ドリンクの持ち運びも、これ1つで安心。絶対にこぼれないドリンクホルダー SpillNot 誕生!
もう、歩きながらこぼす心配はありません!科学の力で飲み物を楽々持ち運べるキャリアー「SpillNot」登場!
「DISCOVER 株式会社は、SpilNot社の「SpillNot」を、動画Eコマース・DISCOVER(ディスカバー) https://dis-cover.jp/project/view/425 にて発売開始しました。
すると、カップは水平方向に加えられた力と同じ向きに加速します。
液体に対してカップの壁面と垂直の方向に生じる垂直抗力 Fn はカップの加速によって増加し、液体を同じ方向に加速させます。
ニュートンの第三法則でいうところの Fn に対する反作用 Fl は、液体がカップに与える同じ大きさで逆向きの力です。
液体には鉛直下向きに重力 Fmg(質量×定数g)も働きます。
上記の左側の図のように、平常時の液面は重力 Fmg に対して垂直になっています。
しかし、カップが加速しているときの基準座標系を考えてみると、液体は複合して働く Fmg と Fl の支配下にあります。
この二つの力を考慮するため、ベクトルを加えて合力 Fnet を計算してみましょう。
Fmg と Fl を矢印にして組み合わせ、一方の始点からもう一方の終点までを結ぶ矢印が Fnet になります。
加速に対する反作用として、上記の右側の図のように、カップ内の液面が Fmg ではなく Fnet によって再調整されます。
Fl が大きくなればなるほど、カップが加速しているときの液面の傾きも大きくなります。
もし液面が一定以上傾き液面がカップ側面の高さを超えると、液体はカップの外にこぼれ出ます。
SpillNotで蓋のない飲み物を運ぶ
蓋のない飲み物をSpillNotで運ぶ場合を考えてみましょう。
カップの取っ手を突然動かすのではなく、SpillNotのハンドルに突然 Fh の力が加わったとします。
ハンドルはフレキシブルな帯ひもなので、引っ張る力にはとても強く、上記の図の Fn の方向に引っ張ったり力を加えたりすることができますが、トレイやカップには横加速度を生じません。
そのため Fh がハンドルに作用して左方向に加速を始めても、カップとトレイはあまり動かず、上図のように系全体を傾けることになります。
重力 Fmg と垂直抗力 Fn はカップと液体両方に作用します。
その合力である Fnet はハンドルに加えられた力 Fh と同じ方向になり、トレイとカップと液体を等しく加速させます。
そのためカップの基準座標系では、液体をこぼれさせる横加速度は生じないのです。
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