21 октомври 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Ново явление във физиката? Инженери показват мехурчета в пясък

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 24 април 2019 в 11:2224230
Образуване на "балони" от по-лек пясък (синьо), в по-тежък пясък (бяло). Кредит: Alex Penn/ETH Zurich

Учени откриха, че когато се смесват два различни вида гранулирани вещества - например пясък - с различни плътности, в тях се образуват мехурчета, като при течностите, съобщава Science Daily.

Едно скорошно откритие, направено от Крис Бойс (Chris Boyce) от Columbia Engineering, обяснява ново семейство на гравитационни нестабилности в гранулирани частици с различна плътност, задвижвани от газообразуващ механизъм, който не се наблюдава при течности. Проучването е описано в статия в списание Proceedings of the National Academy of Sciences.

Екипът на Бойс наблюдава неочакваната нестабилност, подобна на нестабилността на Рейли-Тейлър (Rayleigh–Taylor instability), при която по-леките частици се издигат над по-тежките под формата на "пръсти" или "гранулирани мехурчета". Нестабилността на Рейли-Тейлър, получена от взаимодействията на две течности с различна плътност, които не могат да се смесват (например вода и масло) поради факта, че по-леката течност отблъсква по-тежката, не е наблюдавана между два гранулирани материала.

Това изследване е първото, в което е показано образуването и издигането на „мехурчета“ от по-лек пясък през по-тежкия пясък, когато и двата вида са били подложени на вертикални вибрации и възходящ газов поток. Това напомня малко на мехурчетата, които се издигат и падат в лава-лампите. Екипът установи, че точно както въздушните мехурчета се издигат във водата, защото са по-леки и не се смесват с нея, леките мехурчета от пясък се издигат през по-тежките, макар и двата вида вещества да се смесват добре.

Екипът на Бойс използва експериментални модели и компютърни симулации, за да покаже, че газът, преминаващ през по-леките частици, предизвиква образуването на пръстообразни и мехурчести модели. Преминаването на газа се дължи на факта, че клъстерите от по-леки и по-големи частици имат по-висока пропускливост за газовите потоци, отколкото тежките и по-малките. Тази нестабилност в гранулираните материали се дължи на противодействието между възходящата сила на изтласкване, локалното увеличения на газа и низходящите сили на триене и кохезия - този механизъм е напълно различен от наблюдавания при течности.

Учените откриват, че този механизъм формира и други гравитационни нестабилности, включително каскадно разклоняване на низходящи гранулирани капчици. Те също така демонстрират, че нестабилността може да възникне при голямо разнообразие от газови потоци и условия на вибрация, образувайки различни структури при различни условия на експеримента.

В момента Бойс изучава други структурирани явления при пясъчните частици, които напомнят тези при течностите. Той също така обсъжда с геолози и вулканолози възможността за изследване как този и подобни процеси могат да се осъществят в естествени условия.

Демонстрация на нестабилността на Рейли-Тейлър


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.