25 000 кубиков аккуратно расположены при встряхивании в прозрачном цилиндре

Ученые проверили компактную динамику на несферических объектах. Применение этих испытаний может быть применено к космическим путешествиям. Наблюдение за организацией этих костей благодаря динамике уплотнения – захватывающее зрелище. Это вернет вас в первые дни ваших курсов физики. Динамика уплотнения может оказать интересное влияние на сыпучие материалы, такие как снег, орехи, уголь, песок, рис или кофейные зерна. Динамика уплотнения идет рука об руку там, где гранулированные материалы имеют коммерческое значение. Например, фармацевтическая промышленность, сельское хозяйство и производство энергии.

Гранулированные материалы обычно ближе к сферическим объектам. Любопытно, что случится с гранулированным материалом, состоящим из кубиков, группа физиков из Мексики и Испании решила использовать объект, являющийся частью почти всех настольных игр, – игральную кость. Точнее, они взяли 25 000 кубиков. Кости были стандартного размера и шириной в пол сантиметра с каждой стороны.

Чтобы начать эксперимент, ученые вылили 25 000 кубиков в полупрозрачный цилиндр. Цилиндр имел ширину 8,7 см и скручивался из стороны в сторону в секунду. Когда цилиндр повернулся, игральные кости начали сближаться. Вместо того, чтобы хаотично двигаться, как другие частицы, кости систематически соединялись и оседали.

Кости помещаются в аккуратные концентрические кольца после примерно 300 000 вращений. Чтобы продолжить эксперимент, ученые проверили различные скорости и интенсивности. После этого они обнаружили, что, когда цилиндр двигался быстрее, игральные кости быстрее становились на свои места. С другой стороны, если вы будете медленно перемещать цилиндр, игральные кости окажутся на месте очень поздно. Плоские поверхности на матрицах совмещаются друг с другом благодаря силе, создаваемой при поворотах, толкающих их к краю цилиндра.

Команда, работающая над экспериментом, пишет: «При таком перемешивании развитие поперечных сил между различными слоями кубов приводит к выравниванию частиц. Если интенсивность возбуждений достаточно велика, достигается упорядоченное конечное состояние, при котором объемная доля максимально плотно совместима с предельным условием ».

Эксперимент был отличным шагом для работы с материалами в местах, где гравитационная помощь не будет работать при касании контейнера. После того, как это явление наблюдалось в эксперименте, мексиканская и испанская команды также готовятся к испытаниям других сыпучих материалов. Команда завершит предстоящие эксперименты на Международной космической станции с целью изучения влияния микрогравитации на гранулированные материалы.