Geheimnis der Schwerkraft trotzende Perlen enthüllt

Eine Kette von Perlen kann trotzen der Schwerkraft, benimmt sich wie Wasser aus einem Brunnen, spritzenden und jetzt Physiker enthüllen das Geheimnis hinter diesem seltsamen Phänomen.

Die Erkenntnisse könnten überraschende Auswirkungen auf alles von angebundenen Satelliten zu Aufzügen erreichen aus dem Weltraum auf die Erde haben.

Ketten gehören zu den einfachsten, ältesten und am weitesten verbreiteten Technologien. Als solche könnte man sich vorstellen, dass Wissenschaftler umfassend ihr Verhalten verstanden.

Ein aktuelles online-Video aus einer Kette von der BBC mehr als 2,5 Millionen Zuschauer erstaunt jedoch viele, darunter auch viele Physiker. Das Video zeigt ein seltsamen Effekt einer kann problemlos zu Hause neu – wenn man eine lange Kette von Perlen in einem ordentlichen Stapel in einen Topf legt, Becher oder ähnliche Behälter, zieht ein Ende der Kette über den Topfrand und löst es dann, die Kette wird nicht nur auf den Boden aufgrund der Schwerkraft fließen aber auch spontan Bogen nach oben, wie es sich bewegt. [Sehen Sie Videos von seltsamen Phänomen der Perlen bilden ein Brunnen und ein Makkaroni Brunnen]

Physik-Kette

Wissenschaftler waren ein Projekt zur unterrichte Physik für Schülerinnen und Schüler, die Schulpartnerschaft Physik Rutherford starten, wenn sie dieses Video entdeckt.

"Wir dachten, es war cool, und dachte, wir, was herausfinden sollten, los war und richten Sie eine Frage davon für die High-School-Schüler", sagte Studie leitende Autor John Biggins, ein Physiker an der Universität Cambridge in England." Es stellte sich dann schnell, dass wir nicht erklären, das Springen von den Perlen über dem Topf mit den traditionellen Weisen des Denkens über Ketten abgeholt und legte und um zu erklären wir haben anscheinend set-Stein-Ideen aus der klassischen Mechanik Lehrbuch erneut wollten.

"Das war der Punkt, dass wir erkannten, dass wir ein interessantes Forschungsproblem an den Händen hatte."

Obwohl das Gewicht der Kette es deutlich nach unten ziehen, nicht Wissenschaftler warum die Perlen nach oben vor dem sprang. Zuschauer dieses Ereignisses manchmal irrtümlich glauben ", dass die Perlen magnetisch in gewisser Weise sind", sagte Biggins. Aber "Magnetismus hat nichts mit diesem Phänomen zu tun."

Darüber hinaus "viele haben spekuliert, dass die Kette gezwungen ist, beenden Sie den Topf in einen nach oben Richtung muss aber letztlich auf den Boden fallen. So ist es keine Überraschung, dass es einen Abstand über dem Topf steigt da es Perlen Kette pünktlich dauert um ihre Dynamik rückgängig zu machen, viel in der Weise, die ein Ball hochgeworfen dann steigt fällt,"sagte Biggins. "Eine noch subtilere Version von diesem Irrtum ist, dass da die Kette bewegt sich um die Spitze des Brunnens, es bewegt sich in eine gebogene Flugbahn."

Jedoch beide Ideen "grundsätzlich falsch", sagte Biggins.

Da ihre Berechnungen, dass die treibende Kraft hinter diesen Effekt nicht aus dem Teil der Kette fließt vom Schiff kam ergaben, abgeleitet die Wissenschaftler, dass die Kraft, wodurch die Perlen, nach oben zu springen, letztlich aus dem Stapel der Kette in das Schiff irgendwie Empordringen kam.

"Die Push aus dem Topf ist das wichtigste Ergebnis und die große Überraschung", sagte Biggins LiveScience.

Angeschlossene Stäbe

Der Schlüssel zum Verständnis dieser Vorstoß kommt ist die Tatsache, dass Schneeketten im wesentlichen Reihe von verknüpften Verbindungen oder Stangen. Stellen Sie sich vor, dass eine Rute in den Topf horizontal, Lügen zu bewegen. Es wird dann durch eine Kraft, die an einem seiner Enden nach oben gezogen. Diese Kraft kommt aus dem Teil der Kette vom Behälter fließt. [Die 9 größten ungelösten Rätsel der Physik]

Wenn diese Rute allein waren, würde die Kraft, die es an einem Ende erfährt es heben und drehen, was das andere Ende nach unten bewegen. Jedoch da die Rute mit anderen Stangen verbunden ist, "Ende der Stange an den Topf oder andere Glieder in der Kette prallt und diese Bounce die anomale Push bietet," sagte Biggins.

"Es ist selten in der Physik für Schülerinnen und Schüler in der Lage sein, echte Forschungsergebnisse zu verstehen, aber in diesem Fall, wie wir denken, dass sie in der Lage sein werden," fügte Biggins.

Obwohl die Wissenschaftler diese Forschung allein durch Neugier durchgeführt, sagte die Ergebnisse "möglicherweise technische Auswirkungen," Biggins. "Menschen bereitstellen Ketten und Streicher von Stapeln aller Zeiten in den unterschiedlichsten industriellen und technologischen Situationen."

Beispielsweise beinhaltet die Textile Produktion oft Saiten aus Spulen entlassen. Satelliten und Raumfahrzeuge bereitstellen darüber hinaus oft Elemente auf Leinen.

"In solchen Situationen wo Energie und Masse müssen reduziert werden so weit wie möglich, es möglicherweise vorteilhaft sein, nutzen Sie das schieben in der Bereitstellung von Ketten und Halteseilen Raumfahrttechnik," sagte Biggins. "Zum Beispiel, wenn Sie zwei Satelliten begrenzen möchten, müssen Sie eine Kette zwischen ihnen aus einem Stapel auf einen Satelliten bereitstellen.

"Unsere Arbeit sagt, dass wenn Sie durch Ziehen am Ende dieser Kette bereitstellen, Ihre Sogwirkung ergänzt wird, durch einen Stoß aus, wo die Kette gespeichert ist. Die Anziehungskraft, die Sie bereitstellen kann also kleiner als Sie ursprünglich dachten. Daher können die Kette mit einer kleineren Kraft bereitstellen, und daher leichter mit einem kleineren motor und mit weniger Verbrauch von Energie."

In was die meisten verrückten mögliche Anwendung sein kann, auch die Forscher stellten fest, dass Weltraumlifte bauen will – riesige Strukturen aus dem Weltraum auf die Erde zu erreichen — beinhalten oft unglaublich lange Fasern unspooled im Raum, auf die Erde nieder zu Strecken. Diese Erkenntnisse könnte dazu beitragen, derartige Megastrukturen abzuschließen.

Biggins und sein Kollege Mark Warnerdetailed ihre Ergebnisse online-Jan. 14 in der Fachzeitschrift Proceedings of the Royal Society A.

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