211service.com
Smilšu plūsmas noslēpums caur smilšu pulksteni
Fiziķi jau sen zina, ka smilšu plūsma caur smilšu pulksteni pilnīgi atšķiras no šķidruma plūsmas. Šķidruma gadījumā izplūdes ātrums ir atkarīgs no spiediena pie atveres, ko nosaka šķidruma augstums augšpusē.
Taču granulētajos medijos lietas ir atšķirīgas. 1895. gadā vācu inženieris, vārdā Jansens, atklāja, ka spiediens granulu trauka apakšā nav atkarīgs no augšpusē esošo graudu augstuma. Viņš pamatoja, ka graudi veido ķēdes un tiltus, kas pārnes savu svaru uz konteinera pusi, kur tos atbalsta berze. Tātad spiediens palielinās asimptomotiski ar dziļumu līdz slieksnim.
Faktiski, ja granulu augstums ir divreiz lielāks par tvertnes platumu, spiediens apakšā ir faktiski nemainīgs. Tieši šis pastāvīgais apakšējais spiediens, ko Jansens un citi vienmēr ir pieņēmuši, nosaka masas plūsmu no atveres smilšu pulksteņā.
Tā nav, saka Marija Aguirre no Buenosairesas universitātes Argentīnā un daži draugi, kuri ir veikuši eksperimentu, lai pārbaudītu šo ideju.
Viņu ideja ir izņemt gravitāciju no vienādojuma, novietojot granulas vai šajā gadījumā mazus diskus uz konveijera lentes, kas tās ved caur atveri (skatīt diagrammu iepriekš). Tas ļauj tiem mainīt disku izejas ātrumu caur apertūru, mainot jostas ātrumu.
Rezultāti rada pārsteigumu: tie parāda, ka ar vienādu apakšējo spiedienu ir iespējams iegūt dažādus plūsmas ātrumus, vienkārši mainot konveijera lentes ātrumu. Tas nozīmē, ka plūsmas ātrumu nosaka disku ātrums, nevis apakšējais spiediens.
Tas ir smalks, bet svarīgs rezultāts. Jansena efekts ir detalizēti pētīts vairāk nekā 50 gadus, nevienam neapšaubot aiz tā esošo domāšanu.
Un tam varētu būt interesanti praktiski pielietojumi. Jaunais darbs liecina, ka vajadzētu būt iespējai palielināt daļiņu plūsmu caur atveri, palielinot to ātrumu caur to. To var izdarīt, piemēram, ar elektriskiem laukiem vai ar cietām vai šķidrām konveijera lentēm, piemēram, tām, kuras izmanto Argentīnas komanda.
Tam vajadzētu būt noderīgam daudzās nozarēs, kur daļiņas ir jāsajauc kopā atkārtojamā veidā, piemēram, pārtikas, zāļu un būvniecības nozarēs.
Bet tiem, kas uztraucas par mīkstām vārītām olām, tam nevajadzētu ietekmēt smilšu plūsmu caur smilšu pulksteni.
Atsauce: arxiv.org/abs/1005.2884 : spiediena neatkarība no granulu plūsmas caur atveri