science >> Wetenschap >  >> Fysica

Natuurkundigen laten zien waarom het moeilijk is om een ​​afvoer te verstoppen met zachte deeltjes

Emory tweedejaars Mia Morrell voerde de experimenten uit met hydrogelballen. "Je kunt er veel van leren omdat ze een eenvoudig model voor de natuurkunde bieden, een beetje zoals fruitvliegjes doen voor biologie, "zegt ze. Credit:Emory University

Nu hebben wetenschappers aangetoond dat wanneer de objecten zacht zijn in plaats van stevig, het omgekeerde is waar. Het journaal Fysieke beoordeling E publiceerde de bevindingen van natuurkundigen van Emory University, wat aantoont dat wanneer zachte deeltjes een grotere druk voelen, ze pletten samen en de boog breekt, en dus verstopping is minder waarschijnlijk.

"We hebben voor het eerst de verstoppingsdynamiek van zachte objecten gekwantificeerd en de parameters geïdentificeerd die lijken te verklaren waarom het volledig tegengesteld is aan de fysica van harde objecten, " zegt Emory natuurkunde professor Eric Weeks, wiens lab het onderzoek heeft uitgevoerd. "Een verrassend resultaat is dat, terwijl wrijving vaak wordt vermoed belangrijk te zijn voor boogvorming, onze deeltjes zijn wrijvingsloos en vormen toch bogen.

Vragen over hoe klompen ontstaan, hebben gevolgen voor alles, van het verbeteren van het ontwerp van snelwegen en de verkeersstroom tot het vermijden van opstoppingen van mensen die een brandend gebouw ontvluchten.

De dynamiek van zachte objecten die het Weeks-lab onderzocht, zou inzicht kunnen geven in biologische processen zoals de stroom van cellen, bacteriën en andere "squishy" deeltjes door bloedvaten.

"Het is nieuwe natuurkunde en toch is het zo eenvoudig, Weeks zegt. "We gebruikten hulpmiddelen zoals een basisformule uit 1882 en enkele goedkope hydrogelballen die we bij Amazon bestelden."