Физики нашли объяснение странному поведению сыпучих материалов

Физики нашли объяснение странному поведению сыпучих материалов

Новое исследование предлагает объяснение необычного поведения сыпучих материалов, таких как песок, которые могут вести себя и как твердые тела, и как жидкости, в зависимости от условий. В журнале European Physical Journal E была опубликована работа, в которой ученые использовали теорию случайных матриц 1950-х годов для анализа этого явления, сообщает ScienceAlert.

Исследователи рассмотрели, как сыпучие материалы ведут себя при прохождении через узкие отверстия. При низкой скорости или небольшом давлении материалы текут свободно, но при увеличении скорости или давления они начинают застревать, переходя из жидкого в твердое состояние. Это превращение имеет важное практическое значение, поскольку затрагивает множество отраслей, от сельского хозяйства до фармацевтики и строительства.

В рамках исследования были использованы данные о полистироловых шариках, которые моделировали поведение сыпучих материалов при приближении к точке заклинивания. Физики смогли проследить, как меняется распределение вибрационных состояний материалов. Это помогло уточнить понимание того, как вибрации распространяются через сыпучие материалы, которые могут пропускать только определенные частоты вибраций.

Ключевой находкой стало обнаружение особенности, известной как совокупность Уишарта-Лагерра, которая описывает статистические свойства застрявшей сыпучей массы. Эта модель показывает, как частицы сжимаются и отскакивают друг от друга, создавая значительные силы в момент контакта.

Эти результаты помогают лучше понять, как управлять потоком сыпучих материалов в промышленности, и предоставляют единый подход к изучению физики таких материалов, что может привести к разработке новых технологий для минимизации проблем, связанных с заклиниванием.

Science XXI