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鎖の噴水現象（英：chain fountain）は、ニュートンビーズ、チェイン・ファウンテンとも呼ばれる非直感的な物理現象であり、ビーズの繋がった鎖の一方の端がビーカー（などの入れ物）から引きずり出されるときに生じる。鎖がビーカーの縁を越えて空中にアーチを形成し、そのピークは明らかにビーカーの縁よりも高く、ビーカーから目に見えないサイフォンで吸い取られたかのように振る舞う^[1]。

詳細

この鎖の噴水現象は、剛体リンクで構成された長いボールチェーンで顕著に見られる。ビーカーの位置が高ければ高いほど、（鎖の速度は上がるため）サイフォンの原理で鎖のピークは高くなる。鎖が充分に長ければ、ビーカーが30メートルの高さで、そのピークが 2.1メートルに達することが実験で示されている^[2]。

この現象は、科学者のスティーブ・モールドの撮影した動画によって広く注目され始めた^[3]。スティーブがこの自己サイフォンビーズ現象を実証した映像^[4]^[5] をケンブリッジ大学のジョン・ビギンズとマーク・ワーナーが注目し^[6]、王立協会議事録Aに「chain fountain」という名でこの現象の調査結果を論文として提出した^[7]。

説明

鎖の噴水現象の様子

この現象は運動学やエネルギー、モーメントなどの様々な説明が行われている^[8]^[9]^[10]。ただ、少なくとも鎖の噴水現象はビーカーの内部で生じる上向きの力によって引き起こされるという点では、科学的なコンセンサスが得られている。その力は鎖の剛性や、関節の曲がる角度の制限によって引き起こされている^[11]。鎖がビーカーから上方向に引っ張られると、その引っ張られた鎖の一部分は回転する。そしてその回転はその反対側が下向きに動く力となるため、その反作用としてさらに上向きの力が生じるのである。鎖のビーズが横にも移動するため、下の鎖に当たった時に垂直に飛び跳ねることもあるが、この上向きの力は鎖の噴水現象の主要な要因ではない。

References

^ {{cite magazine}}: 出典が入力されていません。 (説明)
^ 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】 (Chinese).
^ Gibney, Elizabeth (January 15, 2014). “Physicists explain 'gravity-defying' chain trick”. Nature. doi:10.1038/nature.2014.14523.
^ “Understanding the chain fountain: A problem-solving partnership (w/ Video)”. Phys.org. (2014年1月15日)
^ Prigg, Mark (2014年1月16日). “Scientists finally solve the mystery of what is REALLY happening in the hit 'leaping chain' YouTube video”. Daily Mail
^ Wade, Lizzie. “Video: How the 'Chain Fountain' Defies Gravity”. Science. Science. 2018年10月23日閲覧。
^ Biggins, J. S.; Warner, M. (15 January 2014). “Understanding the chain fountain”. Proceedings of the Royal Society A 470: 20130689. arXiv:1310.4056. Bibcode: 2014RSPSA.47030689B. doi:10.1098/rspa.2013.0689.
^ Goodman, William (2013年6月25日). “See physics phenomenon of self siphoning beads”. CBS News
^ {{cite magazine}}: 出典が入力されていません。 (説明)
^ Bixler,Bob (Jul 14, 2016) "Bead Chain Physics".[url=https://www.youtube.com/watch?v=_jQ2LAnRHQ0],
^ Biggins, J. S.; Warner, M. (2014). “Understanding the chain fountain”. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 470 (2163): 20130689. arXiv:1310.4056. Bibcode: 2014RSPSA.47030689B. doi:10.1098/rspa.2013.0689.

外部リンク

[1] {{cite magazine}}: 出典が入力されていません。 (説明)

[2] 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】 (Chinese).

[gibney-nature-3] Gibney, Elizabeth (January 15, 2014). “Physicists explain 'gravity-defying' chain trick”. Nature. doi:10.1038/nature.2014.14523.

[4] “Understanding the chain fountain: A problem-solving partnership (w/ Video)”. Phys.org. (2014年1月15日)

[5] Prigg, Mark (2014年1月16日). “Scientists finally solve the mystery of what is REALLY happening in the hit 'leaping chain' YouTube video”. Daily Mail

[6] Wade, Lizzie. “Video: How the 'Chain Fountain' Defies Gravity”. Science. Science. 2018年10月23日閲覧。

[7] Biggins, J. S.; Warner, M. (15 January 2014). “Understanding the chain fountain”. Proceedings of the Royal Society A 470: 20130689. arXiv:1310.4056. Bibcode: 2014RSPSA.47030689B. doi:10.1098/rspa.2013.0689.

[8] Goodman, William (2013年6月25日). “See physics phenomenon of self siphoning beads”. CBS News

[9] {{cite magazine}}: 出典が入力されていません。 (説明)

[10] Bixler,Bob (Jul 14, 2016) "Bead Chain Physics".[url=https://www.youtube.com/watch?v=_jQ2LAnRHQ0],

[Royal-11] Biggins, J. S.; Warner, M. (2014). “Understanding the chain fountain”. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 470 (2163): 20130689. arXiv:1310.4056. Bibcode: 2014RSPSA.47030689B. doi:10.1098/rspa.2013.0689.

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 この鎖の噴水現象は、剛体リンクで構成された長いボールチェーンで顕著に見られる。ビーカーの位置が高ければ高いほど、（鎖の速度は上がるため）サイフォンの原理で鎖のピークは高くなる。鎖が充分に長ければ、ビーカーが30メートルの高さで、そのピークが 2.1メートルに達することが実験で示されている<ref>{{Cite video|title=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】|url=https://www.youtube.com/watch?v=UM4lnzhvzdE&t=1800|language=Chinese}}</ref>。
-この現象は、科学者のスティーブ・モールドの撮影した動画によって広く注目され始めた<ref name="gibney-nature">{{Cite journal|last=Gibney|first=Elizabeth|date=January 15, 2014|title=Physicists explain 'gravity-defying' chain trick|url=http://www.nature.com/news/physicists-explain-gravity-defying-chain-trick-1.14523|journal=Nature|DOI=10.1038/nature.2014.14523|doi=10.1038/nature.2014.14523}}</ref>。スティーブがこの自己サイフォンビーズ現象を実証した映像<ref>{{Cite news|title=Understanding the chain fountain: A problem-solving partnership (w/ Video)|newspaper=[[Phys.org]]|date=Jan 15, 2014|url=http://phys.org/news/2014-01-chain-fountain-problem-solving-partnership-video.html|work=[[Phys.org]]}}</ref><ref>{{Cite news|title=Scientists finally solve the mystery of what is REALLY happening in the hit 'leaping chain' YouTube video|newspaper=Daily Mail|date=16 January 2014|last=Prigg|first=Mark|url=http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2540338/Scientists-reveal-REALLY-happening-hit-gravity-defying-chain-YouTube-video.html}}</ref> を[[ケンブリッジ大学]]のジョン・ビギンズとマーク・ワーナーが注目し<ref>{{Cite web|url=http://news.sciencemag.org/math/2014/01/video-how-chain-fountain-defies-gravity|title=Video: How the 'Chain Fountain' Defies Gravity|last=Wade|first=Lizzie|accessdate=2018-10-23|website=[[Science (journal)|Science]]|work=[[Science (journal)|Science]]}}</ref>、王立協会議事録Aに「chain fountain」という名でこの現象の調査結果を論文として提出した<ref>{{Cite journal|last=Biggins|first=J. S.|last2=Warner|first2=M.|date=15 January 2014|title=Understanding the chain fountain|journal=[[Proceedings of the Royal Society A]]|volume=470|page=20130689|arxiv=1310.4056|bibcode=2014RSPSA.47030689B|DOI=10.1098/rspa.2013.0689|doi=10.1098/rspa.2013.0689}}</ref>。
+この現象は、科学者のスティーブ・モールドの撮影した動画によって広く注目され始めた<ref name="gibney-nature">{{Cite journal|last=Gibney|first=Elizabeth|date=January 15, 2014|title=Physicists explain 'gravity-defying' chain trick|url=http://www.nature.com/news/physicists-explain-gravity-defying-chain-trick-1.14523|journal=Nature|doi=10.1038/nature.2014.14523|doi=10.1038/nature.2014.14523}}</ref>。スティーブがこの自己サイフォンビーズ現象を実証した映像<ref>{{Cite news|title=Understanding the chain fountain: A problem-solving partnership (w/ Video)|newspaper=[[Phys.org]]|date=Jan 15, 2014|url=http://phys.org/news/2014-01-chain-fountain-problem-solving-partnership-video.html|work=[[Phys.org]]}}</ref><ref>{{Cite news|title=Scientists finally solve the mystery of what is REALLY happening in the hit 'leaping chain' YouTube video|newspaper=Daily Mail|date=16 January 2014|last=Prigg|first=Mark|url=http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2540338/Scientists-reveal-REALLY-happening-hit-gravity-defying-chain-YouTube-video.html}}</ref> を[[ケンブリッジ大学]]のジョン・ビギンズとマーク・ワーナーが注目し<ref>{{Cite web|url=http://news.sciencemag.org/math/2014/01/video-how-chain-fountain-defies-gravity|title=Video: How the 'Chain Fountain' Defies Gravity|last=Wade|first=Lizzie|accessdate=2018-10-23|website=[[Science (journal)|Science]]|work=[[Science (journal)|Science]]}}</ref>、王立協会議事録Aに「chain fountain」という名でこの現象の調査結果を論文として提出した<ref>{{Cite journal|last=Biggins|first=J. S.|last2=Warner|first2=M.|date=15 January 2014|title=Understanding the chain fountain|journal=[[Proceedings of the Royal Society A]]|volume=470|page=20130689|arxiv=1310.4056|bibcode=2014RSPSA.47030689B|doi=10.1098/rspa.2013.0689|doi=10.1098/rspa.2013.0689}}</ref>。
 == 説明 ==
 [[File:Kettenfontäne_Video.ogv|サムネイル|鎖の噴水現象の様子]]
-この現象は[[運動学]]や[[エネルギー]]、[[モーメント]]などの様々な説明が行われている<ref>{{Cite news|title=See physics phenomenon of self siphoning beads|newspaper=CBS News|date=June 25, 2013|last=Goodman|first=William|url=http://www.cbsnews.com/news/see-physics-phenomenon-of-self-siphoning-beads/|work=CBS News}}</ref><ref>{{Cite magazine2}}</ref><ref>Bixler,Bob (Jul 14, 2016) "Bead Chain Physics".[url=https://www.youtube.com/watch?v=_jQ2LAnRHQ0],</ref>。ただ、少なくとも鎖の噴水現象はビーカーの内部で生じる上向きの力によって引き起こされるという点では、科学的なコンセンサスが得られている。その力は鎖の剛性や、関節の曲がる角度の制限によって引き起こされている<ref name="Royal">{{Cite journal|last=Biggins|first=J. S.|last2=Warner|first2=M.|year=2014|title=Understanding the chain fountain|journal=Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences|volume=470|issue=2163|pages=20130689|arxiv=1310.4056|bibcode=2014RSPSA.47030689B|DOI=10.1098/rspa.2013.0689|doi=10.1098/rspa.2013.0689}}</ref>。鎖がビーカーから上方向に引っ張られると、その引っ張られた鎖の一部分は回転する。そしてその回転はその反対側が下向きに動く力となるため、その反作用としてさらに上向きの力が生じるのである。鎖のビーズが横にも移動するため、下の鎖に当たった時に垂直に飛び跳ねることもあるが、 この上向きの力は鎖の噴水現象の主要な要因ではない。
+この現象は[[運動学]]や[[エネルギー]]、[[モーメント]]などの様々な説明が行われている<ref>{{Cite news|title=See physics phenomenon of self siphoning beads|newspaper=CBS News|date=June 25, 2013|last=Goodman|first=William|url=http://www.cbsnews.com/news/see-physics-phenomenon-of-self-siphoning-beads/|work=CBS News}}</ref><ref>{{Cite magazine2}}</ref><ref>Bixler,Bob (Jul 14, 2016) "Bead Chain Physics".[url=https://www.youtube.com/watch?v=_jQ2LAnRHQ0],</ref>。ただ、少なくとも鎖の噴水現象はビーカーの内部で生じる上向きの力によって引き起こされるという点では、科学的なコンセンサスが得られている。その力は鎖の剛性や、関節の曲がる角度の制限によって引き起こされている<ref name="Royal">{{Cite journal|last=Biggins|first=J. S.|last2=Warner|first2=M.|year=2014|title=Understanding the chain fountain|journal=Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences|volume=470|issue=2163|pages=20130689|arxiv=1310.4056|bibcode=2014RSPSA.47030689B|doi=10.1098/rspa.2013.0689|doi=10.1098/rspa.2013.0689}}</ref>。鎖がビーカーから上方向に引っ張られると、その引っ張られた鎖の一部分は回転する。そしてその回転はその反対側が下向きに動く力となるため、その反作用としてさらに上向きの力が生じるのである。鎖のビーズが横にも移動するため、下の鎖に当たった時に垂直に飛び跳ねることもあるが、 この上向きの力は鎖の噴水現象の主要な要因ではない。
 == 関連項目 ==