にわとりおかんの極上日和        
ダンシとは宇宙人なり!サイエンスマニアの親子日記☆
アンチニュートンビーズ


アンチニュートンビーズ。

最近では、テレビなどで見かけた方も
いるかもしれませんね。


お風呂の栓などにつながっている、
ボールチェーンがよくつかわれますが。
これを、何十メーターつながったまま、
ビーカーとかコップのいれものに入れます。
(途中でこんがらがらないようにします)
短いと、あっという間に終わってしまって
分かりにくいので、20mは必要ですね。

そして、指先でちょっと先端をひっぱると・・・



コップのふちから、
重力によって下向きに落ちるはずのボールチェーンが。

なんと、立ち上がるのです!



この、立ち上がる様子が
【重力に逆らっているように見える】ことから、
アンチニュートンビーズと呼ばれている現象です。

最近では、それを短く縮めて
「ニュートンビーズ」と呼んでいることが多いようですが。
それだとなんとなく「反重力」というイメージが伝わりにくいので、
個人的には
「アンチニュートンビーズ」という名で呼んでいます。



重力によって落ちていくので、
ボールチェーンがコップのふちで
180度折れ曲がることができれば立ち上がらないのでしょうが。

ボールとボールをつなげるシャフト(軸)がある構造上、
どうしても円弧を描いて落ちるしかありません。
そうなると、横向きの力がかかります。



回転して落ちるときの角運動量保存で立ち上がるようです。

慣性の法則で説明しているところもあるみたい。
上に向かって引っ張られたボールが、慣性によって上に
上り続けて、あるところで重力の下向きの力に負けて
落下する、というような。
でもこれだと、上に向かって立ち上がる機構の説明としては
弱いような・・・

あと、下に落下して床にたたきつけられたボールから
振動が伝わって、その影響でボールチェーンが円弧を描いて
立ち上がる、という説明もありました。
うーん。
そうなのかな。どうなんだろう。

で、ここで科学講師がぶちあたる壁。
各運動量なんつったって、わかんないよね。

こどもたちに、どうやって分かりやすく説明する?



やっぱり遠心力ってのが一番分かりやすいんだろうか。
つかみやすいかな?

前に向かって走っている自転車(ここではボールチェーン)が
方向を変えながら走る(落ちる)ときには、
外向きに遠心力がかかって引っ張られる、という感じ。

これだなー。



ネットでも意見がいろいろ出ていて。
なかなかすぐに答えを出せない
実は奥深い現象、のようです。

サイピアにも、実は用意してあるのです。
何かの機会で、目にすることもあるかも?



これはおうさまが
ホームセンターでボールチェーンを購入して準備したものです。

意外と高いのよ。
ボールチェーン。
20m買って、7000円か7500円だったか。
とにかく、安くはないのです。

ご家庭用に購入は厳しいねーなんて話をしていたら。
科学の神様が、すてきなアイディアを、
頭上から落としてくれたのです!

明日に続きます!


おもしろかったらぽちっとね


【2015/01/14 00:00】 | サイエンス | トラックバック(0) | コメント(8) |
<<降りてきたぞ! 科学の神様! | ホーム | 新春事始め サイエンスインストラクター競演会>>
コメント
今年たまたまブログみたらこのページでしたw

去年の夏ぐらいにこの動画が流行って僕も買いましたよ^^
最初に調べたのは、地面からの高さとカップから上に浮いた高さの関係でした。データはどこかに無くしましたw
位置は0.1m、1m、2mでやると高くなるにつれて高くなっていきました。(比例の関係ではなかった、多分放物線の標準形みたいなグラフになる)
なのでカップの高さ1mごとに浮いた高さを記録やれば面白い事が分かるかもしれないです^^

サイピアにもあると思いますが、教訓茶碗の原理に似ていると思います(サイフォン)

忙しくて実験してませんw

浮く理由は難しくて調べると円運動に関係してそうなので
速度(落とす位置が高い、地面からカップまでのビーズの重さ)が大きくなると、遠心力も強くなり外に引っ張られるイメージでした、
王様の得意なブーメランも重りをつければ大回りします。

浮きあがる高さの限界も、摩擦など空気抵抗などがあり無限にはならないと思ってます。雨粒のように。
今は「浮き上がる高さの限界を知りたい!」で止まっていますw
最初にでた放物線の標準形の式が出れば実験しなくても出そうですが、やっぱり実験してみたいですw
サイピアでお願いします



【2015/01/14 02:34】 URL | 王様の弟子 #-[ 編集]
おや!!こんにちは!(^o^)"""
コメントありがとうございます。嬉しいです。
お元気ですか?

すごい!
地面からの高さと、鎖が立ち上がる高さを
実験してデータを取っておられたとは・・・
さすがですね☆

そうなんです、何回か繰り返すと、経験から、
コップ自体を高くあげたほうがうまくいくことが分かりました。最初の位置エネルギーが高いほうがうまくいくのかな?という感じで。
おっしゃる通り、遠心力がより大きくなるからのような気がします。
あと、気のせいかもしれませんが、やり始めよりも、最後のほうが立ち上がりが高くなりますよね。地面にたまっていく鎖の重量が重いほど、鎖が加速されてひっぱられるのかな、などと感じたりもしましたが・・・あっという間なので、系統だってデータは取っていません。
とってみたら何かわかるかもしれませんね。

私、もっと原因がカンタンなのかと思って調べ始めたら、思ったよりずっと複雑でした。
面白いですね。
現象自体は、視覚的には単純ですが、奥深いですよねー。

飛び上がる高さも、言われて初めてなるほどな!と思いました。
そうですね、どこかできっと上限があるはずですよね。いろんな条件が、拮抗してその高さ、というのが。
くう~なんだか深くてオモシロイぞう!

またぜひサイピアにいらしたときはお声かけてください。そちらのブログの記事のタイトルがいつもオモシロくシャレていて、おうさまも私も大のお気に入りです☆

今年一年、よろしくお願いします(^-^)
【2015/01/14 20:52】 URL | にわとりおかん #QVmBk27Y[ 編集]
面白い話題ですね!
以前テレビで観たことがあります。

これを研究された大学の先生もいらっしゃるようです。

チェーンの動きは、逆懸垂曲線に3次元の波動が重なったもの、と言う説明があって、それがもっともらしいように思いました。

【2015/01/15 08:46】 URL | やす #XSag7DMU[ 編集]
そうなんです!!
まるでヘビが頭をもたげるみたいにチェーンが立ち上がってから落ちるので、
すっごい不思議なんですよ~。

メカニズムは単純なんだろうなと思いつつ調べたら、予想外にいろいろな要因と説があるようで・・・奥深い現象です。

逆懸垂曲線に三次元の波動が重なったもの・・
なるほど。形は確かに弧を描いて、
逆懸垂曲線に近くなっています。
やはり下に打ち付けられた部分からの上向きの振動も関わるということなのかしら。
弧だけを描き続けるワケでもなく、
ときどき、波のようなものがウネウネっと
見えることもあるんですよ。

うーん、やっぱりオモシロイですねえ!
【2015/01/15 17:38】 URL | にわとりおかん #QVmBk27Y[ 編集]
ボールチェーンを同じ高さにある2つの支点の上に置くと、懸垂曲線になりますよね。

で、チェーンが長手方法に移動するとどうなるか?
垂れ下がりが段々減ってきます。

速度が増せばどうなるか?
ついに水平になります。

さらに速度を増せば...?
上に持ち上がって、逆懸垂曲線になります。

3次元波動は、ボールチェーンのビーカー側の端の位置が変化するために発生し、チェーン打ち上がりの頂点でほぼ減衰する。

...と言うことが、計算で分かるのだそうです。以下をご参照ください。

苦手なナビエ・ストークスの式が出てきて、う~ん(-_-;)とうなりながら、読んでいました。学生の時にトラウマがあるんです...

http://jein.jp/jifs/scientific-topics/975-topic53.html
【2015/01/15 18:31】 URL | やす (Krtyski) #XSag7DMU[ 編集]
やすさん コメントありがとうございます☆

教えていただいたページ、
これ、とても分かりやすいですねえ!
計算式の中に、地面からの高さHが入っているので、
ビーズが入った容器を高くかかげたほうが
速度が速くなって高く飛び上がるのが分かりますね。経験から感じていたけれど、式を見て納得です。

落ちる前の、あの独特のうねうねした動きも、
動画の中でよく撮れていますね。
じっくりとみることができます。
そうそう!この変な動き!
張力の波なのか~。
この動きについてのていねいな説明があって
興味深いです。
なるほどねー。やっぱり複雑な機構なんですね。

ナビエストークス・・・遠い記憶のかなたで
名前は覚えていますが、
遠すぎてぼんやりとしか見えない・・・(遠い目)
【2015/01/15 21:29】 URL | にわとりおかん #QVmBk27Y[ 編集]
https://www.youtube.com/watch?v=TvquzqWg0VU&feature=youtu.be
動画載せましたー^^

スローなので画質あらいです
一秒間に420コマです
【2015/01/16 02:09】 URL | 王様の弟子 #-[ 編集]
おおっ!!!!
見ました見ました!荒くないですよ!!
すごいよく映っています!!!

すごい、あの独特のうねうねがすごいよく映ってる!!
あと、最後に向かって立ち上がる高さがあがっていくのがよく分かりますね。
これはいいですねー。
実際やるとあっという間だから、せわしないんですよね(笑)
スローカメラだと、ばっちりです。

お店、素敵です(^o^)

あと、動画のほうのコメントにちょっとウケてしまいました(笑)
【2015/01/16 21:54】 URL | にわとりおかん #QVmBk27Y[ 編集]
コメントの投稿












管理者にだけ表示を許可する

トラックバック
トラックバックURL
http://niwatoriokan.blog97.fc2.com/tb.php/2730-c27cc7fa
この記事にトラックバックする(FC2ブログユーザー)
プロフィール

にわとりおかん

Author:にわとりおかん
12歳の息子をもつ、
ちょっとぬかっとる「おかん」です。
子育ての傍ら、アート活動しとります。

最近の記事

リンク

このブログをリンクに追加する

最近のコメント

 
親子で工作!No.01プラバン工作キット

親子で工作!No.01プラバン工作キット

価格:450円(税込)

 
リンクシェア アフィリエイト紹介プログラム
ブログ内検索

カテゴリー

カレンダー

07 | 2017/08 | 09
- - 1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28 29 30 31 - -

FC2カウンター

アクセスランキング

[ジャンルランキング]
ブログ
599位
アクセスランキングを見る>>

[サブジャンルランキング]
絵日記
62位
アクセスランキングを見る>>