液状化現象じゃないけれど、

質問

物理を履修したことが無い者です。よろしくお願いします。
例えば、
大きめの食品タッパーに大量のゴマと大豆を入れ、タッパーごと細かく振動を続けるとゴマと大豆は2層に分かれると思います。
ゴマと大豆に限ったことではありませんが、この2層に分かれる現象は何によって決まるのでしょうか？
容積が大きい方が上？下？
比重が大きい方が上？下？
重量が大きい方が上？下？
振動数によって結果が変わる？
等等
難しい用語は判りませんので素人にも判る言葉でよろしくお願いいたします。

回答No.2

noname#212313 · ベストアンサー

ブラジルナッツ効果と呼ばれる現象でしょう。大きさの異なる2種類の粒子を混ぜて振動させると、大きいものが浮いてきます。ウィキペディアなどに解説があります。

・ブラジルナッツ効果（ウィキペディア）
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%96%E3%83%A9%E3%82%B8%E3%83%AB%E3%83%8A%E3%83%83%E3%83%84%E5%8A%B9%E6%9E%9C

　上記ではいくつか現象の説明の例を出していますが、実はまだ解明されていません。

　一方、市販のゴマ塩が均等に混ざるのは、塩粒がゴマ粒と同じくらいに調整されています。この場合は、もし塩粒が普通に細かかったら、単位体積当たりの密度はゴマ供奉のほうが軽く、浮力でゴマ粒が浮いてくると考えることができます。

　しかし、ブラジルナッツ効果では重いものが浮いてくる現象が多数確認されており（塩粒の中から鉄のボルトやナットが浮いてくる等）、浮力だけで説明することは不可能です。この現象は、自然現象にもよくあると見られています。

P.S.

　類似の現象には、ボルトにナットを軽くはめて上向きにし、振動させるとナットが上に移動するというものがあります。重力と逆方向で、単純な力学のはずにも関わらず、仕組みはよく分かっていません。

お礼

ありがとうございました。
ブラジルナッツ効果、初めて聞きました。
やっぱり聞いてみる物ですね。

回答No.4

tadys

実験してみないと分かりません。

このような粒上のものが集まったものを「粉粒体」と呼んでいますが、現在の物理でもはっきり説明がつかないとても難しいものです。
粉粒体は、穀物を入れたサイロ内での穀物の動き、生コン会社での砂利の動き、土石流での土石の動きなどに関連し、産業上や防災において非常に重要なことです。

粉粒体についてよく知られているものに「ブラジルナッツ効果」があります。
これは、筒状の容器に砂を入れたものに同じ程度の大きさで重さの違うもの例えば鉄のボールとプラスチックのボールを入れてゆすったときに、上下にゆすると鉄のボールが上に来て、左右にゆするとプラスチックのボールが上に来ると言う現象です。
こちらを参考に：
http://stat.fm.nitech.ac.jp/~isobe/H20_text.pdf

粉粒体について興味があるのであればこちらも見てください。
http://www.moriyama.com/netscience/Taguchi_Yoshihiro/index.html

お礼

ありがとうございました。
質問して良かったです。

回答No.3

qwe2010

上に来るか、下に来るかは、比重により決まります。
比重の大きな物が下になり、小さな物が上に来ます。
1，同じ重さで、容積が大きければ、比重は小さくなり、上に来ます。
虫食いのまめがあれば、一番上に来るでしょう。
2，比重が大きい方が、下になります。
3，重量が大きくても、比重が小さければ上に来ます。
4，振動数、表面の摩擦抵抗が大きければ、上下の２層に別れないことがあります。
まめとごまでは、別れるでしょう。

液状化では、比重のおおきな砂が下になり、比重の小さな、水が、表面に浮き出てきます。

お礼

ありがとうございます。
せっかくご回答いただきましたが、それにあてはまらない現象を知っております。
大量のせんべいを大きな容器に入れます。
せんべいは、割れていない物、中小に割れた物、粉状になった物様々ですが元々同一のせんべいです。
この容器を振動させると粉状の物は最下層、割れていない物は浮き上がるようにして表面に上がってきます。
粉状の比重は判りませんが、中小の物と割れていない物は完全に比重は同一。
比重は大きな要素の一つと考えられますが、決定づける要因ではなさそうです。
（せんべいが判り易いかな？と思いせんべいを例にしてみました。）

回答No.1

kaitara1

まずは自分でやってみてはどうでしょうか。自分が得た結果をどのように解釈するかでは。

お礼

ありがとうございました。