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Fuente de cadena

Instantánea del proceso de fuente en cadena

El fenómeno de la fuente en cadena , también conocido como efecto de sifón , efecto Mould o cuentas de Newton , es un fenómeno físico que se observa con una cadena colocada dentro de un frasco . Se saca un extremo de la cadena del frasco y se deja caer bajo la influencia de la gravedad . Este proceso establece un flujo autosostenido de la cadena que se eleva por el borde y baja hasta el piso o el suelo debajo de ella, como si fuera succionada fuera del frasco por un sifón invisible. Para cadenas con pequeñas cuentas adyacentes , el arco puede ascender en el aire por encima del borde del frasco con un espacio notable; este espacio es mayor cuanto más cae la cadena. [1]

Historia

El fenómeno de auto-sifonamiento se conoce desde hace tiempo y se ha convertido en tema de debate público en muchas ocasiones. El presentador de ciencia Steve Spangler presentó este fenómeno en televisión en 2009. [2] Este fenómeno se conoce clásicamente como las cuentas de Newton. [3]

El efecto es más pronunciado cuando se utiliza una cadena de bolas larga . Cuanto más alto se coloque el tarro que contiene la cadena sobre el suelo, más se elevará la cadena por encima del tarro durante la fase de "sifonamiento". Como se demostró en un experimento, cuando el tarro se coloca a 30 metros (98 pies) sobre el suelo y la cadena es lo suficientemente larga, el arco de la fuente de cadena puede alcanzar una altura de aproximadamente 2,1 m (6 pies 11 pulgadas) sobre el tarro. [ fuente no primaria necesaria ] [4]

El fenómeno de la cadena ascendente ya fue descrito en 2011 como un problema abierto [nota 1] para el Torneo Internacional de Jóvenes Físicos (IYPT) de 2012 [5] [3] y posteriormente se llevó a la atención del público en un video realizado por el presentador científico Steve Mould (homónimo del efecto) en 2013. [6] El video de YouTube de Mould [7] en el que demostró el fenómeno de las cuentas ascendentes auto-sifonantes, y su posterior explicación propuesta en un programa de la BBC, [8] llevaron el problema a la atención de los académicos John Biggins y Mark Warner de la Universidad de Cambridge , [9] [10] quienes publicaron sus hallazgos en Proceedings of the Royal Society sobre lo que llamaron "fuente de cadena" o "efecto Mould". [11] [6] [12] [13]

Explicación

Vídeo que muestra la dinámica de las fuentes en cadena

Se han propuesto diversas explicaciones sobre cómo se puede explicar mejor el fenómeno en términos de conceptos de física cinemática como la energía y el momento . [14] [15] [16] [17] Biggins y Warner sugieren que el origen de la fuerza ascendente está relacionado con la rigidez de los eslabones de la cadena y las restricciones de flexión de cada articulación de la cadena. [6] [18]

Además, debido a que las cuentas de la cadena pueden arrastrarse lateralmente dentro del frasco a través de otros eslabones estacionarios, las cuentas móviles de la cadena pueden rebotar o saltar verticalmente cuando golpean los eslabones inmóviles. [18] [16] Este efecto contribuye al movimiento de la cadena, pero no es la causa principal.

Véase también

Referencias

  1. ^ Yam, Philip (3 de julio de 2013). "Explicación de las perlas de metal que desafían la gravedad y se auto-sifonan [video]". Scientific American .
  2. ^ Ciencia enferma (29 de julio de 2009), Las cuentas de Newton: un experimento científico genial , consultado el 24 de julio de 2021
  3. ^ ab Martchenko, Ilya; Malinowski, Maciej; Oszmaniec, Michał (9 de octubre de 2011). "Preparación para los Torneos de Jóvenes Físicos 2012" (PDF) . Torneo Internacional de Jóvenes Físicos .
  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】 (en chino).
  5. ^ "Problemas". Archivo IYPT . Archivado (PDF) desde el original el 1 de marzo de 2018.
  6. ^ abc Gibney, Elizabeth (15 de enero de 2014). "Los físicos explican el truco de la cadena que 'desafía la gravedad'". Nature . doi : 10.1038/nature.2014.14523 .
  7. ^ Mould, Steve (20 de febrero de 2013). "Perlas auto-sifonantes". YouTube .
  8. ^ "Increíble experimento con una cadena de cuentas en cámara lenta". YouTube . BBC Earth Unplugged. 27 de junio de 2013.
  9. ^ "Entendiendo la fuente en cadena: una colaboración para la resolución de problemas (con video)". Phys.org . 15 de enero de 2014.
  10. ^ Wade, Lizzie (14 de enero de 2014). "Video: Cómo la 'fuente en cadena' desafía la gravedad". Ciencia .
  11. ^ Royal Society (15 de enero de 2014), "Entendiendo la fuente de la cadena", YouTube , consultado el 24 de julio de 2021
  12. ^ Biggins, JS; Warner, M. (15 de enero de 2014). "Entendiendo la fuente de la cadena". Actas de la Royal Society A . 470 (2163): 20130689. arXiv : 1310.4056 . Bibcode :2014RSPSA.47030689B. doi :10.1098/rspa.2013.0689. S2CID  37699566.
  13. ^ Steve Mould, Investigando el "efecto moho", TEDxNewcastle, https://www.youtube.com/watch?v=wmFi1xhz9OQ
  14. ^ Goodman, William (25 de junio de 2013). "Véase el fenómeno físico de las perlas auto-sifonantes". CBS News .
  15. ^ Bhatia, Aatish (1 de julio de 2013). "La física de esa cadena de cuentas de metal que desafía la gravedad". Wired . Consultado el 15 de enero de 2014 .
  16. ^ ab Flekkøy, Eirik G.; Moura, Marcel; Måløy, Knut J. (2018). "Mecanismos de la fuente de cadena voladora". Frontiers in Physics . 6 : 84. Bibcode :2018FrP.....6...84F. doi : 10.3389/fphy.2018.00084 . hdl : 10852/68287 . ISSN  2296-424X.
  17. ^ Pantaleone, J. (16 de mayo de 2017). "Un análisis cuantitativo de la fuente en cadena". American Journal of Physics . 85 (6): 414–421. arXiv : 1910.03125 . Código Bibliográfico :2017AmJPh..85..414P. doi :10.1119/1.4980071. ISSN  0002-9505. S2CID  125247401.
  18. ^ ab Biggins, JS; Warner, M. (2014). "Entendiendo la fuente en cadena". Actas de la Royal Society A: Ciencias Matemáticas, Físicas e Ingeniería . 470 (2163): 20130689. arXiv : 1310.4056 . Bibcode :2014RSPSA.47030689B. doi :10.1098/rspa.2013.0689. S2CID  37699566.

Notas

  1. ^ Enunciado del problema 3. Cadena de cuentas : "Se suelta una larga cadena de cuentas de un vaso de precipitados tirando de una parte suficientemente larga de la cadena por encima del borde del vaso de precipitados. Debido a la gravedad, la velocidad de la cadena aumenta. En un momento determinado, la cadena ya no toca el borde del vaso de precipitados. Investigue y explique el fenómeno.")

Enlaces externos

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