science >> Wetenschap >  >> Fysica

Gepofte rijst gebruiken om instortende ijsplaten en stortdammen te simuleren

Het probleem van gedeeltelijk geweekte brosse poreuze media. Krediet:Francois Guillard en Itai Einav

Een paar onderzoekers van de Universiteit van Sydney hebben ontdekt dat gepofte rijst en melk kunnen dienen als stand-in om instortende ijsplaten en stortdammen te simuleren. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang , Itai Einav en François Guillard bespreken hun experimenten met rijst en melk in hun laboratorium en wat ze denken dat het hen heeft laten zien over instortingsgebeurtenissen in de echte wereld.

Voorafgaand onderzoek heeft aangetoond dat ijsplaten en stortdammen iets gemeen hebben:ze zijn allebei vatbaar voor instortingsgebeurtenissen. Instortingsgebeurtenissen treden op als poreus materiaal aan de onderkant van een structuur verzadigd raakt, waardoor het zwakker wordt. Op een gegeven moment, het materiaal net boven het verzwakte materiaal zakt naar beneden in het verzadigde materiaal. Met ijsplaten, de ineenstorting kan behoorlijk majestueus zijn - met stortdammen, zo'n ineenstorting kan catastrofaal zijn voor degenen die stroomafwaarts wonen. Om die reden, wetenschappers willen graag meer weten over hoe ze werken.

Met ijsplaten en opvuldammen, een instortingsgebeurtenis kan erg lang duren en het materiaal is vrij groot. Dergelijke kenmerken maken het bestuderen van dergelijke gebeurtenissen moeilijk. Om beide problemen te omzeilen, Einav en Guillard kwamen met een geschikte stand-in:gepofte rijst en melk.

Om te simuleren wat er gebeurt als een stortdam instort, de onderzoekers vulden een holle buis met gepofte rijst en voegden vervolgens druk toe vanaf de bovenkant - de onderkant van de buis was verzegeld, voorkomen dat de rijstwafels worden uitgeworpen. De onderzoekers voegden vervolgens een kleine hoeveelheid melk toe, die in de bodem van de buis sijpelde.

Schets van de ineenstorting van de stortdam onder capillaire werking. Krediet:Francois Guillard en Itai Einav

De onderzoekers melden dat de melk naar boven in de gepofte rijst werd geabsorbeerd tot een bepaald punt waarop de druk op de rijst ervoor zorgde dat de droge gepofte rijst instortte in de zachte natte gepofte rijst. Zoals het deed, de droge gepofte rijstkorrels knapten, knetterde en knalde. De onderzoekers noemden de instorting een "rijstbeving, " en merkten op dat ze herhaaldelijk voorkwamen terwijl melk elke nieuwe onderste laag bleef verzadigen. Ze merkten ook op dat de tijd tussen instortingsgebeurtenissen langer werd.

Hoe de tijd bijhouden met ontbijtgranen? Deze film geeft het antwoord. Krediet:Francois Guillard en Itai Einav

Geïntrigeerd door hun bevindingen, de onderzoekers creëerden wat ze een 'verpletterend golfmodel' noemen, " waarvan zij denken dat het nuttig zou kunnen zijn voor het beschrijven van het gedrag van veel grotere instortingsgebeurtenissen.

Schema van het experiment. Krediet:Francois Guillard en Itai Einav

Video van melkinjectie in een gepofte rijstkolom onder constante druk, scherpstellen op het gebied nabij de verzadigde/onverzadigde interface (de video is 15 keer sneller dan realtime). Krediet:Einav en Guillard, Wetenschap. Adv . 2018;4:eaat6961

© 2018 Fys.org