Anvendelse af skiftende drejninger på den cylindriske beholder, der viser sig at få terningerne til at stille sig på linje

Eksperimentel celle og skitse af twist excitation. Billederne viser starttilstanden (venstre) og sluttilstanden (højre) for et ensemble på 25 000 terninger indsendt til N =3×10 ⁵ drejninger af intensitet Γ=1,01. Kredit: Fysisk gennemgangsbreve (2017). DOI:10.1103/PhysRevLett.119.228002

(Phys.org) – Et lille team af forskere fra Universidad de Navarrahas i Spanien og Cinvestav Unidad Monterrey i Mexico har fundet ud af, at anvendelse af skiftende drejninger på en cylinder fuld af firkantede terninger får terningerne til at stå på linje. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve , gruppen beskriver deres eksperimenter med at agitere terninger og hvad de fandt.

De fleste mennesker har været vidne til, hvad der sker, når man tilfældigt rører en krukke fuld af sten, nødder eller andre hårde genstande – over kort tid, de stiller op på en måde, der får dem til at blive mere komprimerede. Producenter har lært at udnytte dette ved at designe maskiner, der omrører eller tapper beholdere for at komprimere materialerne. I denne nye indsats, forskerne rapporterer, at alternerende agitation gør et endnu bedre stykke arbejde, i hvert fald med små, firkantede genstande.

I deres eksperimenter, forskerne indlæste 25, 000 plastik terninger, hver cirka en halv centimeter på en side, ind i en klar cylinder. De anvendte derefter forskellige omrøringseffekter på cylinderen for at se, hvilken der kunne forårsage den mest effektive komprimering. De fandt ud af, at en skiftende drejning, svarende til det, der bruges af en almindelig tøjvaskemaskine, fungerede bedst - men kun når der blev anvendt tilstrækkelig acceleration. De fandt ud af, at den påførte rotation udøvede en udadgående kraft mod cylinderens vægge, mens stødet, der opstod, når en spin-bevægelse pludselig blev stoppet og derefter vendt om, fik terningerne til at blande lidt. Anvendelse af den vekslende vridningsteknik fik terningerne til at stille sig på linje fra top til bund og også til at danne koncentriske cirkler, når de blev set ovenfra.

Med vinkelaccelerationen under tærsklen, den vridende oscillation fører ikke til fuldstændig rækkefølge af terningerne i midten, selv efter en dags uro (100, 000 drejninger), som vist i denne time-lapse video. (Der bruges en logaritmisk tidsskala, med identiske tidsintervaller mellem billeder i 100; 1000; 10, 000; og 100, 000 cyklusser). Kredit:K. Asencio et al., Phys. Rev. Lett. (2017)

Forskerne fandt også ud af, at for at teknikken skulle virke, nok rotationsacceleration skulle anvendes til tilstrækkeligt at forårsage en nyttig mængde bevægelse af terningerne, da den pludselig blev standset. Mere specifikt, de fandt ud af, at en acceleration på cirka halvdelen af tyngdekraften fik terningerne til at nå en maksimal tæthed efter 10, 000 skiftende drejninger. Lavere accelerationer var ikke tilstrækkelige til at få terningerne til at stille op i rimelig tid.

Forskerne foreslår, at deres resultater tilbyder et muligt nyt middel til at komprimere materialer som en del af en fremstillingsproces.

Sidste artikelRegler for superledning spejlet i excitonisk isolator

Næste artikelForskere studerer smart magnetisk gel i et magnetfelt