ここは (*゚∀゚)ゞカガクニュース隊だった

 http://www.scienceplus2ch.com/ 引っ越しました

流体と固体の境にある「流れる砂」 ハイスピード映像  







砂粒子が落ちるときに、しずくのような集合体が分散的に形成されるという現象を分析した研究論文が、『Nature』誌の6月25日号に発表された。その内容は、砂のしずくに関する従来の説明を覆すものだ。

これまでは、しずくは、砂粒子が衝突することでくっつきあって形成されると考えられてきたが、今回の論文では、しずくは、砂粒子を互いに引きつけあっている微弱な原子間力の持つ不安定性[表面張力が関係する「プラトー・レイリーの不安定性」]によって形成されるとし、その力の大きさを測定している(水道の蛇口から水が落ちる時にも類似の現象が起きて、しずくが形成されるが、水の分子に働く力は砂粒子の場合の10万倍も強いという)。

この論文で定量化されている「超低表面張力領域」(ultralow-surface-tension regime)は、研究者にとって全く新しい分野だ。

砂などの粉粒体は、ある時は固体、またある時は流体(液体や気体)、あるいはそれらの中間のようにふるまい、その現象はいまだに科学で解明されていない。これらのふるまいには多くの力が作用しており、超低表面張力領域もその1つだ。

今回の論文を執筆した1人で、シカゴ大学の物理学者であるHeinrich Jaeger氏は、「砂時計の砂は、この不思議な固体の状態にある。つまり、ほとんど液体に近い固体の状態だ」と説明する。「われわれが子どものころ日常的に遊んで来た砂が、科学者にとっては驚きで満ちているのだ」



Jaeger氏は1990年代初めから、粉粒体について、物質の独立した1形態であると同時に、様々な種類の物質の動力学を研究するモデルとして扱ってきた。つまり、分子の動きは肉眼で見ることはできないが、粉粒体の動きは、こういった分子の動きが肉眼で見えるものになったようなものだというのだ。

Jaeger氏はさらに、粉粒体に見られる動力学は、高速道路の交通から群集の行動パターン、生態系の機能にいたるまで、あらゆるものに普遍的に反映されている可能性があると考えている。

「多くの相互作用する粒子が存在するとしよう。そこにエネルギーが与えられると、時として粒子は固まり、時として流れる」とJaeger氏は述べる。「粒子が流れる場合、それはどんな性質を持っているのだろうか?相互作用する物体が多いと、その動作は通常非常に複雑なものとなり、固体と液体の間のような動きを示す」

***

なお、記事冒頭の動画は、独創的な方法ででとらえられた、落下する砂の映像だ。砂のしずくの形成は非常な短時間で起こり、しかも砂を数十センチメートルの高さから落下させなければならないため、撮影が困難だったが、シカゴ大学で物理学を専攻する大学院生のJohn Royer氏は、ハイスピードのビデオカメラを砂と同じ速度で下降させて撮影するという独創的な手法を考案した。

Wiredvision
http://wiredvision.jp/news/200906/2009062623.html



*当ブログは、読みやすくなるよう若干の「編集」が入っております。
どうしても気になる方は、現行スレをご覧下さい。




3 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 17:05:37 ID:JrYKiaJZ
1、2行ぐらいで分かりやすく頼む。

10 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 17:22:21 ID:Uy0vwv4U
>>3
動画見るのが一番早い。
砂のくせに、水みたいな液体そっくりの動きをするところが本当によく分かる。



5 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 17:09:16 ID:yxs8CSKC
無重力空間でこういう実験をしたら、どうなるんだろう?

24 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 19:01:52 ID:jnbsF45Y
>>5
砂が落ちないので無理。


34 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 21:16:57 ID:ctsyj1ES
>>24
圧力をかけて押し出す方式ってのは、ダメかね?


58 :名無しのひみつ:2009/06/28(日) 14:07:20 ID:vD0Ouf3f
>>5 >>24 >>34
無重力空間での実験は意味があると思うよ。

これは「砂を落とす実験」ではなくて、「砂粒子を互いに引きつけあっている微弱な原子間力の持つ
不安定性[表面張力が関係する「プラトー・レイリーの不安定性」]」の実験だろ。

よくある空中に水の玉がふわふわ浮いてる映像があるだろ?砂を無重力空間に放っぽり出して放っておくとアレみたいになるかもしれんねって話では?



8 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 17:19:10 ID:qiEHD0fc
粉流体の性質…数年前高文連で論文発表した、女子高生グループがいるがあれとは違うのかな?
難しすぎてよく解らん。


9 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 17:22:04 ID:2/PRSXHI
科学+でいろんなニュース見てきたけど、今までで一番分からんニュースだ。


13 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 17:44:47 ID:sEShNE+U
文章表現力が酷いから読み辛い「砂が落ちる時は水みたい」ってことしか書いてねーのに。

14 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 17:48:59 ID:Uy0vwv4U
>>13
お前の読解力が無さ過ぎるだけだろ。



15 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 17:50:05 ID:ZiMghIZX
真空中で実験してんだろうな?ただの空気抵抗じゃないかと思った。ミルククラウンは不思議でもなんでもないな。細かく振動するテーブル上に砂を広げておくと、ムラができるのも同様の現象かな?

21 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 18:25:52 ID:LbBmJ3Zp
>15
俺も空気中のみの現象だと思う。粒の間の空気の流速が速くなって、負圧になるからくっつきあう。
紙を二枚並べて、間に息を吹きかけるとくっつくのと似たような現象。



16 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 17:50:56 ID:JXu21OtJ
分からんことがあったら、宇宙を作った人に聞くべきだな。


17 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 17:59:02 ID:WhgteJzU
ミルククラウンすげー、砂じゃ液体のように波は発生させられないのにこういった現象は一緒なのか。
すげー不思議だわ…

37 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 22:45:54 ID:TGUNcWmV
>>17
日本人はこの程度のバカ?砂漠の砂の波を見たことがない?


40 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 23:19:58 ID:tkee4E5I
>>37
> 砂の波
って表現してる時点でお前はどうなんだっていう。



20 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 18:12:19 ID:MnB4rPxH
粒子法シミュレーションで、あっさり解決とかなったら嫌だな。


22 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 18:27:16 ID:wHio0qf1
界面の物理化学は面白い。


23 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 18:47:18 ID:rSCZiAtQ
美人が歩いていると、付いて行きたくなる現象と同じですね。


25 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 19:05:19 ID:KZ4KSCAE
千と千尋思い出した。


28 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 20:02:17 ID:F8/Id07S
砂を原子とか素粒子とかに当てはめて、真空中での星の誕生にまでつながったら面白いのに。


30 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 20:19:10 ID:xv694qL8
おかげで、俺の精液の飛び出し方が不均一なのが理解できた。


31 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 20:40:32 ID:NR+tF8Wq
つまりだな、砂粒を原子にみたてて、H原子とO原子の振る舞いをシミュレートさせると、対比で H&O原子の振る舞いからクォークやスーパーストリングスの振る舞いが分かってくるということなのだ。

…と、さももっともらしく書いてみる。


32 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 20:45:50 ID:lkV3vFfm
液体の様子をちょっと大きく見立てた感じか。


36 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 21:55:32 ID:IPbLRJHo
さすがは悪魔が創りたもうた表面ですな。


41 :名無しのひみつ:2009/06/27(土) 23:32:02 ID:pnd2vs4B
この動画も面白い

Time Warp - Water Balloon to the Face
http://www.youtube.com/watch?v=90VyvOhPmA0&NR=1

55 :名無しのひみつ:2009/06/28(日) 13:38:37 ID:I5AyJbn9
>>41
HESHの威力が理解できる…と思ったが、鼻に引っかかった風船がw



44 :名無しのひみつ:2009/06/28(日) 03:00:51 ID:XJQT0zXr
砂同士にそれほど引力が働いてるとは思えないから、別の要素だよな?
空気抵抗とかの方が大きいってのが正解だと思うが。

54 :名無しのひみつ:2009/06/28(日) 13:20:59 ID:WDuV7Qif
>>44
引力じゃなく表面張力ではなくて?



48 :名無しのひみつ:2009/06/28(日) 08:10:29 ID:Sb7pg/CX
帯電してバラけるかと思ってた、意外。


53 :名無しのひみつ:2009/06/28(日) 13:00:23 ID:1XbNBjVa
ここまで、ウルトラマンタロウなし。


56 :名無しのひみつ:2009/06/28(日) 13:53:44 ID:hht4eBV+
砂の粒子をさらに微小化すれば、原子間力さらに大きくなって液体の挙動に近くなるのかな?

100um→10um→1um→・・・と0.01um (直径がSiの原子100個分?) ぐらいになったら、不思議な性質が見えてくるんじゃないかな、と妄想してみる。

57 :名無しのひみつ:2009/06/28(日) 13:54:57 ID:hht4eBV+
>>56
あ、原子間力自体は変わらんな、「原子間力の影響」だな。



61 :名無しのひみつ:2009/06/28(日) 14:33:25 ID:S09Rj0Qj
>ハイスピードのビデオカメラを砂と同じ速度で下降させて
ドラゴンボール実写版で使えそう。
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7145 :  2009.06.30 Tue 11:49  

デザイン変った?

管理人さんおつです
  • #-
  • 名無し隊員さん 
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7146 :  2009.06.30 Tue 14:02  

流砂で死んでも溺死なのかな
  • #-
  • 名無し隊員さん 
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7147 :  2009.06.30 Tue 14:31  

コピーのトナーってこんな感じじゃね?
容器を振って残りのトナーの量を見るときなんか
まるで液体みたいな動きする。
つか、最初は液体だと思ってたw
  • #-
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7150 :  2009.06.30 Tue 19:42  

>>37がチョンなのはわかった
  • #-
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7151 :  2009.06.30 Tue 20:45  

大砂海 オグル・エンサ
  • #-
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7152 :  2009.06.30 Tue 22:52  

うんこ落としたら跳ね返りがすごそうだ
  • #-
  • 名無し隊員さん 
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7153 :  2009.07.01 Wed 05:11  

>大砂海 オグル・エンサ
おれもそれ思い出したw
これはミストが作用しているな
  • #-
  • 名無し隊員さん 
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7154 :  2009.07.01 Wed 10:08  

逆にほとんど固体にしか見えない液体のしずくが落ちるのを何年も観察している実験ってのもあったよな。
  • #-
  • 名無し隊員さん 
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7156 :  2009.07.01 Wed 13:16  

>日本人はこの程度のバカ?
この発想がおかしいな
毎日社員か朝日社員か、あるいは在日かだな
どうしてこうも極端なのか
  • #-
  • 名無し隊員さん 
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7159 :  2009.07.01 Wed 15:11  

*7156

極論過ぎ、てか科学板は結構そういう言い方する奴多いんだわさ。
  • #-
  • 名無し隊員さん 
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7162 :  2009.07.01 Wed 17:39  

科学板は、

30%の議論と
30%の特ア批判と
30%のアニメ
10%の反日

で構成されてますw
  • #-
  • 名無し隊員さん 
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7166 :  2009.07.01 Wed 18:37  

*7147
確かにそんな気がする。
  • #-
  • 名無し隊員さん 
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7200 :  2009.07.03 Fri 14:18  

1.バラけるときに他の砂粒に擦れる。
2.静電気が発生。
3.その砂粒の方向に微妙に曲がりつつバラける
4.1に戻る
これを短時間に全ての砂粒が繰り返しながらバラけていくので結果的にバラけない。と予想。
あとは空気抵抗。
  • #-
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