重力と逆向きに噴き出す「鎖の噴水現象」なぜ起こる？【物理エンジン】
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- เผยแพร่เมื่อ 6 ก.ย. 2024
- 今回は「鎖の噴水現象」「ニュートンビーズ」と呼ばれる現象について。
重力に逆らって、チェーンが噴き出すように見えますが…。
参考資料：
数学セミナー2014年9月「鎖の曲芸」
A Bullet-Block Experiment that Explains the Chain Fountain J. Pantaleone, and R. Smith
A quantitative analysis of the chain fountain J. Pantaleone
Steve Mould
This Rod Fountain Finally Proves Me Right
• This Rod Fountain Fina...
Maarten Baert
Numerical Simulation of Chain Fountain ('Mould effect')
• Numerical Simulation o...
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裏チャンネル：
/ @user-mt9me8nz4j
#物理エンジンくん
参考になりそうなやつ！置いときます。
・最初の実験のエネルギーについて。2:30 の左４つのブロックと同じシチュエーションの解説動画。
th-cam.com/video/qaIqanZ00uo/w-d-xo.html
・「鎖が急に曲がれないから、噴水が現れる」のではないことの解説 ＆ 異常抗力
imetrics.co.jp/opinion/%E7%95%B0%E5%B8%B8%E6%8A%97%E5%8A%9B.pdf
・3次元の場合、ねじれているときにさらに噴水が大きくなるみたい。
arxiv.org/abs/1612.09319
最初の実験のエネルギーの解説見ました。
つまり、真ん中に弾が当たるときと端に当たる時の2パターンを考えたとき
・弾がブロックに与える力積が同じだとした場合には、ブロックの最高到達点は同じになる。（このシミュレーションでは２つのパターンで弾が同じだけの力積を与えてるようには見えないので、そこはブロックに同じだけ力積が加わったとしたシミュレーションになっているのでしょうか）
・ただし、端に当てたときはブロックは回転運動をしているので、真ん中にあてたときよりも回転運動の分のエネルギーが大きい。
・真ん中にあてた方は、内部エネルギー（熱エネルギーとか）の増加分が、端に当てたときときよりも大きい
・なのてトータルのエネルギーとしては2つのパターンで同じと言うことですね。
宇髄天元の指で剣をつまんで遠くを切るシーンに必要な力を求めてくださいっ！！！
受験対策期間中に見ても罪悪感のない動画
ここのび太がやったとこだ！！
それな(文系)
応援してる📣
現実逃避ガチ勢で草
ガンバ！
鎖の時に無重力にするくだりをすんなり受け入れさせるために、手前の実験で物理エンジンは無重力にもできるという事を示しておくの美しいな
たしかにそれ無かったら「んん？」ってなってたかも
誰でもわかりやすく解説してくれるあたり
本当に凄いと思う
アメリカのTH-camr達が、抗力か慣性力かで激しく議論というか動画バトルしてたの見てたなあ。でも物理エンジンで再現できるというのはこれ以上ない結論の付け方。素晴らしい。
今回も大変勉強になりました。ありがとうございました。
ナイスパ
¥(๑•̀ㅂ•́)وないすぱ！
太客
ナイんでスパ
うんこ
この現象の動画は有名だけど、原理を理解してなくてずっとモヤモヤしてた！今回スッキリできてうれしい
毎度ながら応用のしにくいながらも面白い現象の考察、とても助かりますｗ
説明の手順が美しすぎる
ここまで再現出来る物理エンジン凄いなぁ
弾を撃てる人、というのだけよくわかりませんでしたがすごく参考になりました。
分かりやすい動画をありがとうございます。
弾を撃てる人はそんなにいないから、しかたがない所。
抗力を消せるのは物理エンジンの強みだなぁ
よくボールチェーンでこの現象を再現してる実験映像を見かけたけど詳細な原理までは知らなかった、面白いな
そもそもこの動画で初めて「鎖の噴水現象」という単語を知ったよ
マッッッッジでわかりやすいです‼️
不思議な現象を、ちゃんと納得できる形で検証・解説してくれるの助かる😭
解り易く解説してくれて原理も実際も解るのに､やっぱモヤモヤが残る科学の不思議｡
そう？
ありがとうございます！
いつも面白い動画ありがとうございます。
急に私の実験動画が再生されたと思ったら、
影響力に脱帽です。
棒だと一端が引っ張られることでもう一端が床を蹴りチェーン軌道が跳ね上がるのはわかったけど、ボールチェーンの場合って両端の幅が短すぎるから今回の説明の適用範囲なのか気になる。
そこに疑問がわくよね。 3:06 の曲がる角度制限が付いてることが原因じゃないのか？って気がするけど。 ボールチェーンは糸のようにふにゃふにゃに曲がらず制限があるし。 ふにゃふにゃに曲がるようにしたらどうなるかもやって欲しい。
@@panda-kopanda-No.1 なるほど。ボールチェーンのボールの大きさを小さくとって滑らかなロープ状の物で同じような噴き上がる現象が起こるか？ロープの曲がり具合に制限をつけたりつけなかったりしたらどうか？ということですね。
この現象について慣性や遠心力によるものとする説明は見たことはありましたが、抗力によるものとする解説は初めてみました。
改めて検証やシミュレーションを行った結果認識が新しくなったってことでしょうか。
最後のところ、マカロニ1袋を全部つなげる労力……
ただ動画を作るだけではなく、しっかりと物理現象を解説しようという真摯さが伝わってきます。
物理エンジンくん、更新嬉しい(*^^*)
どんどん色んな動画見たいです👀
投稿日は17日前かな…？
と思ったら17分前で思わず二度見してしまった…動画一本一本のクオリティがめちゃくちゃ高い上面白いから投稿めっちゃ嬉しい
弾を打てる人好き
定期的に登場させて欲しい
0:22 当たり前のように弾を撃てる人が登場するのがシュール😂 それでいて分かりやすく、何より面白い。今後とも応援しております
なんかピタゴラスイッチでこんな装置があったのを思い出した
プラスチックのボウルの中にチェーンがあってそれ全部流れてから装置始まるヤツだっけ？
非常に面白かったです。
抗力だけを無くすという現実世界ではあり得ない実験が可能なのはシミュレーションの利点ですね。
内容としては以前のはしごが早く落ちるお話を少し連想しました。
指から弾が出せる人が序盤登場ししたが、机の下にもぐる際にも弾を出していたので出せる人というよりかは出続けちゃう人ｼﾞｬﾝ…！って思いました。
めちゃくちゃわかりやすかったです
説明うますぎ。ガチで頭いいんだろうな
こういう動画を見て頭がよくなった気がする
これでゆっくり眠れて明日も頑張れるこれも抗力
原理はよく理解してなかったから勉強になる
どんどんCGのクオリティがあがっててすごい
2:30 机を押せない時は回転にエネルギーが奪われる分だけ回転が大きい方が低くなると思います。
なるほど、鎖の着地点磁石とかで引っ張ってあげればもっと高くなるのか。
物理の共通テストに出ることを願って毎動画真剣に見てます👀
俺みたいに物理何も分からない人も理解しやすいから非常に良いチャンネルだと思う
相変わらずわかりやすいです！ありがとうございます！
これは面白い！計算機ならではの「実験」ですね。導入も含めてわかりやすいです。
最初の実験、エネルギーが保存されてないような気がして不思議です。
ブロックの中心を売った場合、弾の速度エネルギーが殆んどブロックに渡されるはずです。
そしてブロックは回転しないから、弾の運動エネルギーはほぼブロックの位置エネルギーに変換されるはずなので、最高到達点は一番高くなるはずなんじゃないですかね？
逆にブロックの端を売った場合、動画からわかるように弾はブロックに当たったあとも結構な速度でどっかに行ってしまうので弾の速度エネルギーがブロックにあまり伝わっておりません。
加えてブロックは回転運動も始めてしまうので、最高到達点での位置エネルギーは小さいと思います。
ここらへんどうなんでしょうか？？
シミュレーションに騙されてしまっていないか、それとも私の考えになにか穴があるのかわかりません。
ちょっともやもやするので誰かわかる人教えてください。
弾を1,ブロックを2とする。
中央に弾を当てる場合、
m v(1)^2/2=mgh ≡U
ブロックの端に弾を当てる場合、当たった直後は、
mv(1)^2/2
=mv(2)^2/2+Iω^2/2+mv'(1)^2/2
(=U)
少し後に机から垂直抗力を受けるので2の速度と角速度は変化する。
変化後のエネルギーは、
mv'(2)^2/2+Iω’^2/2+mv'(1)^2/2
≡U'
ここで机から受ける力積を考えると、
FΔt=m(v'(2)-v(2))
→m v'(2)=FΔt+mv(2)なので、
U'=[{FΔt}^2/m+mv(2)^2]/2
+Iω'^2/2+mv'(1)^2/2
ここでω≒ω'とすると
U'≒U+(FΔt)^2/(2m)
ブロックのみのエネルギー保存を考えると、U'=mgh'となるので(回転方向は今必要ない)、
U'-U=mgh'-mgh≒ (FΔt)^2/(2m)>0
よってh'>hより、ブロックの端に弾を当てた方が高く飛ぶ。目視でわかるレベルにするにはF>>Δtという条件付き。
追記:回転方向を無視してるのは、FΔt>>Iω'^2とすれば解決できるので書くのも面倒だから省いたが途中で省いたのは良くなかったかもしれない。どっちみち力積によって出てくる、Fが十分に大きいことが大事。
弾とブロックだけではエネルギー保存則も運動量保存則も成り立ちません。外力を受けているので。
@@_Fonce_
多分この場合は成り立つんじゃないですかね。
机とブロックがぶつかるから、エネルギー保存は成り立たないんじゃないかってことですよね。
今回の机は多分剛体だと思うので、ブロックが机に対して何も仕事はしてないはずです。
だから、エネルギーは弾の持つエネルギーと、ブロックの持つエネルギーの和が常に一定で保存されるはずです。
机とブロックがぶつかるときに起きてる現象としては、ブロックの回転運動のエネルギーが、ブロックの並進方向の運動エネルギーに変換されているということだと思います。
@@mimimu12 ごめんなさい式を途中まで読みましたが、理解が追いつかず、よくわかっておりません。
机は最初から最後まで静止した状態なので、（ブロックからエネルギーを受け取っていない）ので力積まで考えなくてもU’＝Uとなりますよね。
それでUは弾の運動エネルギーが全部ブロックの位置エネルギーに変換されるのに対してU’は、弾の運動エネルギーがブロックの回転エネルギーにも分配されるので、位置エネルギーとしてはブロックの中央に当てたほうが大きい。ということになりませんか。
早めの投稿...感謝します！
なんて説明が上手なんでしょう！！
すげぇー勉強になった
ぜひとも現実空間で見てみたい！
すげぇ自由研究にいいネタやんけ....
久しぶりの更新やん！！
CGのクオリティがより高くなってる！
スケボーが飛べる理由。
マッチョが地面から思い切り引っ張ればめっちゃ上がりそう
忘れた頃にやってくる
物理エンジンって凄いな
丁度切らしてたんで投稿ありがとうございます！
クオリティの高さが同業者の中でも頭1つ抜けてるな
船のアンカーを降ろす作業は慎重に行わないと怖いんですね
3:25なんか黄色く光ってて雷に見える、鎖の噴水現象ってマジで凄いよな…わかり安く解説してくれるのホントありがたい！勉強になる。
お前の事ただの変態だと思ってたけど学ぶ変態なんだな
ちょうど捕鯨砲打ってたので勉強になりました。
分かりやすい〜
これ無限の長さのチェーンをブラックホールに落としたらどうなるのかな？
投稿待ってた
ありがとうございます！
面白いし上に映えてていいね！
凄く勉強になりました！
面白かったです！
おもしろい。説明がわかりやすいのが特徴ですね。
10 個のブロックの動きについて質問です。
① 左の 4 個は同じ高さに上がっているように見えますが、回転運動のエネルギーの分だけ右の方が低いのですか？
② 右の 6 個は右に行くほど速く回転していますが、抗力を受けた分だけ回転速度は本来よりも下がっているのですか？
③ 右の 6 個は右に行くほど高く上がっていますが、ブロック、弾、地球の 3 つの重心は動いてないと理解して良いですか？
③ は明らかだと思いますが、物理エンジンは地球の動きを考慮しているのでしょうか。
それとも地球だけは質量無限大、加速度ゼロと固定して計算しているのでしょうか。
よく実写で見るカップからボールチェーンが噴き出すアレ
アレも、例えばカップを持つ手を下げて抗力を下げたりしたらその分噴き出しも低くなるのかなぁ
逆にカップを上に押し上げたら吹き出しも高くなる？
今回の実験動画だったら、机が上下してる間チェーンがどういう振る舞いをするか気になります
すごい
あの不思議現象がこんな風に説明できるとは
すげぇ。面白いし動画も面白い。
学校の授業とかより分かりやすい。
抗力って大事なんやな～
弾の運動エネルギーが、ブロックの位置エネルギーに変換されたわけでしょう。撃つ場所を変えると高さが変わるモノでしょうか？むしろ慣性モーメントにエネルギーが奪われて、低くなるような気がします。素人にはよく分かりません。そこらへんの説明をお願いします
そう思いますよね！
自分も思いました。
非弾性衝突であるため、損失分の内部エネルギー（熱など）の差が運動エネルギーに表れているようです。
抗力、動作が伴う(付随する？)物理なので現実で利用される機会があまりなかったです
梯子を落としたときにも働いてた力ですよね
何かに使えないかな
最初の実験はエネルギー保存則的にはどうなってるのかな
待ってました！！
相変わらず面白い。
空が綺麗
やはり面白い！色々な謎が解けるぜぇ！
1番最初のやつ大化学実験とかでやったら過去1番のカオスになりそう
最初の鉄砲のやつは予想できたけど、それが鎖の噴水現象にまだ繋げられるのか！
今回はのび太の出番はないのか…
いつもわかりやすいなー
スケボーの基本トリックである
オーリーも同じ抗力ですかね！
勉強になりました
finally mould effect
丁度、今いるところの高さを知りたかったので助かりました。
最後の先っちょの破壊力どれだけあるんだろ・・めっちゃ当たりたくないw
ボールチェーンだと棒の連結と違って最小単位の回転が想像しづらいから「本当に抗力なのか？」と疑ってる自分がいる
それな
どこが回転してるのかわからん
ボールチェーンはボールと短い金属棒を繋げてあの形状にしているらしいです。
え・・・まさかのリアルでやろうとしたのか・・・
マカロニの写真出てきて、この動画作ってる人も人間なんだなって感じた
リクエストなんですが 一石二鳥って本当に出来るのか検証してほしいです。
机の抗力が影響してるって凄く分かりやすかったです。今回の机は多分、剛体でしょうけど、木材など柔らかい材質だったらまた変わるんでしょうね。
無重力で机が無い状態で端を撃つと一部が回転エネルギーに転化されてしまうので並進移動量としては重心を撃つより落ちると思うんですが、どうでしょう？
ガンダムが宇宙でザクの頭を蹴り飛ばすシーンがありましたが、実際にやると二人ともクルクル回りそうに思えます。また動画で検証を見てみたいです。
前半はゲーセンで役に立つゥ
抗力を見るために重量計を置いておくとどう変化するのか興味があるな。
？？？？？？？！！！！！！！
酒飲みながら見てたらこんな感じでしたww
でもなんかレベルアップした気分になれました、ありがとうございます😊
1:59～ 垂直抗力が非保存力なのがよく分かる
おもしろかった。実際の実験の動画も探してしまった。ちょっと違うけど、電車の中のロウソクの動きとか、回転盤上のロウソクの動きとかも再現してほしいです。
この現象子供の時にテレビかなんか出みて、自分なりにどうしてこうなるのか考えてみたけど気付いたら寝てた
跳び縄の長さも長くしすぎると中心の速度が上がるかつ床に当たり受ける抗力が大きくなる→跳ねて余計な高さを飛ばなければならない
となるのでしょうか？
それとも抗力を受ける面積の方が大きくなり跳びやすくなるのでしょうか...？
二重跳び、三重跳びでも変わりそうな気がします。
長すぎるとそもそも回せなくね？縄跳び飛んだことなさそう(
@@tomatomatoma01 んなとこ考ないのが物理学じゃ
面白かったです。
この物理エンジンは相対性理論もシミュレーションできますか？
亜光速のロケットで時間の遅れを再現したり、亜光速で公転する太陽系を２つ用意してお互いから見て時間が変化しない理由を色々と条件を変えて探る、とか見てみたいです。
スカイツリーから落としてみたい
無限の高さから無限の長さの鎖を落としたら無限の高さまで噴き出すのかな？
なんとなく端を撃ったほうが高く飛びそうという直感に理由がついてきてまた世界が広がった感じがする
これヒモの最初と最後に重さの差があると挙動は変わるのでしょうか？
すげー不思議
ビーカーの「ふち」や右の「柵」がない場合はどうなるのかな？船の錨を下ろすときはかなりの速さだけど鎖は吹き上がらないですよね
メタさんもそういう角度かとロゴの基盤(board)について
鎖とかムチや三角木馬怖いねぇ〜