New York | Heidelberg, 12 juli 2017 Leonardo Da Vinci had het al opgemerkt. Er is een heel eigenaardige dynamiek van korrelige materie, zoals droog zand of tarwekorrels. Wanneer deze korrelige deeltjes op een trillend vast oppervlak worden achtergelaten, ze zijn niet alleen onderhevig aan willekeurige trillingen, ze zijn ook in de ban van stevige wrijvingskrachten, zoals de kracht die een droge vloer zou uitoefenen op een baksteen in contact met die vloer. In een studie gepubliceerd in Het European Physical Journal E , Prasenjit Das van de Jawaharlal Nehru Universiteit, Indië, en collega's hebben ons begrip van dit probleem uitgebreid vanuit de bekende, eendimensionaal geval naar meerdere dimensies.

Het probleem met het eendimensionale geval is dat het de fysieke realiteit niet vertegenwoordigt. In dit onderzoek, de auteurs hebben de vergelijking opgelost die het effect van vaste wrijving op korrelige materialen beschrijft voor een willekeurig aantal dimensies.

Eerst, ze waren van mening dat, omdat het deeltje wordt beïnvloed door een trillende willekeurige kracht, ze kunnen zijn positie en snelheid niet met zekerheid verkrijgen. Daarom, ze beschouwden de kansverdeling van zijn positie. Vervolgens gebruikten ze een vergelijking - de Fokker-Planck (FP) -vergelijking - om de evolutie ervan te beschrijven.

Ze slaagden erin om deze vergelijking op te lossen, en relevante fysieke grootheden verkrijgen die experimenteel meetbaar zijn om de geldigheid van hun oplossing te controleren, door gebruik te maken van een eenvoudige analogie met een ander veld, die van de kwantummechanica en de oplossing van de beroemde Schrödinger-vergelijking. Hun resultaten komen uitstekend overeen met numerieke oplossingen in 2 en 3 dimensies.

Dit betekent dat het model ook kan worden gebruikt in verdere studies van een aangedreven deeltje in een granulaire vloeistof, die relevant is voor een aantal industrieën, variërend van bouw tot farmaceutica. Bij dit probleem een constante kracht werkt op een indringerdeeltje dat interageert via twee krachten, namelijk de normale contactkrachten en wrijvingskrachten, met de deeltjes van de granulaire vloeistof.