Granulær mediefriksion forklarede:Da Vinci ville være stolt

New York | Heidelberg, 12. juli 2017 havde Leonardo Da Vinci allerede bemærket det. Der er en meget sære dynamik i granulat, såsom tørt sand eller hvedekorn. Når disse granulære partikler efterlades på en vibrerende fast overflade, de er ikke kun udsat for tilfældige vibrationer, de er også under magi af solide friktionskræfter, ligesom den kraft et tørt gulv ville udøve på en mursten i kontakt med dette gulv. I en undersøgelse offentliggjort i The European Physical Journal E , Prasenjit Das fra Jawaharlal Nehru University, Indien, og kolleger udvidede vores forståelse af dette problem fra de velkendte, endimensionel sag til flere dimensioner.

Problemet med den endimensionelle sag er, at den ikke repræsenterer den fysiske virkelighed. I dette studie, forfatterne har løst ligningen, der beskriver effekten af ​​fast friktion på granulerede materialer for et vilkårligt antal dimensioner.

Først, de mente, at fordi partiklen påvirkes af en vibrerende tilfældig kraft, de kan ikke med sikkerhed opnå dens position og hastighed. Derfor, de overvejede sandsynlighedsfordelingen af ​​dens position. De brugte derefter en ligning - Fokker -Planck (FP) ligningen - til at beskrive dens udvikling.

De formåede at løse denne ligning, og få relevante fysiske størrelser, der er målbare eksperimentelt for at kontrollere gyldigheden af ​​deres løsning, ved at anvende en simpel analogi med et andet felt, kvantemekanik og løsningen på den berømte Schrodinger -ligning. Deres resultater er i god overensstemmelse med numeriske løsninger i 2 og 3 dimensioner.

Det betyder, at modellen også kan bruges i yderligere undersøgelser af en drevet partikel i et granuleret væske, som er relevant for en række brancher, lige fra konstruktion til lægemidler. I dette problem, en konstant kraft virker på en indtrængende partikel, som interagerer via to kræfter, nemlig de normale kontaktkræfter og friktionskræfter, med partiklerne i den granulære væske.