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Fuente de cadena

Instantánea del proceso de fuente en cadena

El fenómeno de la fuente de cadena , también conocido como cuentas autosifonantes , efecto molde o cuentas de Newton, es un fenómeno físico que se observa con una cadena colocada dentro de un frasco . Un extremo de la cadena se saca del recipiente y se deja caer bajo la influencia de la gravedad . Este proceso establece un flujo autosostenible de la cadena que se eleva sobre el borde y desciende al suelo o al suelo debajo de él, como si fuera succionada 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; esta brecha es mayor cuanto más cae la cadena. [1]

Historia

El fenómeno de la autosipificación se conoce desde hace tiempo y en el pasado se había convertido muchas veces en tema de debate público. El animador científico Steve Spangler presentó este fenómeno en televisión en 2009. [2] Este fenómeno se conoce clásicamente como cuentas de Newton. [3]

El efecto es más pronunciado cuando se utiliza una cadena de bolas larga . Cuanto más alto se coloque sobre el suelo el recipiente que contiene la cadena, más alto se elevará la cadena por encima del recipiente durante la fase de "sifón". Como se demostró en un experimento, cuando la jarra se coloca a 30 metros (98 pies) del 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) por encima de la jarra. . [ se necesita fuente no primaria ] [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 llamó la atención del público en un vídeo realizado por un presentador científico. Steve Mould (el homónimo del efecto) en 2013. [6] El video de YouTube de Mould [7] en el que demostró el fenómeno de las cuentas ascendentes con sifón automático, y su posterior explicación propuesta en un programa de la BBC, [8] plantearon 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 molde". [11] [6] [12] [13]

Explicación

Vídeo que muestra la dinámica de la fuente en cadena.

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

Además, debido a que las cuentas de la cadena pueden arrastrarse lateralmente dentro del recipiente 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.

Ver también

Referencias

  1. ^ Ñame, Philip (3 de julio de 2013). "Explicación de las perlas de metal que desafían la gravedad y se autosorben [vídeo]". Científico americano .
  2. ^ Sick Science (29 de julio de 2009), Cuentas de Newton: 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 en cadena 'que desafía la gravedad'". Naturaleza . doi : 10.1038/naturaleza.2014.14523 .
  7. ^ Mould, Steve (20 de febrero de 2013). "Perlas autoextraíbles". YouTube .
  8. ^ "Increíble experimento con cadenas de cuentas en cámara lenta". YouTube . BBC Tierra desconectada. 27 de junio de 2013.
  9. ^ "Comprensión de la fuente de la cadena: una asociación para la resolución de problemas (con video)". Phys.org . 15 de enero de 2014.
  10. ^ Wade, Lizzie (14 de enero de 2014). "Vídeo: Cómo la 'fuente de la cadena' desafía la gravedad". Ciencia .
  11. ^ Royal Society (15 de enero de 2014), "Comprensión de 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 . Código Bib : 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). "Ver el fenómeno físico de las perlas que se autoextraen". Noticias CBS .
  15. ^ Bhatia, Aatish (1 de julio de 2013). "La física de esa cadena de cuentas de metal que desafía la gravedad". Cableado . 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". Fronteras en Física . 6 : 84. Código Bib : 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 cadena fuente". Revista Estadounidense de Física . 85 (6): 414–421. arXiv : 1910.03125 . Código Bib : 2017AmJPh..85..414P. doi : 10.1119/1.4980071. ISSN  0002-9505. S2CID  125247401.
  18. ^ ab Biggins, JS; Warner, M. (2014). "Entendiendo la fuente de la cadena". Actas de la Royal Society A: Ciencias Matemáticas, Físicas y de Ingeniería . 470 (2163): 20130689. arXiv : 1310.4056 . Código Bib : 2014RSPSA.47030689B. doi :10.1098/rspa.2013.0689. S2CID  37699566.

Notas

  1. ^ Enunciado del problema 3. Cadena de cuentas : "Se libera una larga cadena de cuentas de un vaso de precipitados tirando de una parte suficientemente larga de la cadena sobre el borde del vaso. Debido a la gravedad, la velocidad de la cadena aumenta. En un cierto momento en que la cuerda ya no toca el borde del vaso Investiga y explica el fenómeno").

enlaces externos

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con cuentas de auto-sifón .