнер предполагают, что происхождение силы, направленной вверх, связано с жесткостью звеньев цепи и ограничениями изгиба каждого соединения цепи. ^{[7] [12]}

Более того, поскольку бусины цепи могут тянуться вбок внутри банки по отношению к другим неподвижным звеньям, движущиеся бусины цепи могут подпрыгивать или прыгать вертикально, когда они ударяются о неподвижные звенья. ^{[12] [17]} Этот эффект способствует движению цепи, но не является основной причиной.

Явления самосифонирования можно также наблюдать в вязкоупругих жидкостях ^[19], которые в основном состоят из длинных полимеров , таких как полиэтиленгликоль . ^{[2] [20]}

• Цепная линия

На Викискладе есть медиафайлы по теме Самоперекачивающие шарики .

• "Самоперекачивающие бусины". Ботанический блог Стива Молда . Архивировано из оригинала 15 апреля 2013 г.
• "Цепной фонтан". Isaac Physics . Получено 25 апреля 2020 г. .
• «Цепной фонтан в сверхзамедленной съемке». Демонстрации физики в классе SMU . Получено 10 сентября 2021 г.
• Черт, Тимотеус (26 сентября 2011 г.). "IYPT 2012 - Задача 3: Нитка бус (Чётки Ньютона)". YouTube . Получено 29 июля 2021 г. .