Æ Уплотнение и проницаемость

Æ 4.02 Джемминг

'Джемминг'в физике относится к тому, как определенные типы текучих или текучих материалов, включая порошки, становятся более вязкими при более высокой плотности. По мере увеличения плотности частицы уплотняются все плотнее, пока жидкость не претерпевает переход. В этот момент частицы настолько плотно упакованы, что материал ведет себя как твердое тело, а не как жидкость.

Чтобы понять, как выглядит этот переход, представьте, что на плоскую поверхность льется струя песка. Когда вы насыпаете песок, он ведет себя как жидкость. Однако, когда он достигает поверхности, он образует кучу, а не растекается как жидкость. Сила тяжести, толкающая песчинки вместе, заставила их заклинивать и вести себя как твердое тело.

Песок, образующий кучу, ведет себя как твердый.

Другой пример - то, как песок иногда застревает в песочных часах. Если частицы песка образуют аркообразную структуру, сама арка начинает заклиниваться под весом песка над ней, который сжимает частицы вместе. Увеличение силы воздействия на застрявший песок путем насыпания большего количества песка или попыток протолкнуть его, не приведет к его повреждению. Только вмешательство, которое нарушает состояние заклинивания (например, тряска песочные часы) позволит песку снова течь.

Арочная конструкция предотвращает вытекание песка из узкого отверстия в воронке и его заклинивание.

Заклинивание играет роль во многих различных ситуациях, от транспортировки порошков по трубам в бетонной промышленности до объяснения того, как камни падают в лавине. Те же физические модели можно использовать даже для описания пробок, рассматривая автомобили как гранулированную жидкость, текущую по дороге.

Когда мы прикладываем силу к кофе путем утрамбовки, наступает момент, когда частицы «застревают» и перестают двигаться. Это максимальная плотность, которую мы можем получить при ручной трамбовке.