【物理】小さなサイコロを円筒に大量に入れ、一定の力で左右に回し続けるとサイコロが綺麗に整列することが判明
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一辺が5mmのサイコロを円筒の中にざざーっと入れ、一定の力で左右に回し続けると3時間〜1日程度でほぼ全てのサイコロがキレイに整列し、
隙間なくみっちりと詰まった状態になることが研究で明らかになっています。この技術は、粒子状の物質を整列させる必要のある産業分野や、宇宙の無重力空間での加工技術への応用が期待されています。
Physics - Focus: Dice Become Ordered When Stirred, Not Shaken
https://physics.aps.org/articles/v10/130
細かい粒子を整列させるという行為は、砂と小石を混ぜてセメントを作る建設業や、材料を均一に混ぜ合わせて医薬品を作るといった医薬品分野などさまざまなケースで広く行われています。
重力のある環境では、粒子状の材料を入れた容器に振動を与えたり、外部からコツコツと叩いたりすることで、
内部の粒子の重なりに「緩み」を作りだし、内部に残っていた余分な空間をギュッと圧縮することで全体の体積を小さくすることができます。
これと別の方法を模索してきたスペインのナバーラ大学のディエゴ・マザ氏らの研究チームは、筒状の容器に粒子状の物質を入れ、筒を回転させることで物質をぎゅっとまとめることが可能かを調査しました。
実験ではまず、上向きに設置した円筒の中に5ミリ角のサイコロ2万5000個を流し込みました。
その状態で、筒を上からみて時計回りと反時計回りの方向にひねる動きを一定の強さで加え続け、粒子の変化を検証。
すると、以下のように最初はバラバラに積み重なっていたサイコロが、一定時間の後にはまるで機械で精密に敷き詰めたように整列した状態へと変化したとのことです。
http://image.news.livedoor.com/newsimage/stf/2/f/2fd62_88_b09b8ea788cbd6ae3031a2355baf99b9.jpg
by K. Asencio et al., Phys. Rev. Lett. (2017)
この現象は、筒が回転することで生じる遠心力によってサイコロが筒の壁面へと押しつけられる力と、回転が反転する際に生まれる振動の加速力の両方がサイコロに加わることで起こるものとみられています。
特に反転時の加速力は結果に大きな影響を与えており、加速力が「0.5G」を超えると整列に要する時間は大幅に短縮されるとのこと。
筒の反転周期が約1秒の状態で0.5Gの加速度を加え続けると、最終状態に達するまでのサイクルは1万回程度とのことで、1サイクル＝1秒で計算すると1万秒、つまり2時間46分程度で整列が完了したということになります。
一方、加速度が0.5Gを下回ると整列が行われるペースは一気に停滞し、10万サイクルを経ても筒の中心部のサイコロはバラバラの状態が続いていたとのこと。
現状を目の当たりにしたマザ氏は、全てが整列した状態になるには10年以上かかるのでは、とみています。
サイコロの並びを上からみると、加速度が弱かった場合(a)だと並びがランダムになっているのに対し、加速度が強かった場合(b)だとほぼ全てのサイコロが同心円を描き、なおかつ中心から放射状に並んでいる状態になっていることがわかります。
http://image.news.livedoor.com/newsimage/stf/a/2/a2eab_88_67f4a3682936300024ace78d9da080c7.jpg
http://news.livedoor.com/article/detail/13982189/ > 特に反転時の加速力は結果に大きな影響を与えており、
> 加速力が「0.5G」を超えると整列に要する時間は大幅に短縮されるとのこと。
どっちかっつーとここがこの実験の要点なんじゃないのか 目がそろうんじゃないならさいころ使う理由がないだろう 一定の時間。
つまり1時間ごとに1ｍｍずつ左右に動かすと・・・
整列しちゃうんだね。 >>1
ヒーーッ! 画像見たらなんかムズムズする! >>2
それをイメージして知ってたと言おうかと思ったけど、ちょっと規模が違った >>18
写真正面から横一列約５０個ぐらいのサイコロが見えてて、イチの目は6、7個ぐらい。
まぁ、計算通り。イチの目が目立つだけだろ。 円筒の直径が丁度5ミリの倍数でないと隙間ができてきれいに整列出来ないんじゃ？
結果がわかっててそのサイズの円筒を作ったのかもしれん >>60
むしろ５ミリの倍数じゃなくとも整列するのがミソだと思ったんだが・・。 この研究した人って
小学校の理科の勉強
やり直した方がいいよ 大量のｄ２０が隙間なく積みあがったら改めて呼んでくれ >>71
観点がズレてる。孤立系云々関係なし。
例えば立方体で同じ実験をやったらどうなる？ >>74
そうだな断熱系と言うべきだな。
断熱系じゃ無くエネルギーを注いでエントロピーを排出してるだけ。 サイコロだから
きれいに１２３４５６がきれいに並ぶのかと思った・・・ 子供の頃は、映画を見て必死で真似たけど、なんとかダイスを5段にまで積み上げる事はできたが、ゾロ目は三割程度しか成功できなくて諦めたな思い出が有る。 知っとるわｗ
胡椒瓶に胡椒入れた後、軽くトントンって瓶を叩くと体積が減る
減った所にまた胡椒を入れて同じ事をする
そしたら最終的に、瓶を振っても出てこないくらい胡椒が押し固められるんだよ 知ってますし。
バベルとかいうメダルゲームもこれ使ってますし。 エントロピーってのは必ず増大するから、この整列した状態のほうが
エントロピーが大きいってことになるね。
エントロピー＝デタラメさではないということだ。 これは実験しなくても予測出来るだろ。
ただガチャガチャやるだけでもやがて揃って来るんじゃないかな。 なんだ、目が揃うと思ってみたのに・・・
早起きし過ぎた。
また寝るか。 1の面と6の面ではインクの量(面の質量)が違うので結果こうなる。 サイコロを使う必要があるのか、という疑問だけど、
数を集めて実験するのにサイコロが安上がりってことじゃないかな。
適度な寸法の立方体で、固さや表面の摩擦なんかも適しているとか、
追加の加工をしなくても目印がついてるとか。 ケーキ作る時生地を型に入れてから
何度かテーブルでトントンと軽く落として
生地をならしたりするのと同じだろ >>2>>58
あれは「ダイス・スタッキング」って言うんじゃないの？
「ファイブダイス」だとサイコロ5個固定になるじゃん。
ダイス・スタッキングだとサイコロは2個以上いくつでもおｋ。
"dice stacking"でぐぐってみ。 っ凄いって思ったら別に目が揃う訳でもなかった
ガッカリだよ
家では米をペットボトルに入れて保存してるんだが 一杯になってもトントン叩くとまだ入るようになる それと一緒のことだろ？ トントン叩いて振動を加えず単にtwist(左右に回転)するだけで揃い、しかも早く揃うということらしい 出目に規則性があるのかと思ったら、ただ隙間なく並ぶってことか？
んなの当り前な話じゃないのか？ いまさら何を
博打でやるじゃん
サイコロ
綺麗に５個
縦に乗るよ
一旦平面同士で接して縦に揃ったら
その回転の力では崩れないように加減されてるんだろ
なんつーか、わざわざ実験するまでのことか？ >>80
でもこれで目が揃っちゃうサイコロは重さに偏りがある不良品かも？ 「一定の力で左右に回しつづける」という操作がよく分からんなぁ。
回転方向を変えるときに力の向きを逆にせにゃならんから、
一定の力ではありえないと思うんだけど。
あと、実用的には一定方向に回転させながら、
筒を外からトントン叩く方が楽じゃないかな。 レジ金数えるときに小銭を両手で包んでシャカシャカするとキレイに揃うのと同じか 工場ラインでクッキ一をチョコレート型に収めるのに、型を揺らしてたりしてる これって、日本の小学生が夏休みの研究で発表して
全国で金賞をとれる程度の研究なの？？？？？？？？？？？？
ちなみに俺は地区の賞をとったことがある 5mmかよ
10mmでもやれよ
20mmでもね
スケール不変性が成り立っているのかね？ >>1
箱の中に時計の部品を入れて、一定の力で左右に振れば時計が完成するしね。 >>83
サイコロが隙間なく並んでそれ以上は動けなくなってるわけだから
この状態のエントロピーは低いよ
低エネルギーで安定した状態というべき
その状態にもっていくために外部から力（回す運動）を加えたわけだ
液体の水と固体の氷では固体のほうが低エントロピーだけど
冷蔵庫で冷やすという外力を加えれば
高エントロピーの水を低エントロピーの氷に変えることができる
それと同じこと >>83
てことは、煩雑さが増大している最中に均衡する可能性があると？ 水の中で分子が規則的に連結して氷の結晶が出来るなんてのも、
ミクロに観察できるなら、これと似た感じに見えるはず。 Ｄ６は角が丸いからな
Ｄ４やＤ８、Ｄ２０やＤ１００（イゼルローン）でもやってみてよ これの大事な点は回す時の速度で整列する時間が大幅に変わるってことだろ？
少ない時間、少ないエネルギーで効率良く揃える方法が存在するって話じゃん
揃うかどうかは誰にでも分かるでしょ >>1
てめぇイカサマやりやがって！ 鉄火場の掟として殺されても文句無しだぜ！ これだけのサイコロを用意した事にビックリ(ﾟдﾟ)！ これに人工知能とセンサーと回転軸角度調整するアクチュエータを付加して駆使すればサイコロの目揃える操作は理論的には可能なのかなぁ？ すげええええええええええ
ttp://image.news.livedoor.com/newsimage/stf/2/f/2fd62_88_b09b8ea788cbd6ae3031a2355baf99b9.jpg >>139
あ、こういう次元で整列するのか。てっきり、お茶の筒のなかに数個のサイコロを入れて
振ったら綺麗な直線になりました的なことだと思った。これはなにか工業的に応用できそうだね。 あのー
円筒の硬度と粒子の硬度によると思うんですが
(´・ω・｀)あほなん？ エントロピー増大法則って「基本ほっといたらバラバラになるよ」って理解してたんだが間違ってるんだろか
これは明らかに外から力加えてて全然ほっといてないから、低エントロピーな整列状態になるって事で、
>>83みたいな話が出るの不思議だなって >>145
まちがってないよ
>>83があほなだけ ■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
