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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 auto-sifonantes , cuentas de Newton o efecto Mould , es un fenómen...

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Instantánea del proceso de fuente en cadena

El fenómeno de la fuente de cadena , también conocido como cuentas auto-sifonantes , cuentas de Newton o efecto Mould , es un fenómeno físico que se observa con una cadena colocada dentro de un recipiente . Un extremo de la cadena se extrae del recipiente y se deja caer por efecto de la gravedad . Este proceso genera un flujo autosostenido de la cadena que asciende por el borde y desciende hasta el suelo, como si fuera succionada del recipiente por un sifón invisible . En cadenas con cuentas pequeñas adyacentes , el arco puede elevarse en el aire por encima del borde del recipiente, dejando un espacio perceptible; este espacio es mayor cuanto más lejos cae la cadena. [ 1 ]

El efecto de auto-sifón también se observa en fluidos no newtonianos .

Historia

El fenómeno de auto-sifón se conoce desde hace tiempo y ha sido tema de debate público en numerosas ocasiones. El divulgador científico Steve Spangler presentó este fenómeno en televisión en 2009, tanto con perlas como con líquidos viscoelásticos. [ 2 ] [ 3 ] Este fenómeno se conoce clásicamente como las perlas de Newton. [ 4 ]

El efecto es más pronunciado cuando se utiliza una cadena de bolas larga . Cuanto más alto se coloque el recipiente que contiene la cadena sobre el suelo, más alto se elevará la cadena por encima del recipiente durante la fase de "sifón". Como se demostró en un experimento, cuando el recipiente se coloca a 30 metros (98 pies) sobre el suelo y la cadena es suficientemente larga, el arco de la fuente de cadena puede alcanzar una altura de aproximadamente 2,1 m (6 pies 11 pulgadas) por encima del recipiente. [ 5 ]    

En 2011, el fenómeno de la cadena ascendente se describió como un problema abierto [ a ] para el Torneo Internacional de Jóvenes Físicos (IYPT) de 2012. [ 6 ] [ 4 ]

En 2013, el presentador científico Steve Mould dio a conocer el problema de la cadena al público en general. [ 7 ] En un vídeo de YouTube, [ 8 ] demostró el fenómeno de las perlas ascendentes que se auto-sifonaban, y luego presentó su explicación propuesta en un programa de la BBC. [ 9 ] Esta publicidad llamó la atención de los académicos John Biggins y Mark Warner de la Universidad de Cambridge . [ 10 ] [ 11 ]

En 2014, Biggins y Warner publicaron sus hallazgos sobre el problema en Proceedings of the Royal Society , en relación con lo que denominaron la "fuente en cadena" o el "efecto moho". [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 7 ]

En 2025, el astronauta de la NASA Donald Pettit probó una cadena de cuentas en el entorno de gravedad cero de la Estación Espacial Internacional para comprobar las hipótesis de Mould sobre el fenómeno. [ 15 ]

Explicación

Vídeo a cámara lenta que muestra la dinámica de una fuente en cadena.

Se han propuesto diversas explicaciones sobre cómo se puede explicar mejor el fenómeno en términos de conceptos de física cinemática como energía y momento . [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]

Biggins y Warner sugieren que el origen de la fuerza ascendente está relacionado con la rigidez de los eslabones de la cadena y las restricciones de flexión de cada articulación de la cadena. [ 7 ] [ 12 ]

Además, debido a que las cuentas de la cadena pueden arrastrarse lateralmente dentro del frasco contra otros eslabones fijos, las cuentas móviles pueden rebotar o saltar verticalmente al chocar con los eslabones inmóviles. Este efecto contribuye al movimiento de la cadena, pero no es la causa principal. [ 12 ] [ 18 ]

En fluidos no newtonianos

El fenómeno de auto-sifón también se puede observar en fluidos viscoelásticos [ 20 ] que están compuestos principalmente de polímeros largos , como el polietilenglicol . [ 2 ] [ 21 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ Enunciado del problema 3. Collar de cuentas : "Se suelta un collar largo de cuentas de un vaso de precipitados tirando de una parte suficientemente larga de la cadena por encima del borde del vaso. Debido a la gravedad, la velocidad del collar aumenta. En un momento dado, el collar deja de tocar el borde del vaso. Investiga y explica el fenómeno."

Referencias

  1. ↑ Yam, Philip (2013-07-03). "Explicación de las cuentas metálicas auto-sifonantes que desafían la gravedad [ Vídeo ] " . Scientific American .
  2. 1 2 Arney, Helen; Mould, Steve (05/10/2017). El elemento en la habitación: cosas científicas que tienes delante . Octopus. ISBN 978-1-78840-004-6.
  3. ↑ Sick Science (29/07/2009), Cuentas de Newton: un experimento científico genial , consultado el 24/07/2021.
  4. 1 2 Martchenko, Ilya; Malinowski, Maciej; Oszmaniec, Michał (2011-10-09). "Preparación para los Torneos de Jóvenes Físicos 2012" (PDF) . Torneo Internacional de Jóvenes Físicos .
  5. ↑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).
  6. ↑ "Problemas" . Archivo del Año Internacional de la Profecía . Archivado (PDF) del original el 1 de marzo de 2018.
  7. 1 2 3 Gibney, Elizabeth (2014-01-15). "Los físicos explican el truco de la cadena que desafía la gravedad" . Nature . doi : 10.1038/nature.2014.14523 .
  8. ↑ Mould, Steve (2013-02-20). "Cuentas de auto-sifón" . YouTube .
  9. ↑ "Increíble experimento con una cadena de cuentas en cámara lenta" . YouTube . BBC Earth Unplugged. 27 de junio de 2013.
  10. ↑ "Comprendiendo la fuente en cadena: Una colaboración para la resolución de problemas (con vídeo)" . Phys.org . 15 de enero de 2014.
  11. ↑ Wade, Lizzie (14 de enero de 2014). "Vídeo: Cómo la 'Fuente de Cadenas' desafía la gravedad" . Ciencia .
  12. 1 2 3 Biggins, JS; 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 . S2CID 37699566 . 
  13. ↑ Royal Society (15 de enero de 2014). "Entendiendo la fuente de cadena" . YouTube . Consultado el 24 de julio de 2021 .
  14. ↑ Steve Mould, Investigando el "Efecto Mold", TEDxNewcastle, https://www.youtube.com/watch?v=wmFi1xhz9OQ
  15. ↑ Felton, James (13 de octubre de 2025). "La NASA deja que el YouTuber Steve Mould pruebe su 'extraña teoría de la cadena' en el espacio" . IFLScience . Consultado el 20 de abril de 2026 .
  16. ↑ Goodman, William (25 de junio de 2013). "Vea el fenómeno físico de las perlas que se auto-sifonan" . CBS News .
  17. ↑ Bhatia, Aatish (1 de julio de 2013). "La física de esa cadena de cuentas metálicas que desafía la gravedad" . Wired . Consultado el 15 de enero de 2014 .
  18. 1 2 Flekkøy, Eirik G.; Moura, Marcel; Måløy, Knut J. (2018). "Mecanismos de la fuente de cadena voladora" . Frontiers in Physics . 6 84. Bibcode : 2018FrP.....6...84F . doi : 10.3389/fphy.2018.00084 . hdl : 10852/68287 . ISSN 2296-424X . 
  19. ↑ Pantaleone, J. (2017-05-16). "Un análisis cuantitativo de la fuente en cadena" . American Journal of Physics . 85 (6): 414– 421. arXiv : 1910.03125 . Bibcode : 2017AmJPh..85..414P . doi : 10.1119/1.4980071 . ISSN 0002-9505 . S2CID 125247401 .  
  20. ↑ Graebel, William (19 de enero de 2001). Ingeniería de mecánica de fluidos . CRC Press. ISBN 978-1-56032-733-2.
  21. ↑ "Gravi-Goo: Un gel auto-sifonador" . Steve Spangler . Consultado el 13 de noviembre de 2024 .

Bibliografía

  • Biggins, John Simeon; Warner, Mark (22 de noviembre de 2013). "Comprendiendo la fuente de cadena". Actas de la Royal Society A: Ciencias Matemáticas, Físicas y de Ingeniería . 470 (2163). arXiv : 1310.4056 . Bibcode : 2014RSPSA.47030689B . doi : 10.1098/rspa.2013.0689 .
  • Mould, Steve (2013-02-20). "Cuentas auto-sifonantes" . El blog friki de Steve Mould . Archivado del original el 15-04-2013.
  • "La fuente de la cadena" . Isaac Physics . Consultado el 25 de abril de 2020 .
  • "Fuente de cadena en cámara superlenta" . Demostraciones de física en el aula de SMU . Consultado el 10 de septiembre de 2021 .
  • Hell, Timotheus (26 de septiembre de 2011). "IYPT 2012 - Problema 3: Cadena de cuentas (Cuentas de Newton)" . YouTube . Consultado el 29 de julio de 2021 .
  • Mould, Steve (10 de octubre de 2025). "La NASA me dejó probar mi extraña teoría de la cadena en el espacio" . YouTube . Recuperado el 10 de octubre de 2025 .