Experimentell cell och skiss av twist -excitationen. Bilderna visar initialt (vänster) och sista (höger) tillstånd för en ensemble på 25 000 kuber som skickas till N =3 × 10 5 intensitetsvridningar Γ =1,01. Kreditera: Fysiska granskningsbrev (2017). DOI:10.1103/PhysRevLett.119.228002
(Phys.org) —Ett litet team av forskare från Universidad de Navarrahas i Spanien och Cinvestav Unidad Monterrey i Mexiko har funnit att tärningarna hamnar på varandra genom att applicera alternerande vändningar på en cylinder full med fyrkantiga tärningar. I deras tidning publicerad i tidningen Fysiska granskningsbrev , gruppen beskriver sina experiment med agiterande tärningar och vad de hittade.
De flesta människor har bevittnat vad som händer när man slumpmässigt rör om en burk full av stenar, nötter eller andra hårda föremål - under en kort tid, de ställer upp på ett sätt som får dem att bli mer komprimerade. Tillverkare har lärt sig att dra nytta av detta genom att designa maskiner som rör eller trycker på behållare för att komprimera materialen. I denna nya insats, forskarna rapporterar att växlande agitation gör ett ännu bättre jobb, åtminstone med små, fyrkantiga föremål.
I deras experiment, forskarna laddade 25, 000 plast tärningar, var och en ungefär en halv centimeter på en sida, i en klar cylinder. De applicerade sedan olika omrörningseffekter på cylindern för att se vilka som kan orsaka den mest effektiva packningen. De fann att en omväxlande vridning, liknande den som används av en vanlig klädtvättmaskin fungerade bäst - men bara när tillräckligt med acceleration applicerades. De fann att den applicerade rotationen utövade en utåtriktad kraft mot cylinderns väggar medan stöten som inträffade när en rotationsrörelse plötsligt stoppades och sedan vändes fick tärningarna att blanda lite. Genom att använda den alternerande vridningstekniken fick tärningarna att radas uppifrån och ner och även att bilda koncentriska cirklar när de ses ovanifrån.
Forskarna fann också att för att tekniken ska fungera, tillräckligt med rotationsacceleration måste appliceras för att tillräckligt orsaka en användbar mängd rörelse av tärningarna när den plötsligt stoppades. Mer specifikt, de fann att accelerationen på ungefär hälften av tyngdkraften fick tärningarna att nå en maximal densitet efter 10, 000 omväxlande vändningar. Lägre accelerationer var inte tillräckligt för att få tärningarna att ställa upp på en rimlig tid.
Forskarna föreslår att deras resultat erbjuder ett möjligt nytt sätt att komprimera material som en del av en tillverkningsprocess.
© 2017 Phys.org
