Verklaring van de kettingfontein - een cruciaal experiment

[Bartjes]

Het begon allemaal met de presentatie van Steve Mould:

bead chain 1628 keer bekeken

http://www.cbsnews.c...iphoning-beads/

Grote vraag: waarom loopt de ketting niet gewoon over de rand van het glas, maar ontstaat er een boogje? Dit gaf aanleiding tot zeer veel discussie op het internet, zo ook hier op ons Wetenschapsforum:

http://www.wetenscha...ain-phenomenon/

Ondanks verwoede pogingen lukte het ons niet een bevredigende verklaring voor de hoogte en breedte van het boogje te vinden. Gaandeweg ontstond de indruk dat er iets essentieels aan onze pogingen tot verklaring ontbrak, en langzaam aan gaf iedereen het op. Het topic is inmiddels zo lang geworden dat er niet meer door te komen is. Het is dan ook niet de bedoeling de oude discussies nieuw leven in te blazen, maar wel om een veelbelovende nieuwe verklaring van Biggins en Warner te toetsen. Zie daarvoor:

http://www.youtube.c...h?v=-eEi7fO0_O0

http://arxiv.org/pdf/1310.4056v2.pdf

http://arxiv.org/pdf/1401.5810v1.pdf

Probleem is dat die verklaring in principe alleen voor langwerpige schakels en niet voor ronde kralen werkt. Zodra de kralen echter dicht bij elkaar zitten duwen ze tegen elkaar aan wanneer de ketting een plotselinge bocht naar boven maakt. In dat geval krijg je toch het effect van langwerpige schakels, en blijft de door Biggins en Warner gegeven verklaring van toepassing.

Maar kijk nu nog eens naar hun filmpje vanaf 10:30. Bij de bolletjes ontstaat geen boogje, maar waarom? Een verklaring zou heel goed kunnen zijn dat de draad met bolletjes niet genoeg snelheid maakt omdat de afzonderlijk bolletjes voortdurend hard tegen de rand van het glas aan knallen. Met andere woorden de bolletjes zitten te ver van elkaar. Als de bolletjes dichter bij elkaar zitten, komt er mogelijkerwijs wel een boogje. Dat zou dan de door Biggins en Warner gegeven verklaring tegenspreken.

Om de verklaring van Biggins en Warner nader te toetsen is het dus zaak een kralenketting te maken waarbij de kralen ruim de diameter van de kralen (maar ook niet meer) als tussenruimte hebben; de opeenvolgende kralen zitten elkaar bij het uit de pot trekken van de ketting dan niet meer in de weg. Ook moet de pot een brede ronde rand hebben, zodat de afzonderlijke kralen daar niet frontaal tegenaan knallen maar (bij het opstarten) in een vloeiende beweging overheen glijden. Verder moet het koord waarop de kralen geregen zijn voldoende flexibel zijn, zodat de ketting bij het opstijgen uit de pot zonder problemen een vrij scherpe bocht kan maken. Wanneer Biggins en Warner gelijk hebben mag er zelfs in de boven beschreven situatie geen boogje optreden, en zal de ketting strak over de rand van de pot moeten blijven glijden.

Ik heb zelf een dergelijke kralenketting geregen en een pot met brede ronde rand aangeschaft, en inderdaad blijkt er dan geen boogje meer op te treden:

proefje 1629 keer bekeken

[De extensie mov is uitgeschakeld en kan niet langer worden weergegeven.]

Dit bevestigt de verklaring van Biggins en Warner. Het zou mooi zijn wanneer anderen mijn proefje nog eens willen herhalen (eventueel met een net iets andere opzet), zodat we kunnen nagaan of het gevonden resultaat robuust is. Mocht dat zo zijn, dan mogen we er (voorlopig) wel van uitgaan dat Biggins en Warner het - in essentie - bij het rechte eind hebben.

[Flisk]

Lijkt mij inderdaad dat de verklaring van Biggins en Warner klopt. In het filmpje bevestigen ze ook dat de helft van de energie per kraal verloren gaat (wat we ook op het forum hadden afgeleid).

[317070]

Ik heb zelf een dergelijke kralenketting geregen en een pot met brede ronde rand aangeschaft, en inderdaad blijkt er dan geen boogje meer op te treden

Dat is maar de helft van een experiment. Heb je wel een boog gekregen in een pot met een smalle rand en voor het overige identieke parameters?

[Michel Uphoff]

Dat is maar de helft van een experiment.

Misschien nog minder dan de helft. Zonder met dezelfde draad en kraaltjes, maar dichter opeen gepakt een boogje geproduceerd te hebben, is er m.i. nog niets bewezen. Wie weet lukt dat ook niet.

[Bartjes]

Dat is maar de helft van een experiment. Heb je wel een boog gekregen in een pot met een smalle rand en voor het overige identieke parameters?

Dat begrijp ik niet helemaal, wil je dat ik het experiment met dezelfde ketting maar een pot met smalle rand herhaal? Net even uitgeprobeerd. Bij het gebruik van een glas met smalle rand komt de ketting heel lastig op gang, knallen de kralen tegen de rand aan, en ontstaat er evenmin een boogje. Het verschil met een pot met een brede ronde rand is dus dat de ketting bij een dunne rand moeite heeft om de rand over te komen. Dat was ook de reden dat ik voor een ketting met kralen met grote tussenruimte voor een pot met een brede ronde rand heb gekozen.

[Bartjes]

Misschien nog minder dan de helft. Zonder met dezelfde draad en kraaltjes, maar dichter opeen gepakt een boogje geproduceerd te hebben, is er m.i. nog niets bewezen. Wie weet lukt dat ook niet.

Dat er nog niets is bewezen klopt niet: volgens de verklaring van Biggins en Warner mocht er bij de gebruikte ketting geen boogje opgetreden, en dat is inderdaad niet gebeurd. De verklaring van Biggins en Warner heeft dus een falsificatiepoging weerstaan. Neemt niet weg dat er nog meer experimenten denkbaar zijn, waar je zelf al een voorbeeld van geeft.

[Michel Uphoff]

Ok. Er is een begin, maar nog geen bewijs.

Er zijn heel veel configuraties denkbaar die geen boogje opleveren. Pas als je met dezelfde materialen en alleen een kortere afstand tussen de kralen in dezelfde beker wel een boogje produceert, krijgt het vaste grond onder de voeten en wordt de verklaring van Biggins en Warner zeer aannemelijk.

[Bartjes]

Er zijn heel veel configuraties denkbaar die geen boogje opleveren. Pas als je met dezelfde materialen en alleen een kortere afstand tussen de kralen in dezelfde beker wel een boogje produceert, krijgt het vaste grond onder de voeten en wordt de verklaring van Biggins en Warner zeer aannemelijk.

Wat voor tussenruimte tussen de opeenvolgende kralen had je voor zo'n tweede test in gedachten?

[317070]

Bij het gebruik van een glas met smalle rand komt de ketting heel lastig op gang, knallen de kralen tegen de rand aan, en ontstaat er evenmin een boogje.

Dus op basis van je experiment zoals die er nu uitziet heeft de dikte van de rand er niets mee te maken. Zowel met een dikke als een smalle rand heb je geen boogje.

Je moet zoeken naar een experiment waarbij je 1 specifieke parameter aanpast, en waarbij het in het ene geval wel werkt, en in het andere niet. Op die manier kun je mensen overtuigen dat die parameter van belang is.

[Bartjes]

Dus op basis van je experiment zoals die er nu uitziet heeft de dikte van de rand er niets mee te maken. Zowel met een dikke als een smalle rand heb je geen boogje.

Klopt - een brede ronde rand maakt enkel dat de ketting soepel loopt. Als de ketting blijft haken of niet goed op gang komt heb je uiteraard geen boogje, maar verder moet de oorzaak van het ontstaan van het boogje elders gezocht worden.

Je moet zoeken naar een experiment waarbij je 1 specifieke parameter aanpast, en waarbij het in het ene geval wel werkt, en in het andere niet. Op die manier kun je mensen overtuigen dat die parameter van belang is.

De huidige opzet was bedoeld om twee alternatieve verklaringen voor het niet ontstaan van een boogje in het door Biggins en Warner in hun filmpje uitgevoerde experiment met een kralenketting uit te sluiten. Daarbij was immers sprake van (a) kralen die wel erg ver van elkaar zaten, en (b) een smalle rand waar die kralen tegenaan knalden. Mijn vermoeden was dat het wel eens wegens (a) en (b) zou kunnen zijn dat zij geen boogje vonden. In mijn experiment is noch (a) noch (b) het geval, en daarom verwachtte ik juist wel een boogje. Het boogje trad echter niet op. Als aannemelijk verklaring daarvoor blijft dan alleen het verhaal van Biggins en Warner over. Dat was mijn redenering.

Neemt niet weg dat het experiment sterker wordt wanneer het met dezelfde kom en kralen herhaald wordt, waarbij de kralen nu dicht op elkaar zitten. De tussenruimte tussen de kralen is dan de variabele die gevarieerd wordt.

[Michel Uphoff]

Wat voor tussenruimte tussen de opeenvolgende kralen had je voor zo'n tweede test in gedachten? 

Pakweg een halve kraaldiameter, dat komt denk ik wel overeen met zo'n bolletjesketting.

[Bartjes]

Pakweg een halve kraaldiameter, dat komt denk ik wel overeen met zo'n bolletjesketting.

Het is mogelijk de kralen met een tussenruimte van een halve kraaldiameter vast te zetten (net geprobeerd), maar het is een gigantische klus om zo een paar meter kralenketting te rijgen. Wat ook zou kunnen en veel sneller werkt is dat ik om de vijf kralen een kraal vast zet en de rest daartussen los op het koord toevoeg. Door de kralen zo strak tegen elkaar te rijgen, krijg ik een geschikte kralenketting voor ons tweede experiment. De kralen gaan namelijk al snel vanzelf weer wat losser zitten, en dan zitten ze precies op de juiste onderlinge afstanden (d.w.z. wel dicht bij elkaar maar net niet tegen elkaar aan).

[Bartjes]

Ik heb de twee kettingen aan elkaar geknoopt om een langere ketting te krijgen:

tweedelige-ketting 1626 keer bekeken

Resultaten met deze tweedelige ketting:

volgorde-1 1630 keer bekeken

[De extensie mov is uitgeschakeld en kan niet langer worden weergegeven.]

volgorde-2 1628 keer bekeken

[De extensie mov is uitgeschakeld en kan niet langer worden weergegeven.]

Wat moeten we hier van denken?

[Bartjes]

Om een duidelijker resultaat te verkrijgen heb ik:

- De pot gedeeltelijk met grind gevuld, zodat het eventuele boogje niet in de ondoorzichtige pot schuil gaat.

pot-met-grind 1623 keer bekeken

- De twee kettingen wat aangepast, en iets uitgerekt om de soepelheid te bevorderen.

kettingen-A-en-B 1623 keer bekeken

Resultaten van mijn proefjes met de twee kettingen:

proefje-A 1624 keer bekeken

[De extensie mov is uitgeschakeld en kan niet langer worden weergegeven.]

proefje-B 1624 keer bekeken

[De extensie mov is uitgeschakeld en kan niet langer worden weergegeven.]

Als ik het goed zie treedt er nu in beide gevallen een klein boogje op. De kettingfontein blijft ons voor verrassingen stellen.

Wat is nu een interessante volgende stap?

[Bartjes]

Mijn gedachten gaan nu uit naar het volgende:

Ik heb nog wat kralen over. Daarmee kan ik de kralenketting waarop de kralen ruim een kraaldiameter tussenruimte hebben, nog wat verlengen. Stel dat die verlengde ketting een duidelijk boogje geeft. Vormt dat dan een bewijs dat de theorie van Biggins en Warner in die situatie faalt?