Физики выявили "жидкую" природу у сыпучих материалов

 


Исследователи обнаружили, что шары проникают глубже в песок, выбрасывая более мощный фонтан из песка с повышением давления окружающего воздуха.

Сыпучие материалы изучены недостаточно, считают ученые. Исследование их поведения крайне важно для предсказания оползней во время землетрясения и схода лавин. Ученые пришли к удивительному выводу, что поведение песка очень напоминает то, что происходит с жидкостью. А это означает: в некоторых обстоятельствах общеизвестные уравнения для жидкости можно использовать для описания сыпучих материалов, например, таких как песок.

Два года назад Детлеф Лозе (Detlef Lohse) с группой физиков из университета Твенте (the University of Twente) раскрыл механизм образования кратеров, высыпая металлические шарики в песок. После удара песок поднимается в виде короны в воздух, шарик проникает глубже, оставляя пустоту. Давление песка заставляет песчинки заполнить эту полость, и струя песка вырывается из ее центра наверх. Теперь ученый усложнил эксперимент, поместив аппаратуру внутрь камеры, в которой можно изменять давление. Оказалось, что давление окружающего воздуха влияет на высоту песчаного фонтана и глубину проникновения шарика.

Во время новых экспериментов ученые бросали стальные шарики диаметром 1.4 сантиметров в емкость с песком глубиной сорок сантиметров. Чем больше воздуха отсасывали из камеры, тем ниже становилось давление. Во время экспериментов ученые обнаружили, что и фонтан песчаных брызг терял свою силу, и шарики не так глубоко проникали в песок. Ученые считают, что причина в следующем: чем ниже давление, тем меньше воздуха вокруг шарика и песчинок, то есть сопротивление их движению уменьшается, и песок становится все меньше похожим в своем поведении на воду. "Шарики меньше проваливаются в песок и выбрасывают небольшой фонтан из песка. Это говорит о том, что на поведение сыпучих материалов важную роль оказывает присутствие воздуха между гранулами", - подчеркивает Лозе.

В планах ученых – исследование формы и вида кратеров, которые остаются после ударов. Об этом сообщает агентство "Инопресса" со ссылкой на PhysicsWeb.

Источник: Известия науки