Een klein team van natuurkundigen en werktuigbouwkundigen van de Universidad de Antofagasta, Universidad Autónoma de Chile en Universidad de O'Higgins, allemaal in Chili, heeft een manier gevonden om de stabiliteitspunten van korrelig gerangschikte monolagen te vinden in een enkele stapel met schuine hellingen.

In hun onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review E , gebruikte de groep computersimulaties om bollen, zoals sinaasappels, gestapeld met variërende hellingsranden te modelleren om het punt te ontdekken waarop de stapel zal instorten als een of meer van de bollen van een rand worden verwijderd.

Veel supermarkten bieden fruit te koop aan door stapels samen te stellen om te laten zien hoe lekker het is. Dergelijke stapels hebben meestal schuine randen, wat een algemeen beeld van instabiliteit geeft; onoplettende klanten die een enkele sinaasappel van het verkeerde deel van de stapel pakken, kunnen een instorting veroorzaken waarbij het fruit van de plank op de grond rolt. Bij deze nieuwe poging heeft het onderzoeksteam de omslagpunten van dergelijke stapels gevonden.

De onderzoekers creëerden simulaties van opgestapelde bollen van verschillende groottes, gestapeld met verschillende randhellingen, en voerden ze uit onder meerdere configuraties, van bescheiden hellingen tot extreem. Ze ontdekten dat bollen met extreme hellingen inderdaad kunnen instorten als er maar één bol van de schuine rand wordt verwijderd. Ze ontdekten ook dat voor bescheiden hellingen vrijwel elk aantal bollen kan worden verwijderd zonder dat ze instorten. Het zat tussen zulke extremen in dat het moeilijker werd om dingen te voorspellen.

Het langzaam vergroten van de hellingshoek leidde, zo ontdekten ze, tot situaties waarin het verwijderen van meerdere bollen in plaats van slechts één tot instorting kon leiden. Ze berekenden ook dat onder gemiddelde omstandigheden, zoals die doorgaans in een supermarkt voorkomen, tot 10% van de bollen (bijvoorbeeld appels, sinaasappels of grapefruit) moet worden verwijderd voordat ze instorten. Het is dus onwaarschijnlijk dat een individuele klant een ineenstorting zal veroorzaken als hij slechts één stuk fruit weghaalt, tenzij meerdere klanten vóór hem hetzelfde vanaf dezelfde locatie hebben gedaan.

De onderzoekers zijn van plan hun werk voort te zetten en andere mogelijke instortingsscenario's in de echte wereld te onderzoeken, zoals stapels stenen van verschillende groottes.

Meer informatie: Eduardo Rojas et al., Stabiliteit van een gekantelde korrelige monolaag:hoeveel bollen kunnen we kiezen vóór de ineenstorting?, Fysieke recensie E (2023). DOI:10.1103/PhysRevE.108.064904. Op arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2206.03016

Journaalinformatie: Fysieke beoordeling E , arXiv

© 2024 Science X Netwerk