Упрощение сумасшедшей проблемы

Физики долго изо всех сил пытались полностью объяснить «Результат Бразильского ореха» — факт, что сотрясение банки смешанных орехов или других гранулированных материалов ведет большие объекты к вершине и меньшие к нижней части. Теперь исследователи обнаружили, что мрамор, циркулирующий в кастрюле, улаживает себя почти таким же способом. Поскольку мраморная модель только включает горизонтальное движение, она может предоставить ученым более простую систему для расшифровки результата Бразильского ореха.

Результат бразильского ореха полезен для отделения пшеницы от мякины, но это может также быть главная неприятность, при смешивании песка и гравия для бетона, например. У физиков и инженеров есть грубое понимание того, почему большое зерно заканчивается на вершине. Когда встряхнули, зерно в банке циркулирует, повышающийся в центре банки и спускающийся вдоль стены. Большее зерно не может сжать в тонкие потоки спуска, таким образом, они заканчивают на вершине. Но эта сырая теория не является целой историей. Это не объясняет, например, почему сотрясение банки тяжелее посылает большее зерно в нижнюю часть, если они являются менее плотными, чем меньшее зерно. И исследователи не могут объяснить, как взаимодействие отдельного зерна создает эти образцы.

Теперь, более простой эксперимент с циркулирующим мрамором мог обеспечить понимание тот, теоретикам нужно. Физики Тобиас Шнауц, Кристоф Крюлле и коллеги из университета Байройта в Германии нашли, что мрамор, циркулирующий в кастрюле также, отделяется согласно размеру и плотности. Исследователи поместили сотни стеклянных сфер, измеряющих 6 миллиметров в диаметре в круглой кастрюле 30 сантиметров шириной. Они тогда ввели единственную большую сферу «злоумышленника», сделанную из стали, бронзы, стекла, полипропилена, полиуретана или древесины. Бригада циркулировала кастрюля почти таким же способом, которым золотой шахтер мог бы циркулировать кастрюля воды и гальки, и злоумышленник покачал ее путь к краю, если это было менее плотно, чем стекло. Если это было более плотно, чем стекло, однако, злоумышленник мигрировал к более переполненному центру, сообщает бригада онлайн 7 июля в Physical Review Letters. Новый эксперимент вынимает силу тяжести из картины и не имеет никакого предпочтительного направления сотрясения, Крулл говорит, таким образом, должно быть легче проанализировать теоретически.

«Это — действительно чистый эксперимент», говорит Джозеф Маккарти, инженер-химик в университете Питтсбурга в Пенсильвании, «реальная хорошая, чтобы сесть и посмотреть на аналитически». Аршад Кудролли, физик в Университете Кларка в Вустере, Массачусетс, соглашается: «Я могу уже видеть вопросы, которые нужно задать затем».

Добавить комментарий