Продемонстрировано образование пузырей из песка — Naked Science
5 минут
Редакция

Продемонстрировано образование пузырей из песка

Ученые обнаружили, что при смешивании двух разных типов зернистых веществ — например, песка — при разных плотностях в них образуются пузыри, как в жидкостях.

these-are-bubbles-made-of-sand-8211-gizmodo1
©Wikipedia

Недавнее открытие, сделанное Крисом Бойсом из Columbia Engineering, объясняет новое семейство гравитационных нестабильностей в гранулированных частицах разных плотностей, движимых газообразующим механизмом, не наблюдаемым в жидкостях. Исследование описано в статье журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.

 

Команда Бойса наблюдала неожиданную неустойчивость, похожую на неустойчивость Рэлея — Тейлора, в которой более легкие частицы поднимаются над более тяжелыми в форме «пальцев», или «гранулированных пузырей». Неустойчивости Рэлея — Тейлора, производимые взаимодействиями двух жидкостей разных плотностей, которые не могут смешаться (например, вода и масло) из-за того, что более легкая жидкость отталкивает более тяжелую, ранее не наблюдались между двумя зернистыми материалами.

 

Это исследование — первое, в котором показано формирование и поднятие «пузырей» более легкого песка через более тяжелый, когда оба типа подверглись вертикальной вибрации и восходящему потоку газа. Это чем-то напоминает пузыри, поднимающиеся и опускающиеся в лава-лампах. Команда обнаружила, что, подобно тому, как пузыри воздуха поднимаются в воде из-за того, что они легче и не смешиваются с ней, пузыри легкого песка поднимаются через более тяжелый, даже если оба типа вещества вполне могут смешиваться.

 

Образование «пузыря» более легкого песка (синий) в более тяжелом (белый) / © Alex Penn/ETH Zurich

 

Группа Бойса использовала экспериментальное и вычислительное моделирование, чтобы показать, что газ, проходящий через более легкие частицы, инициирует образование пальцеобразных и пузыреобразных паттернов. Прохождение газа происходит из-за того, что у скоплений более легких и крупных частиц более высокая проходимость для потоков газа, чем у тяжелых и мелких. Такая неустойчивость в зернистых материалах происходит из-за противодействия между восходящей силой сопротивления, локально повышенной газом, и нисходящими контактными силами: этот механизм совсем иной, чем тот, что наблюдается в жидкостях.

 

Ученые обнаружили, что этот механизм образует и другие гравитационные неустойчивости, включая каскадное ветвление нисходящих зернистых капель. Они также продемонстрировали, что неустойчивость может происходить при большом разнообразии условий газовых потоков и вибраций, образуя различные структуры при разных условиях воздействия.

 

Сейчас Бойс изучает другие жидкоподобные и структурированные феномены в частицах песка. Он также обсуждает с геологами и вулканологами возможность исследования того, как этот и подобные ему процессы могут проходить в естественных условиях.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 09:31
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

Позавчера, 17:55
2 минуты
Илья Ведмеденко

Сегодня, в 20:00 (мск), должен состояться 150-метровый «прыжок» демонстратора технологий космического корабля Starship. Трансляцию вы сможете посмотреть на нашем сайте.

8 часов назад
5 минут
Мария Кривоченко

Американское исследование показало, что в тестах беби-бумеры набирают меньше баллов, чем их предшественники. Ученые связали снижение когнитивных способностей с образом жизни этого поколения и склонностью к лени и депрессии.

Вчера, 09:31
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

Позавчера, 11:27
35 минут
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

Позавчера, 17:55
2 минуты
Илья Ведмеденко

Сегодня, в 20:00 (мск), должен состояться 150-метровый «прыжок» демонстратора технологий космического корабля Starship. Трансляцию вы сможете посмотреть на нашем сайте.

6 июля
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: