Beregning af antallet af appelsiner, der kan plukkes fra en frugtstand, før den falder sammen

Et lille team af fysikere og maskiningeniører fra Universidad de Antofagasta, Universidad Autónoma de Chile og Universidad de O'Higgins, alle i Chile, har fundet en måde at finde stabilitetspunkterne for granulært arrangerede monolag i en enkelt bunke med hældende skråninger.

I deres undersøgelse, offentliggjort i tidsskriftet Physical Review E , brugte gruppen computersimuleringer til at modellere kugler, såsom appelsiner, stablet med forskellige skråningskanter for at opdage det punkt, hvor bunken vil kollapse, når en eller flere af kuglerne fjernes fra en kant.

Mange købmandsforretninger udstiller frugt til salg ved at samle bunker med det formål at vise deres lækkerhed frem. Sådanne bunker har tendens til at have skrå kanter, hvilket giver et overordnet billede af ustabilitet - uforsigtige shoppere, der griber en enkelt appelsin fra den forkerte del af bunken, kan forårsage et sammenbrud med frugt, der ruller ned fra hylden og ned på gulvet. I denne nye indsats fandt forskerholdet vendepunkterne for sådanne bunker.

Forskerne lavede simuleringer, der skildrede stablede kugler af forskellige størrelser stablet med forskellige kanthældninger og kørte dem under flere konfigurationer, fra beskedne skråninger til ekstreme. De fandt ud af, at kugler stablet med ekstreme skråninger faktisk kan kollapse, hvis blot en enkelt kugle fjernes fra den skrå kant. De fandt også ud af, at for beskedne skråninger kan næsten et hvilket som helst antal kugler fjernes uden at forårsage et sammenbrud. Det var ind imellem sådanne ekstremer, at tingene blev sværere at forudsige.

Langsomt at øge hældningsvinklen, fandt de, førte til situationer, hvor fjernelse af flere kugler i stedet for kun én kunne resultere i kollaps. De beregnede også, at under gennemsnitlige omstændigheder, som dem der typisk findes i en købmand, skal op til 10 % af kuglerne (f.eks. æbler, appelsiner eller grapefrugt) fjernes før et kollaps. Det er således usandsynligt, at en individuel shopper tilskynder til et kollaps, hvis de kun fjerner ét stykke frugt – medmindre flere shoppere før dem har gjort det samme fra samme sted.

Forskerne planlægger at fortsætte deres arbejde med at se på andre mulige kollapsscenarier i den virkelige verden, såsom bunker af sten i forskellige størrelser.

Flere oplysninger: Eduardo Rojas et al., Stabilitet af et tilted granulært monolag:Hvor mange kugler kan vi vælge før kollapset?, Physical Review E (2023). DOI:10.1103/PhysRevE.108.064904. På arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2206.03016

Journaloplysninger: Fysisk gennemgang E , arXiv

© 2024 Science X Network